林建平，王 浩，郭明玲，王詩忠，陳少清

1 福建醫(yī)科大學(xué)健康學(xué)院，福建 福州 350122；

2 福建省康復(fù)養(yǎng)老與產(chǎn)業(yè)促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 福州 350122；

3 福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，福建 福州 350005；

4 福建中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350122

骨骼肌鈍挫傷（skeletal muscle contusions，SMC）是臨床常見的運(yùn)動(dòng)損傷疾?。?-2］，在骨骼肌損傷中占比超過60%［3］。盡管SMC 可以自愈，但是損傷后影響骨骼肌的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致肌肉萎縮、痙攣、疼痛及二次損傷［4］。目前國內(nèi)外學(xué)者對骨骼肌鈍挫傷的損傷與修復(fù)機(jī)制尚未定論，但肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化學(xué)說、Ca2+介導(dǎo)的細(xì)胞膜修復(fù)學(xué)說、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激學(xué)說、自噬學(xué)說是SMC 損傷與修復(fù)研究的重點(diǎn)，且至今未有相關(guān)的SMC 機(jī)制研究進(jìn)展報(bào)道，因此有必要圍繞以上學(xué)說作一綜述。

1 骨骼肌損傷后修復(fù)進(jìn)程

骨骼肌損傷后的修復(fù)大致可分為3 期，分別是損傷期、修復(fù)期和組織塑性期。

1.1 損傷期

此期組織處于壞死與炎癥階段，肌纖維、血管、電解質(zhì)和神經(jīng)遭到不同程度的破壞。細(xì)胞膜破損，肌漿中大量Ca2+外流，造成損傷局部出現(xiàn)高鈣環(huán)境，激活鈣依賴的各種機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)。此外，眾多炎癥因子聚集到損傷部位。損傷24 h 后就開始出現(xiàn)新生血管，新生血管將大量的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞運(yùn)送到損傷部位，參與局部的炎癥反應(yīng)。

1.2 修復(fù)期

肌細(xì)胞的再生出現(xiàn)在骨骼肌損傷后3 d 左右，參與肌細(xì)胞再生的是肌衛(wèi)星細(xì)胞，肌衛(wèi)星細(xì)胞在相關(guān)信號通路的調(diào)控下分化、增殖形成肌纖維。研究表明，肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化大約可持續(xù)10 d［5］。此階段多種肌再生因子及血管再生因子參與肌肉和血管的再生，其中與SMC 后修復(fù)相關(guān)的血管再生因子主要是低氧誘導(dǎo)因子-1a（hypoxia inducible factor-1a，HIF-1a）、血管生成素-1（angiopoietin-1，Ang-1）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth fac?tor，VEGF）。劉曉光等［6］研究表明，HIF-1a、Ang-1在SMC 后表達(dá)升高，VEGF 表達(dá)顯著降低，推測HIF-1a、Ang-1 參與了骨骼肌損傷后血管再生以及骨骼肌再生。

1.3 組織塑性期

傷后14 d～2 個(gè)月，細(xì)胞外基質(zhì)會(huì)加速增殖，發(fā)生纖維化。在這個(gè)過程中轉(zhuǎn)化生長因子-β1（trans?forming growth factor-beta 1，TGF-β1）起關(guān)鍵作用，TGF-β1 可直接刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生大量細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，還可抑制細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的降解，導(dǎo)致纖維化的發(fā)生［7］，適度的纖維化有利于傷口的愈合，但是過度的纖維化會(huì)降低肌肉的收縮功能及運(yùn)動(dòng)能力。

以上3個(gè)階段不是孤立發(fā)生的，而是重疊交錯(cuò)，緊密聯(lián)系，每個(gè)階段的具體作用機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜。以下分別從肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化學(xué)說、Ca2+介導(dǎo)的細(xì)胞膜修復(fù)學(xué)說、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激學(xué)說以及自噬學(xué)說進(jìn)行闡述。

2 肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化學(xué)說在SMC 方面的相關(guān)研究

肌再生在骨骼肌損傷與修復(fù)中至關(guān)重要，肌再生依賴于周圍衛(wèi)星細(xì)胞的分化、增殖，促進(jìn)骨骼肌再生，從而修復(fù)受損肌肉的功能［8］。當(dāng)肌肉受損后，處于靜止?fàn)顟B(tài)的衛(wèi)星細(xì)胞被激活，引起細(xì)胞增生、分化，最終融合成多核肌管，并與受損的肌纖維結(jié)合，形成新的肌纖維細(xì)胞［9］。可見，衛(wèi)星細(xì)胞是參與運(yùn)動(dòng)損傷后肌肉再生的結(jié)構(gòu)生理學(xué)基礎(chǔ)［10］。同時(shí)，衛(wèi)星細(xì)胞在參與肌肉生長和肌肉再生過程中還受到多條信號通路的調(diào)控。

