炎癥意料之外的作用——促進(jìn)肌肉干細(xì)胞再生

炎癥反應(yīng)是一把雙刃劍，它既能保護(hù)我們的身體免受病原體感染，又是諸多疾病的罪魁禍?zhǔn)住Ｔ谌粘Ｉ钪?，我們提到炎癥往往指的是它不利的一面。不過(guò)，近日來(lái)自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)研究揭示了一種常見(jiàn)的炎癥因子——PGE2（前列腺素E2）的一種保護(hù)作用。在肌肉損傷或劇烈運(yùn)動(dòng)后，PGE2能夠激活負(fù)責(zé)修復(fù)損傷的肌肉干細(xì)胞，促進(jìn)肌肉再生。利用PGE2處理受傷的實(shí)驗(yàn)小鼠，能夠加速動(dòng)物修復(fù)損傷和恢復(fù)肌肉力量的能力。但是，我們常用的非甾體類(lèi)抗炎藥，如阿司匹林或布洛芬，將會(huì)阻斷PGE2的作用，顯著抑制小鼠的肌肉修復(fù)，并導(dǎo)致力量的減弱。這項(xiàng)研究于6月12日發(fā)表于PNAS上。

受傷后PGE2水平急劇增加

肌肉干細(xì)胞通常分布在肌肉纖維旁，當(dāng)肌肉因創(chuàng)傷或過(guò)度使用而受損時(shí)，它們就會(huì)被激活，迅速分裂，產(chǎn)生足夠的肌肉細(xì)胞來(lái)修復(fù)損傷。PGE2能夠在肌肉組織響應(yīng)損傷時(shí)進(jìn)入肌肉纖維。但是炎癥在激活肌肉干細(xì)胞過(guò)程中的具體作用仍然尚不明確。不過(guò)，一些研究表明，抗炎治療會(huì)對(duì)肌肉的恢復(fù)產(chǎn)生不利影響。

研究人員發(fā)現(xiàn)，PGE2在肌肉修復(fù)中可能扮演著一個(gè)重要角色，因?yàn)樵谑軅蟛痪?，它的受體在干細(xì)胞上高水平表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)，受損傷的肌肉干細(xì)胞內(nèi)編碼一種PGE2受體的基因——EP4表達(dá)水平升高。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)在受傷后的三天內(nèi)，肌肉組織中PGE2的水平急劇增加，這意味它是一種瞬時(shí)的，自然產(chǎn)生的免疫調(diào)制器。

為了進(jìn)一步確定其作用機(jī)理，研究人員構(gòu)建了一種基因工程實(shí)驗(yàn)小鼠，使他們能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)肌肉干細(xì)胞隨時(shí)間推移的數(shù)量和活動(dòng)變化。并研究干細(xì)胞如何對(duì)注射毒素或低溫導(dǎo)致的腿部肌肉損傷作出響應(yīng)。

PEG2促進(jìn)肌肉干細(xì)胞再生模式圖。圖片來(lái)源：PNAS

PGE2促進(jìn)肌肉再生，增強(qiáng)肌肉力量

“PGE2的瞬時(shí)脈沖是對(duì)受傷的自然反應(yīng)，”本研究的資深作者Helen Blau說(shuō)，“當(dāng)我們將培養(yǎng)的肌肉干細(xì)胞暴露于PEG2一天后，我們發(fā)現(xiàn)PEG2對(duì)細(xì)胞增殖產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。與對(duì)照組相比，暴露于PEG2一天后細(xì)胞的數(shù)量增加了6倍。

在細(xì)胞中觀察到這一現(xiàn)象后，研究人員又測(cè)試了PGE2的注射對(duì)小鼠腿部肌肉的影響。

結(jié)果不出所料，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們給小鼠肌肉注射PGE2時(shí)，不僅能顯著促進(jìn)肌肉再生，甚至?xí)黾蛹∪饬α俊Ｏ喾?，如果抑制肌肉干?xì)胞對(duì)PGE2的反應(yīng)，阻止EP4表達(dá)，或者給予非甾體類(lèi)抗炎藥來(lái)抑制PGE2的生產(chǎn)，那么力量恢復(fù)就會(huì)受到阻礙。

Blau說(shuō)：“傳統(tǒng)觀點(diǎn)上，炎癥被認(rèn)為是一種天然但有時(shí)也會(huì)有害的生理反應(yīng)。但我們發(fā)現(xiàn)炎癥因子PGE2對(duì)動(dòng)物肌肉干細(xì)胞的增殖具有深刻的影響?；蛟S我們能夠通過(guò)增強(qiáng)肌肉干細(xì)胞內(nèi)的這一過(guò)程從而促進(jìn)肌肉再生，以幫助肌肉損傷的人，甚至對(duì)抗自然衰老?！?

研究人員下一步計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)PGE2對(duì)人類(lèi)肌肉干細(xì)胞的影響，并研究衰老在這一過(guò)程中所扮演的角色。因?yàn)镻GE2是由胎兒和胎盤(pán)在懷孕期間產(chǎn)生的，并且已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)用于引產(chǎn)，因此如果應(yīng)用于臨床會(huì)相對(duì)快捷。

參考資料：

Inflammatory molecule essential to muscle regeneration in mice, researchers find

Prostaglandin E2 is essential for efficacious skeletal muscle stem-cell function, augmenting regeneration and strength