趙莉娟，張宏，張國輝，栗雅芳

上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結合醫(yī)院，上海200437

骨骼肌是附著于骨骼上的橫紋肌組織，通過其收縮和舒張可以帶動骨與關節(jié)的活動，起到維持機體姿勢并產生運動的作用。作為運動系統的重要組成，骨骼肌極易因內外力學環(huán)境的失衡而造成損傷，發(fā)生損傷的概率為10%～55%[1,2]。損傷類型主要為急性損傷(牽拉傷和頓挫傷)、慢性炎癥性損傷。損傷后的骨骼肌若修復不良，后續(xù)常造成功能障礙和肌肉質量下降等，嚴重影響患者運動、工作和生活。骨骼肌細胞是一類具有再生能力的細胞，在損傷后可開啟修復過程。而骨骼肌修復過程中激活某些信號通路可能會引發(fā)細胞外基質組分如膠原蛋白、纖連蛋白的大量沉積，進而發(fā)生纖維化，使損傷的骨骼肌喪失部分收縮功能，最終影響骨骼肌再生[3]。促進肌衛(wèi)星細胞增殖，誘導肌衛(wèi)星細胞以及成肌細胞的正常分化是損傷的骨骼肌再生修復的關鍵。其中有許多通路參與這一過程的調控，如Notch信號通路、Wnt信號通路均可促進骨骼肌肌衛(wèi)星細胞的激活和分裂[4,5]。在成肌細胞增殖分化期間，成肌細胞的增殖往往伴隨磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路的參與[6]。同樣，激活經典的Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路也可促進成肌細胞的分化[7]，而酪氨酸蛋白激酶/信號轉導因子和轉錄活化因子信號通路(JAK/STAT)中的JAK1-STAT1-STAT3途徑不但可促進成肌細胞增殖，同時還起到防止成肌細胞過早分化成肌管的作用[8]。Hippo信號通路是由一系列保守激酶所組成的通路，可影響多種細胞分化、增殖和遷移，并在維持組織穩(wěn)態(tài)，調控器官發(fā)育大小以及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程等多方面均有重要作用[9]。近些年發(fā)現該通路還與骨骼肌損傷修復相關[10]。故本文對近幾年的文獻進行整理，并對Hippo信號通路在骨骼肌損傷修復中的作用進行分析，并歸納該信號通路與骨骼肌損傷后再生修復的關系，以期為康復醫(yī)學提供有價值的參考。

1 Hippo信號通路概述

Hippo信號通路由上游STE20樣激酶1/2(MST1/2)、Salvador同系物1(Sav1)、居于中游的與Mob同系物1(Mob1)結合的大抑癌基因激酶1/2(LATS1/2)、下游的轉錄輔助激活物Yes相關蛋白(Yap)及具有PDZ結合基序的轉錄共激活因子(Taz)組成[11]。該通路的激活過程是激酶的級聯反應。MST1/2與調節(jié)蛋白Sav1相結合并形成MST/Sav復合體，隨后參與磷酸化并激活與調節(jié)蛋白Mob1結合在一起的LATS1/2激酶；而LATS/Mob復合物又可進一步抑制Yap和Taz的活性。LATS/Mob復合物抑制下游轉錄輔助激活物，該作用是通過磷酸化Yap關鍵絲氨酸殘基(Ser61、109、127、164和381)和磷酸化Taz關鍵絲氨酸殘基得以實現。磷酸化后的Yap/Taz可從核內轉出，留在胞質中參與之后的兩種生物學過程。其一，磷酸化的Yap/Taz發(fā)生泛素化，直接導致Yap/Taz蛋白降解；其二，磷酸化的Yap也可與14-3-3蛋白結合后保留在細胞質中，從而無法與核內轉錄因子結合，發(fā)揮其轉錄輔助因子的功能[12]。通路去激活狀態(tài)下，即激酶處于不活躍狀態(tài)時，未被磷酸化激活的Yap/Taz則在細胞核內與DNA結合轉錄因子TEA結合域(TEAD)1-4結合，啟動下游轉錄，進而完成復雜的生命活動。Hippo通路的核心元件Yap和Taz的活性，受通路核心激酶MST1/2-LATS1/2的激酶級聯反應調控外，還受到蛋白質-蛋白質相互作用的破壞和蛋白翻譯后修飾的影響[13]。