2.1 RBP-Jκ/Notch 信號通路調(diào)控肌衛(wèi)星細(xì)胞分化成肌研究

在成人中，Notch 信號通路對肌肉、腦、皮膚、腸道以及血管等組織的干細(xì)胞起重要調(diào)控作用［11-16］，在哺乳動(dòng)物中，Notch 信號通路受體和配體結(jié)合后，引起一系列的受體蛋白水解，并釋放出命名為NICD（noth intracellular domain）的Notch 胞內(nèi)區(qū)域［17］，NICD 被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，然后與RBP-Jκ（recombina?tion signal binding protein-Jκ）重新結(jié)合［18］，RBP-Jκ是經(jīng)典Notch 信號通路中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。潘同斌等［19］研究表明，SMC 可以使大鼠骨骼肌的血清中的RBP-Jκ 含量上升，RBP-Jκ 可能在骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞激活及損傷與修復(fù)中起著正向調(diào)節(jié)的作用。BJORNSON 等［20］研究證實(shí)，特異性地敲除骨骼肌RBP-Jκ 基因，將導(dǎo)致衛(wèi)星細(xì)胞耗竭，并且肌肉將喪失損傷后修復(fù)的能力，而導(dǎo)致衛(wèi)星細(xì)胞耗竭的原因不是衛(wèi)星細(xì)胞的凋亡，相反，這些RBP-Jκ 基因缺失的衛(wèi)星細(xì)胞自發(fā)激活，其中大多數(shù)細(xì)胞還沒有進(jìn)行分裂就異常分化，并與鄰近的肌纖維融合，導(dǎo)致肌衛(wèi)星細(xì)胞不斷減少。

以上研究顯示，Notch 信號通過調(diào)控肌衛(wèi)星細(xì)胞自我更新和分化來維持肌干細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，這一過程對于正常的肌生成與修復(fù)是至關(guān)重要的。

2.2 Wnt信號通路調(diào)控肌衛(wèi)星細(xì)胞分化成肌研究

已有研究結(jié)果表明，Wnt 信號通路調(diào)控是胚胎成肌過程中必不可少環(huán)節(jié)［21］。那么其在成熟肌纖維再生過程中是否具有同樣重要的作用？潘同斌等［22］研究發(fā)現(xiàn)，大鼠鈍挫傷后骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞中AXIN、GSK-3β 的含量的表達(dá)下降，而肌衛(wèi)星細(xì)胞明顯增殖。GSK-3β、AXIN 屬于Wnt 信號通路負(fù)性調(diào)控因子，其表達(dá)水平下降，可激活Wnt 信號通路。其研究提示骨骼肌損傷與修復(fù)可能與該通路的激活有關(guān)。同樣地，陳宗正等［23］采用Wnt 信號通路的抑制劑EGCG 來抑制豬骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞Wnt信號通路，發(fā)現(xiàn)大量細(xì)胞停滯在G1 期，表明細(xì)胞的增殖被抑制。以上研究表明，Wnt 信號通路可能在骨骼肌損傷與修復(fù)中發(fā)揮正向調(diào)控作用。然而，ZHAO等［24］通過一種心臟毒素（cardiotoxin）來誘導(dǎo)肌肉再生，沒有檢測到經(jīng)典Wnt信號通路中關(guān)鍵因子（Wnt-Frizzled-bgr；-catenin-Lef1/Tcf1）的基因表達(dá)，僅在某些時(shí)間位點(diǎn)上觀察到β-catenin 的表達(dá)，但是與對照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其研究表明在肌肉再生過程中，Wnt信號通路處于抑制狀態(tài)。

因此，關(guān)于Wnt 信號通路在成熟骨骼肌再生過程中的作用是存在爭議的，激活Wnt 信號通路是否有利于骨骼肌損傷與修復(fù)需要更多的研究來進(jìn)行論證。

2.3 P13K/Akt/mTOR 信號通路調(diào)控肌衛(wèi)星細(xì)胞分化成肌研究

P13K/Akt/mTOR 信號通路對肌衛(wèi)星細(xì)胞分化、成肌過程具有正向調(diào)控作用［25］。ZHANG 等［26］使用mTORC1 抑制劑-雷帕霉素（rapamycin）來抑制TOR信號通路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肌纖維細(xì)胞的分化過程被抑制。張安寧等［27］發(fā)現(xiàn)阻斷該通路后，MyoD1、MyoG和MyHC（成肌分化標(biāo)志基因）的表達(dá)下降。HAN等［28］研究表明，胰島素樣生長因子1 和亮氨酸可以通過mTOR 途徑激活豬的肌衛(wèi)星細(xì)胞。PEREIRA等［29］研究表明，亮氨酸通過調(diào)控PI3K/Akt/mTOR 通路促進(jìn)衛(wèi)星細(xì)胞增殖來提高老年大鼠骨骼肌的再生能力。

