本文是一篇关于骨骼肌再生的综述文章,发表于2022年11月2日的《International Journal of Molecular Sciences》期刊上,作者为Yanjie Wang、Jianqiang Lu和Yujian Liu,均来自上海体育学院运动科学学院。文章主要探讨了在心脏毒素(cardiotoxin, CTX)诱导的骨骼肌损伤模型中,骨骼肌再生的机制及其影响因素。
骨骼肌是人体代谢的主要器官,具有较强的再生能力。骨骼肌损伤在日常生活中和运动中频繁发生,其再生能力对于肌肉修复和功能维持至关重要。骨骼肌再生依赖于卫星细胞(satellite cells, SCs)的激活,SCs是骨骼肌的单核祖细胞,位于肌纤维膜和基底膜之间。损伤后,骨骼肌再生分为三个阶段:炎症细胞浸润和坏死纤维碎片的清除、SCs的激活和增殖、以及新纤维的成熟和损伤肌肉的重塑。CTX是一种从眼镜蛇毒液中提取的天然两亲性肽,能够诱导骨骼肌的急性损伤,但不影响血管和神经,因此被广泛用于研究骨骼肌再生的机制。
文章综述了不同小鼠模型在CTX诱导的骨骼肌损伤后的再生机制,包括糖尿病、肥胖、衰老、运动训练、机械负荷和营养干预等模型。研究发现,糖尿病、肥胖、衰老、癌症恶病质、辐射、高二氧化碳水平和后肢悬吊等因素会损害骨骼肌的再生,而运动训练、微电流电刺激、微量元素锌和超负荷等则能促进再生。此外,性别和性激素水平也会影响再生过程,雄性在损伤后形成的新纤维比雌性大,而雌性在再生过程中脂肪沉积更多。
文章详细探讨了CTX诱导的骨骼肌损伤模型中的再生机制,主要包括以下几个方面:
炎症反应:炎症反应在骨骼肌再生中起重要作用。损伤后,免疫细胞迅速激活并释放组织破坏因子,加速肌肉损伤。炎症反应分为三个阶段:免疫细胞浸润、M1到M2巨噬细胞的极化以及坏死纤维碎片的清除。研究发现,多种分子和信号通路参与了这一过程,如钙调蛋白依赖性蛋白激酶IV(CaMKIV)、雌激素信号、Toll样受体4(TLR4)等。
卫星细胞激活和成肌细胞增殖、分化与融合:SCs的激活和成肌细胞的增殖、分化与融合是骨骼肌再生的关键步骤。研究发现,多种分子和信号通路参与了这一过程,如胰岛素样生长因子6(INSL6)、Xin蛋白、转化生长因子β(TGF-β)信号通路等。
纤维化:纤维化是再生过程中的一个重要阶段。损伤后,纤维/脂肪祖细胞(FAPs)被激活并增殖,分化为成纤维细胞和脂肪细胞,导致纤维化。研究发现,多种分子和信号通路参与了这一过程,如白细胞介素4(IL-4)、转化生长因子β1(TGF-β1)等。
本文综述了CTX诱导的骨骼肌损伤模型中的再生机制,为理解骨骼肌再生的分子机制提供了重要参考。研究结果不仅有助于开发新的治疗策略,促进损伤肌肉的修复,还为未来的研究提供了新的思路。
总之,本文通过综述CTX诱导的骨骼肌损伤模型中的再生机制,为理解骨骼肌再生的分子机制提供了全面的视角,具有重要的科学和临床应用价值。