学文网（1.浙江中医药大学第一临床医学院，浙江 杭州 310053；2.浙江中医药大学附属广兴医院，浙江 杭州 310006）
摘 要：通过综述国内外肌卫星细胞的研究资料，对肌卫星细胞在骨骼肌修复中作用的总结。肌卫星细胞的分子标志物的概述，能更好的在研究过程中对卫星细胞的鉴定。肌卫星细胞的特性研究能更有利于进一步研究肌卫星细胞。探讨肌卫星细胞在骨骼肌修复作用中的激活机制和可能的增殖分化的信号通路，有助于针对性的促进骨骼肌损伤后的修复研究。肌卫星细胞的影响因素的研究中，发现有细胞因子、物理因素、中医药等，其中中医药做为一个积极的影响因子有待于进一步更广泛的展开研究。
关键词：肌卫星细胞；骨骼肌；修复
中***分类号：R285.5文献标识码：A文章编号：1673-7717（2011）03-0655-04
Study Progress ofMuscle Satellite Cells in the Repair of Skeletal Muscle
DONG Xue-liang1,CHENG Yi2,ZHANG Chan-juan2
（1.First Clinical Medical College of Zhejiang Chinese Meical University,Hangzhou 310053,Zhejiang,China;
2Affiliated Guangxing Hospital of Zhejiang Chinese Meical University,Hangzhou 310006,Zhejiang,China）
Abstract:Summary of muscle satellite cells by domestic and foreign research data on the muscle satellite cells in skeletal muscle the role of the summary. Muscle satellite cells in an overview of molecular markers can be better in the course of the identification of satellite cells. Characteristics of muscle satellite cells can be more conducive to further study the muscle satellite cells. Of muscle satellite cells in skeletal muscle repair in the activation mechanism and the possible proliferation and differentiation signaling pathways, contribute to the promotion of targeted repair of skeletal muscle injury. Muscle satellite cells of factors, we found a cell factor, physical factors, Chinese medicine, including Chinese medicine as a positive influence on factors need to be further more extensive a study.
Key words:Muscle satellite cells;skeletal muscle;Repair
在生理状况下，骨骼肌是一种非常稳定的组织。当骨骼肌受到物理损伤或者处于某种特殊疾病状况下，骨骼肌能够快速地自我修复和再生，这种再生功能主要依赖于卫星细胞的激活、增殖和分化。当受到损伤等刺激时，处于静息状态的卫星细胞会被激活，并且最终分化、融合形成多核的肌管细胞。卫星细胞的增殖和分化不仅能够增加肌纤维数量，还可以改变肌纤维的类型，而卫星细胞的多潜能性还可能通过转变为脂肪生成细胞，而增加肌内脂肪的含量，从而改变肌肉愈合的质量。因此肌卫星细胞的深入研究，对于肌组织修重建等医学基础研究和临床***有重大的意义，和广阔的前景。