以上研究表明，P13K/Akt/mTOR 信號通路對肌衛(wèi)星細(xì)胞的成肌分化具有正向調(diào)控作用，能夠促進(jìn)骨骼肌再生。

3 Ca2+介導(dǎo)細(xì)胞膜修復(fù)與SMC研究

細(xì)胞膜損傷后的自我修復(fù)能力對細(xì)胞的存活至關(guān)重要。當(dāng)受損時(shí)，真核細(xì)胞能夠在幾秒鐘內(nèi)恢復(fù)細(xì)胞膜的完整性，從而避免了細(xì)胞質(zhì)泄漏和細(xì)胞死亡。這一過程是由細(xì)胞外Ca2+流入驅(qū)動(dòng)的［30-31］，它觸發(fā)了大量的細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)，參與了質(zhì)膜再密封的過程。細(xì)胞膜修復(fù)的一個(gè)重要標(biāo)志是細(xì)胞內(nèi)囊泡的募集及其在受損部位的胞外分泌［32］。

骨骼肌鈍挫傷后大多數(shù)是完成自我修復(fù)的過程，在這一過程中，Ca2+對于介導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞膜的自我修復(fù)能力起著重要的作用。MELLGREN 等［33］研究表明，Ca2+從受損的細(xì)胞膜內(nèi)流到細(xì)胞內(nèi)，并且大量Ca2+內(nèi)流激活相關(guān)的鈣蛋白酶，從而將Dysferlin水解成mini-dysferlinC72［34］。這一過程在骨骼肌損傷與修復(fù)中起關(guān)鍵作用，研究表明Dysferlin 通過調(diào)節(jié)損傷引發(fā)的囊泡融合參與質(zhì)膜修復(fù)，被認(rèn)為是鈣依賴性肌膜修復(fù)的關(guān)鍵介質(zhì)［35］。在去極化型電壓門控鈣通道（L-型VGCC）協(xié)調(diào)下，富含mini-dysfer?linC72 的細(xì)胞質(zhì)囊泡被迅速募集到膜損傷部位，并與MG53 修飾的質(zhì)膜間隔融合，最終標(biāo)記并與暴露出來的磷脂相結(jié)合，類似補(bǔ)丁作用，嵌入到膜損傷位點(diǎn)，從而完成修復(fù)過程［36］。見圖1。

圖1 Ca2+介導(dǎo)細(xì)胞膜修復(fù)Figure 1 Calcium-dependent plasma membrane repair

4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與SMC研究

骨骼肌擁有高度發(fā)達(dá)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)又被稱為肌漿網(wǎng)，不僅可以作為鈣泵完成肌肉的興奮收縮偶聯(lián)反應(yīng)，還可對各種生理或病理性刺激迅速做出反應(yīng)［37］。骨骼肌損傷后引起鈣泵結(jié)構(gòu)受損或功能下降使Ca2+回收受阻，Ca2+失調(diào)通過促進(jìn)線粒體的活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生和擾亂內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的蛋白質(zhì)折疊，有助于異常的蛋白質(zhì)生成［38］，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中異常折疊蛋白生成增多，超過其閾值并發(fā)生聚集、滯留，最終誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激［39］。FERNáNDEZ 等［40］采用離心運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨骼肌損傷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志蛋白（GRP78）表達(dá)明顯增加。目前關(guān)于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與骨骼肌損傷的研究集中在運(yùn)動(dòng)性骨骼肌損傷，其在SMC 中的作用有待進(jìn)一步研究。

5 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-自噬反應(yīng)與SMC研究

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在短期內(nèi)可以增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)對刺激的能力并促進(jìn)細(xì)胞存活，但持續(xù)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會(huì)誘導(dǎo)炎性、自噬反應(yīng)等發(fā)生［37］。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬主要以一種選擇性的、受體-蛋白介導(dǎo)的方式存在，哺乳動(dòng)物以Ca2+穩(wěn)態(tài)失衡與過度未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein response，UPR）的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激為關(guān)鍵［41］。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣泵功能和結(jié)構(gòu)受損，將啟動(dòng)自噬途徑清除滯留的蛋白聚集體和受損內(nèi)質(zhì)網(wǎng)［42］。利用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活物衣霉素（tunicamy?cin，TM）或毒胡蘿卜內(nèi)酯（thapsigargin，TG）誘導(dǎo)成肌細(xì)胞劇烈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，可以檢測到自噬通路的激活。研究表明蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）可能介導(dǎo)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對自噬的誘導(dǎo)作用，免疫熒光染色可以檢測到PKC 與自噬蛋白-微管相關(guān)蛋白1輕鏈3（LC3）陽性自噬體的共定位，阻斷PKC對TG誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激無影響，但可以抑制自噬［37］。