2 Hippo信號分子在骨骼肌中的表達

Hippo信號通路的關鍵成員是下游蛋白Yap，這是一種轉錄輔助因子，在細胞中都有表達。研究表明，該轉錄輔助因子參與多種成體干細胞或是祖細胞的增殖和分化，包括腸道祖細胞、肝卵圓細胞以及神經干細胞等[14,15]。近些年研究發(fā)現，Hippo信號通路的重要組件蛋白Yap和Taz在人及小鼠的骨骼肌衛(wèi)星細胞和成肌細胞中也有表達。其中骨骼肌衛(wèi)星細胞是一類具有間充質干細胞特性的細胞，而成肌細胞作為骨骼肌損傷后重建肌肉組織的前體細胞，具有很好的分化能力，二者均參與損傷骨骼肌的再生修復過程[16,17]。

3 骨骼肌的損傷修復

骨骼肌損傷后的修復過程大致分為三個階段，并且這三個階段之間沒有明確的時間分割點，在過程中彼此存在一定的重疊性。第一階段，壞死炎癥階段。損傷后的骨骼肌發(fā)生變性壞死以及肌纖維結構的破壞、炎癥細胞的浸潤(巨噬細胞為主)，吞噬壞死細胞的成分[18]。第二階段，骨骼肌再生和重建階段。這一階段有一類參與骨骼肌再生的關鍵細胞——骨骼肌衛(wèi)星細胞，該細胞位于骨骼肌肌膜與基底膜之間。一般情況下，骨骼肌衛(wèi)星細胞處于一種靜止不分裂的狀態(tài)，損傷后骨骼肌衛(wèi)星細胞會受炎癥因子以及T細胞的刺激發(fā)生部分活化，活化的肌衛(wèi)星細胞隨后分化為成肌細胞，新的成肌細胞進一步分化形成肌管，成熟的肌管相互融合會形成新的肌纖維，完成整個骨骼肌損傷后的再生、重建過程[19]。第三階段，損傷修復完善階段。值得注意的是，在這一階段修復的骨骼肌細胞可能會發(fā)生纖維化，主要是因為骨骼肌的修復過程后期需要成纖維細胞產生必要的細胞外基質，如果骨骼肌細胞反復而持續(xù)的發(fā)生變性、壞死、再生，最終會導致骨骼肌細胞細胞外基質大量沉積從而出現過度纖維化，喪失肌肉組織的部分收縮功能，最終影響肌肉力量和功能[3]。

4 Hippo信號通路在骨骼肌損傷修復中的作用及機制

4.1 促進骨骼肌衛(wèi)星細胞和成肌細胞增殖 Hippo信號通路下游的核心構成元件是Taz與Yap，二者均具有促進成肌細胞和骨骼肌衛(wèi)星細胞增殖的功能。研究表明，Yap活性及表達量處于較高水平時，可以促進衛(wèi)星細胞增殖；在敲低Yap的表達后，由肌衛(wèi)星細胞分化而來的成肌細胞增殖數量也會降低。這表明在骨骼肌修復過程中Yap的表達量增加，可更進一步促進被活化的肌衛(wèi)星細胞增殖[10]。這一過程主要是由于Yap/Taz與核內轉錄因子TEAD結合后，激活成肌細胞或骨骼肌肌衛(wèi)星細胞中的特定基因啟動子MCAT元件，進而參與調控與DNA復制、有絲分裂以及DNA修復等相關基因的表達，影響骨骼肌細胞周期進程。其中發(fā)現Yap高表達時，可激活與細胞周期相關的基因如周期基因D1，而Yap可促進骨骼肌肌衛(wèi)星細胞保持高度增殖活性可能也與之相關[20,21]。

有研究用一種可以增加細胞中未磷酸化Taz的化合物IBS008738表達后，增強了骨骼肌衛(wèi)星細胞增殖期標志性基因的表達。這類增殖期標志性基因包括骨骼肌衛(wèi)星細胞的特異性標記物Pax7及生肌決定因子(MyoD)。表明提高Taz表達量可起到促進骨骼肌衛(wèi)星細胞的增殖的作用[22]。

與此同時，骨骼肌衛(wèi)星細胞的功能調節(jié)因子表達同樣依賴Yap參與調控，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白4、跨膜糖蛋白CD34和生肌調節(jié)因子Myf6[10]。故Yap蛋白可參與調節(jié)骨骼肌衛(wèi)星細胞的增殖和功能，為骨骼肌損傷后修復提供穩(wěn)定的肌衛(wèi)星細胞儲備。同時，也有研究指出，Yap蛋白過度表達會造成骨骼肌衛(wèi)星細胞持續(xù)保持增殖狀態(tài)，從而無法進入分化階段，不利于骨骼肌的修復。如在活化的骨骼肌衛(wèi)星細胞中Yap的持續(xù)激活和過表達狀態(tài)可引發(fā)胚胎性橫紋肌肉瘤樣腫瘤[23]。