1 卫星细胞的起源及其分子标志物
1.1 起源 在很长一段时间里,人们都认为卫星细胞是骨骼肌的定向祖细胞,负责骨骼肌的生长与损伤后的再生。骨骼肌的发生包括肌肉前体细胞的生成和前体细胞的分化、成熟。肌肉前体细胞存在于体节中;体节为轴旁中胚层的来源。随着体节的成熟,生肌祖细胞只限于生皮肌节,位于体节的背外侧。由肌原皮肌节分化成最初的肌纤维,从而形成了骨骼肌随后,在骨骼肌的发育过程中,生皮肌节的中央部引起了Pax3和Pax7的表达,并贯穿了胚胎发生的整个过程［1］。胚胎发育后期,在肌纤维周围的细胞可以表达Pax7［2］。通过条件性基因敲除（Cre/loxP）实验发现骨骼肌卫星细胞由体轴下表达Pax3的细胞引起。与此同时,大量的群旁细胞（side populations, SP）也来自体轴下的体节并可能与卫星细胞来自于相同的组织［3］。
1.2 分子标志物 在卫星细胞发现的很多年里,电镜技术一直是鉴定卫星细胞惟一的权威性的技术,最初鉴定卫星细胞都通过电镜根据其位于肌纤维的肌膜和基底膜之间这一特殊的解剖结构进行,这给人们的研究带来极大的不便,现在可以通过其特有的分子标志对其鉴定。静息期的卫星细胞表达的pax7,M-cadherin,CD34和低水平的myf5［4-5］,可以对静息期的卫星细胞进行鉴定。在这些分子之中以pax7最为重要,虽然它的表达对个体出生前的肌肉的发育和形成并不重要,但对于个体出生后卫星细胞群的维持却是必须的［6］。卫星细胞同样表达血管细胞粘附分子VCAM-1,肝细胞生长因子受体c-me,t神经细胞粘附分子NCAM-1（或CD56）,Foxk1, syndecans-3和syndecans-4［7-8］,均可作为鉴定卫星细胞的分子标记。静止期的卫星细胞一旦被激活,MyoD的表达便迅速上调,随后共表达Pax7,M-cadherin和Myf5,接着细胞进入***期开始表达PCNA（增殖细胞核抗原）,随着Myogenin的表达,细胞进入生肌分化阶段,最后骨骼肌结构基因ac-tin和MyHC的表达［9］,标志着生肌分化进入最后时期。上述这些特异性基因均可作为鉴定卫星细胞增殖期的标志。还有一些基因仅在体内的卫星细胞中表达,不在体外培养的成肌细胞表达,如IgSF4,neuritin,Hoxc10,TcR-b,Klra18,Itm2a,MEGF10和G0S2,可用于体内卫星细胞的鉴定［10］。用于鉴定鼠的分子标记并不能完全用于鉴定人的卫星细胞,例如,CD34不能用来标记人的卫星细胞,而M-cadherin用来鉴定人的卫星细胞其一致性也不如鼠;鉴定人的肌肉卫星细胞最可靠的分子标志是神经细胞粘附分子（CD56）［11］
2 卫星细胞的特性
2.1 多向分化性 长期以来卫星细胞被认为是单能成肌细胞,只能朝着骨骼肌的方向分化,但是现在已有大量的证据表明肌肉干细胞包括卫星细胞具有多向分化潜能。Sacco［12］通过利用克隆分析证实卫星细胞的确是干细胞、能够自我更新，从而澄清了相关问题。他们将一个表达荧光素酶的卫星细胞移植进了小鼠的肌肉中，发现它能够大量增殖，有助于肌肉纤维的形成，而且可以被再次移植。王凡等［13］，在SD大鼠骨骼肌卫星细胞的成脂、成骨、成心肌样细胞的诱导研究中结果表明，骨骼肌卫星细胞具有多向分化潜能,具有分化为脂肪细胞、成骨细胞、心肌样细胞的特性,可以做为一种良好的临床组织工程学的种子细胞。
2.2 不均一性 卫星细胞存在不均一性。Beauchamp等［14］利用分子标记标记卫星细胞再次验证了年幼小鼠的卫星细胞群存在不均一性。生肌祖细胞同样在增殖率和克隆率方面也存在着不均一性。来自不同肌肉组织的卫星细胞也存在不均一性。比如头部的肌肉其再生能力明显不如四肢的肌肉。McLoon等［15］研究发现不像四肢肌肉的卫星细胞那样,只有在受损的情况下才被激活,眼外肌中的卫星细胞长期处于激活状态,增殖并向未受损的肌纤维提供细胞核。这种现象可能是由于其处的特殊的环境造成的,但也有可能因为它们的生肌祖细胞本身就不同,反映出胚胎期不同的发育过程。但是,即使是同一体节来源的肌肉也存在不均一性。Relaix等［16］利用在pax3位点携带EGFP报告基因的基因突变小鼠对此进行研究,提供了当前关于不同肌肉之间不均一性的最好证据,例如,后肢之中只有股薄肌含有足够数量的表达EGFP（Pax3）的卫星细胞,而在上身多数肌肉中都含有大量的表达EGFP（Pax3）的卫星细胞,这些细胞中的大多数同时表达Pax7。尽管对报告基因能否能够真实的反映Pax3在成年组织中的表达还存在着争论,但有一点可以明确的是卫星细胞之间的确存在不均一性。
