導讀 近日來自斯坦福大學醫學院的一項研究揭示了一種常見的炎症因子——PGE2(前列腺素E2)的一種保護作用。在肌肉損傷或劇烈運動后,PGE2能夠激活負責修復損傷的肌肉
幹細胞,促進肌肉再生。
肌肉幹細胞通常分佈在肌肉纖維旁,當肌肉因創傷或過度使用而受損時,它們就會被激活,迅速分裂,產生足夠的肌肉細胞來修復損傷。PGE2能夠在肌肉組織響應損傷時進入肌肉纖維。但是炎症在激活肌肉幹細胞過程中的具體作用仍然尚不明確。不過,一些研究表明,抗炎治療會對肌肉的恢復產生不利影響。
研究人員發現,PGE2在肌肉修復中可能扮演著一個重要角色,因為在受傷后不久,它的受體在幹細胞上高水平表達。他們發現,受損傷的肌肉
幹細胞內編碼一種PGE2受體的基因——EP4表達水平升高。此外,研究人員發現在受傷后的三天內,肌肉組織中PGE2的水平急劇增加,這意味它是一種瞬時的,自然產生的免疫調製器。
為了進一步確定其作用機理,研究人員構建了一種基因工程實驗小鼠,使他們能夠動態監測肌肉乾細胞隨時間推移的數量和活動變化。並研究
幹細胞如何對注射毒素或低溫導致的腿部肌肉損傷作出響應。
PEG2促進肌肉
幹細胞再生模式圖。圖片來源:PNAS
PGE2促進肌肉再生,增強肌肉力量「PGE2的瞬時脈衝是對受傷的自然反應,」本研究的資深作者Helen Blau說,「當我們將培養的肌肉
幹細胞暴露於PEG2一天後,我們發現PEG2對細胞增殖產生了深遠影響。與對照組相比,暴露於PEG2一天後細胞的數量增加了6倍。
在細胞中觀察到這一現象后,研究人員又測試了PGE2的注射對小鼠腿部肌肉的影響。
結果不出所料,研究人員發現,當他們給小鼠肌肉注射PGE2時,不僅能顯著促進肌肉再生,甚至會增加肌肉力量。相反,如果抑制肌肉
幹細胞對PGE2的反應,阻止EP4表達,或者給予非甾體類抗炎葯來抑制PGE2的生產,那麼力量恢復就會受到阻礙。
Blau說:「傳統觀點上,炎症被認為是一種天然但有時也會有害的生理反應。但我們發現炎症因子PGE2對動物肌肉乾細胞的增殖具有深刻的影響。或許我們能夠通過增強肌肉
幹細胞內的這一過程從而促進肌肉再生,以幫助肌肉損傷的人,甚至對抗自然衰老。」
研究人員下一步計劃在實驗室檢測PGE2對人類肌肉
幹細胞的影響,並研究衰老在這一過程中所扮演的角色。因為PGE2是由胎兒和胎盤在懷孕期間產生的,並且已經被
FDA批准用於引產,因此如果應用於臨床會相對快捷。
Inflammatory molecule essential to muscle regeneration in mice, researchers find. Medical press.June 12, 2017.
Prostaglandin E2 is essential for efficacious skeletal muscle stem-cell function, augmenting regeneration and strength.doi: 10.1073/pnas.1705420114