除了PKC 介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對自噬過程有誘導(dǎo)作用［43］，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和自噬之間還存在其他途徑?！禢ature》報(bào)道FAM134B 作為一種受體蛋白，幫助內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎裂成可以輕易納入自噬體中的碎片，當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬啟動(dòng)后，F(xiàn)AM134B 選擇性錨定受損內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，幫助其碎裂成片段并與正常結(jié)構(gòu)脫離，隨即招募自噬蛋白LC3，形成自噬體［44］。

6 線粒體自噬與SMC研究

自噬是細(xì)胞通過自我降解異常細(xì)胞器或錯(cuò)誤折疊蛋白，以更新并維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)［42，45］。羅翱等［46］研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌自噬相關(guān)因子表達(dá)，隨骨骼肌損傷與修復(fù)的變化而變化，推測骨骼肌急性鈍挫傷的修復(fù)速度可能與細(xì)胞自噬水平有關(guān)。

關(guān)于自噬在骨骼肌損傷與修復(fù)中的作用機(jī)制，除了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激誘導(dǎo)，有關(guān)報(bào)道認(rèn)為鈍挫傷誘發(fā)的局部組織供氧不足，促使大量的ROS 產(chǎn)生，低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia-inducible factor 1，HIF-1）被激活［47］，導(dǎo)致線粒體膜外蛋白BNIP3、NIX 的表達(dá)升高。過表達(dá)的BNIP3 和NIX 誘發(fā)線粒體自噬，通過介導(dǎo)線粒體內(nèi)溶酶體蛋白，消除氧化的線粒體蛋白，維持線粒體的穩(wěn)定［48］，從而達(dá)到促進(jìn)鈍挫傷修復(fù)目的［49-50］。

腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein ki?nase，AMPK）是近年來能量代謝研究的熱點(diǎn)，在能量產(chǎn)生不足或機(jī)體組織缺氧狀態(tài)下可被激活。SMC后肌組織被破壞，炎細(xì)胞浸潤，線粒體腫脹等病理改變，導(dǎo)致組織缺血缺氧，ATP 生長障礙，進(jìn)而激活A(yù)MPK信號通路。溫含等［51］研究證實(shí)，骨骼肌鈍挫傷后AMPKa2表達(dá)升高。被激活的AMPK 可通過Atg1和ULK 途徑促進(jìn)線粒體自噬［52］。相關(guān)研究表明，AMPK信號通路激活對SMC后的修復(fù)作用主要體現(xiàn)在促進(jìn)肌細(xì)胞能力代謝方面，具體表現(xiàn)為促進(jìn)線粒體合成［53］，增加肌纖維對糖攝?。?4］，并通過抑制mTOR蛋白，減少蛋白質(zhì)合成，節(jié)約ATP消耗［55］。

7 小 結(jié)

雖然國內(nèi)外對SMC 機(jī)制沒有定論，但是目前研究的重點(diǎn)聚集在肌衛(wèi)星細(xì)胞，以及調(diào)控肌衛(wèi)星細(xì)胞成肌分化的相關(guān)信號通路：RBP-Jκ/Notch信號、Wnt信號、P13K/Akt/mTOR 信號通路，這3條信號通路將有望成為臨床研究治療SMC 的作用靶點(diǎn)，有助于探討SMC 的治療作用機(jī)制。但值得注意的是，Wnt信號通路在成熟骨骼肌再生過程中的作用存在爭議，激活Wnt 信號通路是否有利于骨骼肌損傷與修復(fù)需要更多的研究來進(jìn)行論證。

同時(shí)，血管新生因子、Ca2+介導(dǎo)的細(xì)胞膜修復(fù)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、自噬（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體）也是研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。影響骨骼肌損傷與修復(fù)的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，雖然P13K/Akt/mTOR信號是誘導(dǎo)自噬的通路之一［56］。但隨著研究的進(jìn)展，近年來認(rèn)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是一種新型的誘導(dǎo)自噬激活途徑［57］。關(guān)于自噬在骨骼肌損傷修復(fù)中的作用機(jī)制，除了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激誘導(dǎo)，有關(guān)報(bào)道認(rèn)為鈍挫傷誘發(fā)的局部組織供氧不足，促使大量的ROS 產(chǎn)生或AMPK 信號通路的激活，均可誘導(dǎo)線粒體自噬維持線粒體的穩(wěn)定，減少能量消耗，從而有利于促進(jìn)鈍挫傷修復(fù)。雖然骨骼肌鈍挫傷的損傷修復(fù)的機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，但上述學(xué)說之間有交叉之處。因此對于骨骼肌鈍挫傷的損傷修復(fù)機(jī)制研究可以圍繞以上學(xué)說進(jìn)一步深入研究，以明確不同學(xué)說在骨骼肌損傷修復(fù)的不同階段如何發(fā)揮協(xié)同作用。