3 卫星细胞的激活
在成体的肌细胞中,卫星细胞处于静息状态,而不进行有丝***,即使在某些特定的情况下,也只有有限的基因表达和蛋白合成。然而,当受到外界刺激时,诸如损伤、牵拉或者肌肉萎缩引起的病变时,卫星细胞却能够被激活［17］。在静息状态和增殖的过渡时期,到底是什么因素引起了卫星细胞的激活,至今没有明确的研究结果。细胞内在的信号可能由细胞膜内的1-磷酸-鞘氨醇（sphingosine 1 phosphate, S1P）引起。S1P是细胞膜磷脂代谢的中间产物,是卫星细胞进入细胞周期和骨骼肌的再生所必需的［18］。外界对于肌纤维的机械牵拉会引起大量的细胞内信号转导,包括NO的合成,继而引发了肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）的释放,从而引起了卫星细胞的激活,这意味着HGF的受体cmet可能是卫星细胞激活早期的表达基因［19］。NO还促进了雌激素抑制剂（Follistatin）的表达［20］,而 Follistatin可能导致卫星细胞退出静息状态。细胞微环境中的生长因子是第三类激活卫星细胞的因素。事实上,成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowth factor, FGF）能够引发MAPK信号转导,而p38α/βMAPK信号可以激活卫星细胞并调节卫星细胞的静息状态 ［21］。
4 卫星细胞增殖分化的信号通路
参与骨骼肌损伤修复的卫星细胞增殖/分化的正确调控对创伤修复有重要意义。多种信号转导通路在此过程中发挥作用,不同的生长因子通过不同的信号转导通路抑制或诱导成肌细胞的定向分化。胚胎期和成人期肌肉的形成过程非常相似,当卫星细胞受到负重和创伤等外界因素的刺激后便会进入细胞周期。对胚胎时期肌肉形成起关键作用的信号调节通路像Wnt、Notch和Myostatin就会像在胚胎时期那样重新调节出生后肌肉的形成。
4.1 Wnt信号通路 Polesskaya等［22］研究发现在受伤后再生的骨骼肌组织中可以检测到wnt成形素的转录物,卷曲形受体和wnt信号通路的对抗物Sfrp（secreted frizzled-related proteins）的存在。ThomasRando的研究团队一直从事于年龄影响受损肌肉再生能力的机制的研究工作,发现小鼠随年龄的增长其生肌能力的下降与wnt信号通路水平的提高有关,而通过抑制Sfrp3或dickkopf1（potent inhibitorsofWntcanonicalsigna-ling）的表达进而抑制wnt信号通路可以使随年龄的增长丧失的肌肉再生能力得到恢复［23］。CharlottePeterson通过研究发现敲除wnt10b基因的小鼠的成肌细胞成肌分化能力增加,并通过进一步的研究发现其原因归于敲除wnt10b后wnt7b的补偿性增加,而且这种补偿性增加激活了Creb蛋白可能参与的非经典的wnt信号通路［24］。
4.2 Notch信号通路 Notch信号通路是调节胚胎期和出生后卫星细胞的激活与增殖的一个重要的信号通路。Conboy［25］通过研究发现,随年龄的增长Notch信号通路调节水平的降低是导致卫星细胞再生能力降低的重要原因。Reshma Taneja指出在鼠的卫星细胞中bHLH转录因子Stra13（stimulated by retinoic acid 13）可以对抗Notch信号通路并调节肌肉再生期增殖与分化间的平衡［26］。Addolorata Pisconti［27］则指出syndecan3（Sdc3）作为一个新的调节因子参与Notch信号通路的调节,缺失Sdc3基因可以诱导小鼠成肌祖细胞定型与分化的提前。而关于Sdc3基因在Notch信号通路中的具体作用仍有待于进一步的研究。
