當(dāng)肌肉發(fā)生撕裂，肌肉內(nèi)的干細胞就會進行修復(fù)。這種情況不僅發(fā)生在嚴重的肌肉萎縮疾病中，在日常生活中的肌肉拉傷情況，肌肉干細胞也會自我修復(fù)。這些肌肉干細胞是無形的發(fā)動機，在肌肉損傷后驅(qū)動組織的生長和修復(fù)。但是當(dāng)我們年老體弱時，就會失去很多肌肉，而我們的干細胞似乎也不能像年輕時一樣發(fā)揮作用。目前在實驗室培養(yǎng)肌肉干細胞，然后用它們來治療性地替代受損的肌肉，一直是令人沮喪的難題。
近日，來自澳大利亞莫納什大學(xué)和荷蘭烏特勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員發(fā)表了一項新的研究，他們發(fā)現(xiàn)了一種觸發(fā)肌肉干細胞增殖和愈合的因子，在嚴重肌肉損傷的小鼠模型中，注射這種天然存在的蛋白NAMPT，可使肌肉完全再生，并在嚴重肌肉創(chuàng)傷后恢復(fù)正常運動。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Nature》期刊上。
在這項研究中，研究人員研究了斑馬魚骨骼肌的再生。由于斑馬魚的繁殖速度快，更容易進行試驗操作，而且它至少有70%的基因與人類共享，所以斑馬魚迅速成為研究干細胞再生的首選動物模型。斑馬魚是透明的，更方便科學(xué)家觀察活體肌肉中發(fā)生的再生過程。
通過研究遷移到斑馬魚的肌肉損傷處的細胞，研究人員發(fā)現(xiàn)了一組稱為巨噬細胞的免疫細胞，它們似乎在觸發(fā)肌肉干細胞再生方面發(fā)揮作用。巨噬細胞是蜂擁到體內(nèi)任何受傷或感染部位的細胞，清除碎片并促進愈合。研究人員表示，他們看到的是巨噬細胞緊緊擁抱著肌肉干細胞，然后肌肉干細胞開始分裂和增殖。一旦它們開始這個過程，巨噬細胞就會繼續(xù)前進，然后擁抱下一個肌肉干細胞，很快傷口就會愈合。
長期以來，人們一直認為體內(nèi)存在兩種類型的巨噬細胞：一種是迅速移動到損傷處并清除碎片的巨噬細胞，另一種是來得比較慢的巨噬細胞，并在周圍停留較長時間進行清理。
該研究發(fā)現(xiàn)，其實在受傷部位有8種遺傳上不同的巨噬細胞，其中的一種類型尤其是“擁抱專家（cuddler）”。進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種感情豐富的巨噬細胞會釋放出一種名為NAMPT的物質(zhì)。通過將這些巨噬細胞從斑馬魚身上移除，并將NAMPT添加到水族館的水中，可以刺激它們的肌肉干細胞生長和愈合，“有效地取代了對巨噬細胞的需求”。
重要的是，近期的實驗將含有NAPMT的水凝膠貼片放入嚴重肌肉萎縮的小鼠模型中，導(dǎo)致了研究人員所說的受損肌肉的顯著替換。目前，研究團隊正在與一些生物技術(shù)公司討論將NAMPT引入臨床試驗，以便利用這種化合物治療肌肉疾病和損傷。
肌衛(wèi)星細胞（Myosatellite cell）是一類肌肉組織駐留干細胞，通常情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)。肌肉損傷時，衛(wèi)星細胞在相關(guān)信號誘導(dǎo)下迅速增殖和分化，實現(xiàn)骨骼肌再生。長期以來，由于無法可視化傷口內(nèi)復(fù)雜的細胞間作用關(guān)系，因此無法明確這些誘導(dǎo)肌肉干細胞增殖或分化的信號來源。本次研究中，Currie教授團隊利用斑馬魚肌肉損傷模型，實現(xiàn)了在整個修復(fù)過程中，實時捕捉損傷后衛(wèi)星細胞和先天免疫系統(tǒng)之間的相互作用。該研究發(fā)現(xiàn)在創(chuàng)傷內(nèi)“駐留”著一個特定的巨噬細胞子集，為干細胞增殖建立了一個短暫而特異的微環(huán)境。通過單細胞測序鑒定出這些“駐留”巨噬細胞分泌的增殖信號，其中包括細胞因子煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(NAMPT，在人類中也被稱為visfatin或PBEF)。實驗證實，巨噬細胞通過分泌NAMPT作用于肌肉干細胞上表達的C-C motif趨化因子受體5 (CCR5)，促進肌肉干細胞的增殖，為肌肉再生提供必要條件。本研究表明，巨噬細胞除了具備調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的能力外，其特定的子集還能提供一個短暫的干細胞活化微環(huán)境，控制肌肉干細胞介導(dǎo)的修復(fù)過程。
總之，本文鑒定出一類Mmp9+巨噬細胞亞群，其在肌肉損傷時迅速響應(yīng)并長時間駐留在傷口，通過分泌NAMPT作用于肌肉干細胞，促進肌肉干細胞的增殖，參與再生。
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