PNAS：炎症意料之外的作用——促进肌肉干细胞再生
2017-06-14 佚名 生物探索
炎症反应是一把双刃剑，它既能保护我们的身体免受病原体感染，又是诸多疾病的罪魁祸首。在日常生活中，我们提到炎症往往指的是它不利的一面。不过，近日来自斯坦福大学医学院的一项研究揭示了一种常见的炎症因子——PGE2（前列腺素E2）的一种保护作用。在肌肉损伤或剧烈运动后，PGE2能够激活负责修复损伤的肌肉干细胞，促进肌肉再生。
炎症反应是一把双刃剑，它既能保护我们的身体免受病原体感染，又是诸多疾病的罪魁祸首。在日常生活中，我们提到炎症往往指的是它不利的一面。不过，近日来自斯坦福大学医学院的一项研究揭示了一种常见的炎症因子——PGE2（前列腺素E2）的一种保护作用。在肌肉损伤或剧烈运动后，PGE2能够激活负责修复损伤的肌肉干细胞，促进肌肉再生。利用PGE2处理受伤的实验小鼠，能够加速动物修复损伤和恢复肌肉力量的能力。但是，我们常用的非甾体类抗炎药，如阿司匹林或布洛芬，将会阻断PGE2的作用，显着抑制小鼠的肌肉修复，并导致力量的减弱。这项研究于6月12日发表于PNAS上。
受伤后PGE2水平急剧增加
肌肉干细胞通常分布在肌肉纤维旁，当肌肉因创伤或过度使用而受损时，它们就会被激活，迅速分裂，产生足够的肌肉细胞来修复损伤。PGE2能够在肌肉组织响应损伤时进入肌肉纤维。但是炎症在激活肌肉干细胞过程中的具体作用仍然尚不明确。不过，一些研究表明，抗炎治疗会对肌肉的恢复产生不利影响。
研究人员发现，PGE2在肌肉修复中可能扮演着一个重要角色，因为在受伤后不久，它的受体在干细胞上高水平表达。他们发现，受损伤的肌肉干细胞内编码一种PGE2受体的基因——EP4表达水平升高。此外，研究人员发现在受伤后的三天内，肌肉组织中PGE2的水平急剧增加，这意味它是一种瞬时的，自然产生的免疫调制器。
为了进一步确定其作用机理，研究人员构建了一种基因工程实验小鼠，使他们能够动态监测肌肉干细胞随时间推移的数量和活动变化。并研究干细胞如何对注射毒素或低温导致的腿部肌肉损伤作出响应。
PEG2促进肌肉干细胞再生模式图。图片来源：PNAS
PGE2促进肌肉再生，增强肌肉力量
“PGE2的瞬时脉冲是对受伤的自然反应，”本研究的资深作者Helen Blau说，“当我们将培养的肌肉干细胞暴露于PEG2一天后，我们发现PEG2对细胞增殖产生了深远影响。与对照组相比，暴露于PEG2一天后细胞的数量增加了6倍。
在细胞中观察到这一现象后，研究人员又测试了PGE2的注射对小鼠腿部肌肉的影响。
结果不出所料，研究人员发现，当他们给小鼠肌肉注射PGE2时，不仅能显着促进肌肉再生，甚至会增加肌肉力量。相反，如果抑制肌肉干细胞对PGE2的反应，阻止EP4表达，或者给予非甾体类抗炎药来抑制PGE2的生产，那么力量恢复就会受到阻碍。
Blau说：“传统观点上，炎症被认为是一种天然但有时也会有害的生理反应。但我们发现炎症因子PGE2对动物肌肉干细胞的增殖具有深刻的影响。或许我们能够通过增强肌肉干细胞内的这一过程从而促进肌肉再生，以帮助肌肉损伤的人，甚至对抗自然衰老。”
研究人员下一步计划在实验室检测PGE2对人类肌肉干细胞的影响，并研究衰老在这一过程中所扮演的角色。因为PGE2是由胎儿和胎盘在怀孕期间产生的，并且已经被FDA批准用于引产，因此如果应用于临床会相对快捷。
原始出处：
Andrew T. V. Hoa， Adelaida R et al. PallaProstaglandin E2 is essential for efficacious skeletal muscle stem-cell function， augmenting regeneration and strength. PNAS. June 12，2017
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