4.2 調控成肌細胞分化 骨骼肌修復的后期，YAP的mRNA和蛋白表達量在骨骼肌分化過程中下降，并且Yap過表達后，發(fā)現可以抑制成肌細胞的終末分化[10]。在C2C12成肌細胞開始分化后，磷酸化的Yap-Ser127是C2C12成肌細胞實現終末分化所必需的，通過過表達人類Yap蛋白(hYAP1 S127A)突變體使未磷酸化的Yap的表達增多，顯僅有較少C2C12成肌細胞離開增殖細胞周期，因而無法進一步分化成肌管[16]。值得注意的是，有研究用慢病毒敲低YAP的表達后，肌細胞正常行使收縮功能的肌球蛋白重鏈蛋白以及分化過程中充當啟動子的肌細胞生成素表達量均降低，損害了成肌細胞向肌管的分化過程，并指出Yap調控成肌細胞分化是通過激活MEK5/ERK5信號通路得以實現[24]。提示，Yap也參與骨骼肌分化過程當中，而是否最終阻礙成肌細胞的分化取決于Yap的量和磷酸化的Yap-Ser127量。

在成肌細胞中，異位過表達Taz，可增加肌源性基因表達并加速肌管的分化以及進一步促進新生肌纖維的形成，而敲低Taz的表達后，卻出現了分化延遲現象。使用新型Taz調節(jié)劑TM-53和TM-54后，發(fā)現調節(jié)劑可增加Taz的核定位，增強成肌細胞的分化。Taz可增強MyoD與肌細胞生成素基因啟動子的相互作用，從而促進MyoD介導的肌源性基因表達[25,26]。同時值得注意的是，不適時的分化會造成激活的骨骼肌衛(wèi)星細胞大量被消耗及成肌細胞過早分化成熟，同樣會阻礙骨骼肌細胞的再生[27]。

4.3 調控骨骼肌蛋白合成 用Yap shRNA沉默肌肉中Yap蛋白的表達，結果顯示肌肉質量和肌肉橫截面積降低，說明Yap參與調控肌肉質量是通過影響蛋白質合成的過程得以實現[28]。有研究用一種新型化合物IBS008738以增加未磷酸化的Taz的表達，不僅增強了骨骼肌衛(wèi)星細胞增殖期的標志性基因表達，同時也增加了蛋白質的合成，用以治療小鼠的骨骼肌萎縮，說明Taz可以促進骨骼肌蛋白的合成[22]。對于調控骨骼肌蛋白合成過程，雖有結果證實增加Yap和Taz的表達量都促進骨骼肌蛋白的合成，有助于肌纖維質量的增加。但Yap過表達，卻出現肌肉萎縮的現象，差異性的結果可能是在不同研究之間用于Yap過量表達的病毒載體以及Yap過量表達的時間存在差異所致[29,30]。

骨骼肌損傷作為運動系統的常見疾患，其損傷后的不良修復可引起肌肉功能的障礙，常影響患者日常工作生活，故骨骼肌損傷后的修復逐漸被人們所關注。其中損傷骨骼肌修復過程中有多條信號通路參與肌細胞的再生修復過程。研究發(fā)現在骨骼肌損傷的再生修復過程中，Hippo通路發(fā)揮了關鍵性作用。其中Yap和Taz表達量增多可促進參與損傷骨骼肌再生修復的衛(wèi)星細胞及成肌細胞的增殖，并且應注意，在骨骼肌衛(wèi)星細胞中Yap的過量表達，有誘發(fā)胚胎性橫紋肌肉瘤樣腫瘤的可能。Yap以及磷酸化Yap-Ser127參與調控修復后期的分化過程并取決于二者的表達量，而增強Taz表達可以促進骨骼肌成肌細胞的分化。在損傷骨骼肌修復過程中，誘導增加通路下游的Yap和Taz表達量可促進骨骼肌蛋白的合成，有助于骨骼肌纖維功能的恢復，并可用于治療骨骼肌萎縮。損傷骨骼肌修復過程中，干預Hippo通路上關鍵蛋白的表達有望成為治療骨骼肌損傷及影響骨骼肌肌肉質量疾病的重要治療手段。