4.3 Myostatin Myostatin属于转移生长因子（transforming growthfactorb,TGFb）家族的一员,可通过限制卫星细胞的增殖与分化来对抗肌肉的再生。Victoria Siriett和RaviKambadur认为可以利用Myostatin的拮抗物Mstn-ant1来对抗Myostatin在小鼠生肌过程中的抑制作用。使用Mstn-ant1可以增加受激活的卫星细胞的数量和提高它们的转移潜力,同时调节pax7基因的表达［28］。而拮抗Myostatin基因给少肌症的***提供了一个策略:可以通过拮抗Myostatin基因***临床由于年龄增长导致的少肌症。
5 影响卫星细胞的因素
5.1 影响因子 调节肌卫星细胞激活、增殖、分化的生长因子主要有胰岛素样生长因子1（ insulinlike growth factor1, IGF1）、成纤维生长因子（ fibroblast growth fac-tor, FGF）、生肌调节因子（myogenic regulatory factors,MRFs）、表皮生长因子（Epidermal growth factor,EGF）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor,HGF）、血小板源性生长因子（Platelet derived growthfactor, PDGF）、转化生长因子（Transforming growthfactor, TGF）等。IGF1不仅可促使细胞***增殖,进而修复损伤部位,还可影响生肌调节因子的功能,从而在肌肉修复中起着重要作用。给细胞注射IGF1,可引起卫星细胞增殖的提高和肌肉数量的增加［29］。FGF是由发育中的组织细胞自身表达的,对卫星细胞的增殖能力最强,且表明其增殖能力在达到最佳状态后保持不变,并不随浓度的增加无限增大［30］。HGF是卫星细胞有力的促***剂和趋化剂。它可以促进DNA的合成、抑制细胞的分化;从而引起细胞群形状的改变,最终导致更多肌纤维的形成。PDGF是血清中一种主要的有丝***原,能促进肌卫星细胞的分化。TGFβ可能会抑制骨骼肌卫星细胞的增殖,抑制成肌细胞分化。这些生长因子可以通过不同的途径促进肌卫星细胞***增殖,引起肌肉肥大。生肌调节因子（myogenic regulatory factors,MRFs）是肌肉形成的主要调节因子,可以使胚胎干细胞向成肌细胞方向分化,调节整个生肌程序的基因表达。MRFs在成肌细胞增殖与分化过程中的重要作用已被肯定,但它们在体内的信号途径还不十分清楚,最近的研究揭示了MyoD作为主控基因启动生肌分化程序的调控机制［31］。生肌调节因子是调节肌细胞生成最重要、最关键的调控因子,它们在体内受多种因素影响,同时也通过对其他因子的调节指导肌细胞的生长,其分子调控机制仍是今后研究的重点
5.2 物理因素 罗丽［32］等观察低功率激光照射对急性骨骼肌顿挫伤大鼠肌卫星细胞增殖活性的影响研究中显示低功率激光能增强急性骨骼肌顿挫伤大鼠肌卫星细胞增殖活性,从而加速骨骼肌的再生,促进损伤修复。
危小焰等［33］不同频率张应变刺激对骨骼肌卫星细胞生长的影响研究中表明：“机械张应变刺激促进骨骼肌卫星细胞的增值能力和MGF mRNA的表达，且与张应变刺激频率有关，其中1HZ的刺激频率最适宜。”
卫星细胞影响因素的研究，可以更有效的了解卫星细胞的生物特性，更好的利用影响因素指导临床对骨骼肌损伤的研究。但是能够促进骨骼肌愈合的中医药对卫星细胞的影响研究尚处于研究的开始阶段，有着广阔的前景，可以为以后临床应用***软组织损伤的中医药开发
提供科学研究的基础。
6 总结与展望
最近十多年,随着细胞生物学和分子生物学的发展,新的试验工具的不断出现,该领域的研究得到了飞速的发展,不断有新的理论和研究成果出现,同时也对一些传统的观点和看法提出了挑战,对卫星细胞的不均一性等问题,仍需要更深的研究。（1）卫星细胞的激活增殖成肌的研究进展进入了空前的水平，对其机制有了初步的认识，信号通路有待进一步更深入的研究。为今后进一步诱导肌卫星细胞进行修复软组织提供理论依据。（2）卫星细胞的影响因素能够更好的指导我们了解并应用卫星细胞于临床和研究，卫星细胞的影响因素包括细胞因子、物理因素、中医药等，而传统中医药对肌卫星细胞的作用机制和影响水平的研究处于研究的起始阶段，有待进一步更深入的展开。
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