| 导读 | 近日来自斯坦福大学医学院的一项研究揭示了一种常见的炎症因子——PGE2（前列腺素E2）的一种保护作用。在肌肉损伤或剧烈运动后，PGE2能够激活负责修复损伤的肌肉干细胞，促进肌肉再生。 |
炎症反应是一把双刃剑，它既能保护我们的身体免受病原体感染，又是诸多疾病的罪魁祸首。在日常生活中，我们提到炎症往往指的是它不利的一面。不过，近日来自斯坦福大学医学院的一项研究揭示了一种常见的炎症因子——PGE2（前列腺素E2）的一种保护作用。在肌肉损伤或剧烈运动后，PGE2能够激活负责修复损伤的肌肉干细胞，促进肌肉再生。利用PGE2处理受伤的实验小鼠，能够加速动物修复损伤和恢复肌肉力量的能力。但是，我们常用的非甾体类抗炎药，如阿司匹林或布洛芬，将会阻断PGE2的作用，显著抑制小鼠的肌肉修复，并导致力量的减弱。这项研究于6月12日发表于PNAS上。
受伤后PGE2水平急剧增加
肌肉干细胞通常分布在肌肉纤维旁，当肌肉因创伤或过度使用而受损时，它们就会被激活，迅速分裂，产生足够的肌肉细胞来修复损伤。PGE2能够在肌肉组织响应损伤时进入肌肉纤维。但是炎症在激活肌肉干细胞过程中的具体作用仍然尚不明确。不过，一些研究表明，抗炎治疗会对肌肉的恢复产生不利影响。
研究人员发现，PGE2在肌肉修复中可能扮演着一个重要角色，因为在受伤后不久，它的受体在干细胞上高水平表达。他们发现，受损伤的肌肉干细胞内编码一种PGE2受体的基因——EP4表达水平升高。此外，研究人员发现在受伤后的三天内，肌肉组织中PGE2的水平急剧增加，这意味它是一种瞬时的，自然产生的免疫调制器。
为了进一步确定其作用机理，研究人员构建了一种基因工程实验小鼠，使他们能够动态监测肌肉干细胞随时间推移的数量和活动变化。并研究干细胞如何对注射毒素或低温导致的腿部肌肉损伤作出响应。
PEG2促进肌肉干细胞再生模式图。图片来源：PNAS
PGE2促进肌肉再生，增强肌肉力量
“PGE2的瞬时脉冲是对受伤的自然反应，”本研究的资深作者Helen Blau说，“当我们将培养的肌肉干细胞暴露于PEG2一天后，我们发现PEG2对细胞增殖产生了深远影响。与对照组相比，暴露于PEG2一天后细胞的数量增加了6倍。
在细胞中观察到这一现象后，研究人员又测试了PGE2的注射对小鼠腿部肌肉的影响。
结果不出所料，研究人员发现，当他们给小鼠肌肉注射PGE2时，不仅能显著促进肌肉再生，甚至会增加肌肉力量。相反，如果抑制肌肉干细胞对PGE2的反应，阻止EP4表达，或者给予非甾体类抗炎药来抑制PGE2的生产，那么力量恢复就会受到阻碍。
Blau说：“传统观点上，炎症被认为是一种天然但有时也会有害的生理反应。但我们发现炎症因子PGE2对动物肌肉干细胞的增殖具有深刻的影响。或许我们能够通过增强肌肉干细胞内的这一过程从而促进肌肉再生，以帮助肌肉损伤的人，甚至对抗自然衰老。”
研究人员下一步计划在实验室检测PGE2对人类肌肉干细胞的影响，并研究衰老在这一过程中所扮演的角色。因为PGE2是由胎儿和胎盘在怀孕期间产生的，并且已经被FDA批准用于引产，因此如果应用于临床会相对快捷。
参考资料：
Inflammatory molecule essential to muscle regeneration in mice, researchers find
Muscle repair after injury entails an immune response that orchestrates efficacious regeneration. Here we identify Prostaglandin E2 (PGE2) as a crucial inflammatory mediator of muscle stem cells (MuSCs), the building blocks of muscle regeneration. PGE2 is synthesized and secreted into the stem-cell niche in response to injury, leading to robust MuSC proliferation, key to myofiber repair. EP4 is the receptor that mediates PGE2 signaling in MuSCs, and genetically engineered mice that lack EP4 in MuSCs have impaired regeneration. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), commonly used to treat pain after muscle injury, inhibit PGE2 synthesis, hinder muscle regeneration, and lead to weakened muscles. Importantly, a single treatment of injured muscles with PGE2 dramatically accelerates muscle repair and recovery of strength.
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