炎症意料之外的作用——促進肌肉乾細胞再生

炎症反應是一把雙刃劍，它既能保護我們的身體免受病原體感染，又是諸多疾病的罪魁禍首。在日常生活中，我們提到炎症往往指的是它不利的一面。不過，近日來自斯坦福大學醫學院的一項研究揭示了一種常見的炎症因子——PGE2（前列腺素E2）的一種保護作用。在肌肉損傷或劇烈運動後，PGE2能夠激活負責修復損傷的肌肉乾細胞，促進肌肉再生。利用PGE2處理受傷的實驗小鼠，能夠加速動物修復損傷和恢復肌肉力量的能力。但是，我們常用的非甾體類抗炎葯，如阿司匹林或布洛芬，將會阻斷PGE2的作用，顯著抑制小鼠的肌肉修復，並導致力量的減弱。這項研究於6月12日發表於PNAS上。

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受傷後PGE2水平急劇增加

肌肉乾細胞通常分布在肌肉纖維旁，當肌肉因創傷或過度使用而受損時，它們就會被激活，迅速分裂，產生足夠的肌肉細胞來修復損傷。PGE2能夠在肌肉組織響應損傷時進入肌肉纖維。但是炎症在激活肌肉乾細胞過程中的具體作用仍然尚不明確。不過，一些研究表明，抗炎治療會對肌肉的恢復產生不利影響。

研究人員發現，PGE2在肌肉修復中可能扮演著一個重要角色，因為在受傷後不久，它的受體在幹細胞上高水平表達。他們發現，受損傷的肌肉乾細胞內編碼一種PGE2受體的基因——EP4表達水平升高。此外，研究人員發現在受傷後的三天內，肌肉組織中PGE2的水平急劇增加，這意味它是一種瞬時的，自然產生的免疫調製器。

為了進一步確定其作用機理，研究人員構建了一種基因工程實驗小鼠，使他們能夠動態監測肌肉乾細胞隨時間推移的數量和活動變化。並研究幹細胞如何對注射毒素或低溫導致的腿部肌肉損傷作出響應。

PEG2促進肌肉乾細胞再生模式圖。圖片來源：PNAS

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PGE2促進肌肉再生，增強肌肉力量

「PGE2的瞬時脈衝是對受傷的自然反應，」本研究的資深作者Helen Blau說，「當我們將培養的肌肉乾細胞暴露於PEG2一天後，我們發現PEG2對細胞增殖產生了深遠影響。與對照組相比，暴露於PEG2一天後細胞的數量增加了6倍。

在細胞中觀察到這一現象後，研究人員又測試了PGE2的注射對小鼠腿部肌肉的影響。

結果不出所料，研究人員發現，當他們給小鼠肌肉注射PGE2時，不僅能顯著促進肌肉再生，甚至會增加肌肉力量。相反，如果抑制肌肉乾細胞對PGE2的反應，阻止EP4表達，或者給予非甾體類抗炎葯來抑制PGE2的生產，那麼力量恢復就會受到阻礙。

Blau說：「傳統觀點上，炎症被認為是一種天然但有時也會有害的生理反應。但我們發現炎症因子PGE2對動物肌肉乾細胞的增殖具有深刻的影響。或許我們能夠通過增強肌肉乾細胞內的這一過程從而促進肌肉再生，以幫助肌肉損傷的人，甚至對抗自然衰老。」

研究人員下一步計劃在實驗室檢測PGE2對人類肌肉乾細胞的影響，並研究衰老在這一過程中所扮演的角色。因為PGE2是由胎兒和胎盤在懷孕期間產生的，並且已經被FDA批准用於引產，因此如果應用於臨床會相對快捷。

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參考資料：1)Inflammatory molecule essential to muscle regeneration in mice, researchers find

2)Prostaglandin E2 is essential for efficacious skeletal muscle stem-cell function, augmenting regeneration and strength

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