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第 63 章:肌损伤的免疫学反应(Immunological Responses to Muscle Injury)

1 急性肌损伤炎症反应的一般特征(General Characteristics of the Inflammatory Response to Acute Muscle Injury)

骨骼肌对急性损伤的反应与其他组织对创伤的刻板炎症反应相似。无论何种组织,炎症反应都以先天性免疫反应为主,其中中性粒细胞与巨噬细胞构成炎性浸润的主体。"Th1"的命名反映了 T 辅助细胞(Th 细胞)的激活状态,这些 Th 细胞产生许多刻画该免疫反应的细胞因子。在感染语境下,幼稚 Th 细胞由专业抗原递呈细胞如树突状细胞与巨噬细胞递呈的抗原激活,使其达到 Th0 激活状态;这些成熟激活的 Th0 细胞可在被特定 Th1 细胞因子进一步刺激时被驱动到更专门的 Th1 表型。最具效力的 Th1 细胞因子是 IFN-γ 与 TNF-α。达到 Th1 激活后,Th1 细胞通过增加 IFN-γ 与 TNF-α 的分泌来放大 Th1 炎症反应,这些细胞因子也作用于髓系细胞以影响其表型、促进其激活、并将其吸引至损伤或感染部位。Th1 细胞因子放大早期免疫反应的能力是其被命名为"促炎性"细胞因子的基础。肌损伤 Th1 炎症反应在时相上类似于对感染的早期炎症反应,因此它可以作为肌损伤中炎症级联的参考点;然而,肌损伤 Th1 反应中 Th1 细胞通常并非组分,因而激活中性粒细胞与 M1 巨噬细胞的细胞因子必须来自非淋巴细胞来源。早期入侵的炎性细胞具有旺盛的吞噬活性,负责清除损伤产生的碎片;后期入侵的炎性细胞群则更多与组织修复而非吞噬相关。然而,这种对所有组织通用的急性损伤炎症反应,在骨骼肌中具有额外的意义与复杂性。首先,骨骼肌损伤极为常见——肌肉位置表浅且占身体比重很大,肌肉经常因钝挫伤、撕裂伤、烧伤、冻伤、毒素暴露与穿刺伤而受损,许多肌肉在一生中会例行性地遭受损伤。此外,越来越多的证据表明肌炎症具有适应性以及修复性的双重功能。由运动或改变肌肉使用方式所引发的肌炎症,对增加使用后的肌再生与肌生长有所贡献。这意味着对肌炎症进行实验性或治疗性的操控,可为改变使用方式下的肌再生与肌生长提供干预手段,这正是后续章节讨论 Th1 与 Th2 反应的髓系细胞机制时的核心问题。

2 肌损伤 Th1 炎症反应中髓系细胞的激活(Activation of Myeloid Cells in the Th1 Inflammatory Response to Muscle Injury)

中性粒细胞在急性损伤 Th1 炎症反应中的激活是早期且迅速发生的事件。例如,中性粒细胞可在初始损伤后 45 分钟至 6 小时内被激活并侵入受损肌肉。然而,Th1 细胞通常不参与急性肌损伤过程,因此必须有 Th1 之外的细胞因子机制在位以激活中性粒细胞。虽然中性粒细胞可在体外被 TNF-α 激活,并且体外注射外源 TNF-α 到受损肌肉可增强中性粒细胞激活,但尚无证据显示中性粒细胞由急性肌损伤的内源 TNF-α 激活。脂多糖(LPS)与 N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸(fMLP)也是强力的中性粒细胞激活物,但它们只见于细菌感染而非通常无菌的肌损伤。然而,其他因子——如血小板活化因子(PAF)——也被牵涉到肌损伤或加载增加相关的中性粒细胞激活中。PAF 是可在全身炎症反应中由吞噬细胞、内皮细胞与血小板产生的生物活性磷酸甘油酯;运动引发肌损伤可使系统性 PAF 水平升高,且这种升高与循环中性粒细胞数目增加相关。因而 PAF 可能参与了与肌损伤相关的肌炎症期间中性粒细胞的激活,但其在这种情境中的贡献大小仍未确定。

中性粒细胞也可由补体系统激活,这可能是在缺乏感染情况下肌损伤后激活中性粒细胞的一个特别重要的途径。补体系统由一组通常以单体无活性形式存在于细胞外空间的蛋白组成;然而,在损伤或感染激活下,补体蛋白可被蛋白酶切割为生物活性片段。其中两个片段 C3a 与 C5a 可与中性粒细胞表面的补体受体结合,从而激活中性粒细胞并将其趋化至损伤部位。补体激活可由急性肌损伤或长时间运动引起,也见于一些慢性肌病如肌营养不良与皮肌炎。此外,由补体引起的中性粒细胞激活可促进中性粒细胞对肌组织的损伤。例如,在卸载/再加载(卸载 10 天后恢复负重)的小鼠模型中,补体系统在再加载早期被激活,且补体激活与中性粒细胞激活及肌损伤相关;用可溶性补体受体 1(sCR1,C3b 的配体)阻断补体激活可减少再加载肌肉中的中性粒细胞数目并减轻肌损伤。

虽然补体系统的激活足以引起中性粒细胞激活并由此促进肌损伤 Th1 炎症反应,但急性肌损伤中补体激活的机制并未被清楚阐明。然而,从对缺血再灌注(I/R)损伤的研究中获得的结果共同支持一个模型:在先天性免疫中发挥作用的天然抗体可触发补体级联反应并启动肌损伤的 Th1 炎症反应。天然抗体存在于未经抗原接触的幼稚动物的循环系统中;多数天然抗体是由 B1 亚群 B 细胞分泌的免疫球蛋白 M(IgM),它们对通常见于外源感染物质但在结构上可能类似的宿主抗原上的进化保守结构基序具有反应性。值得注意的是,单个 IgM 五聚体的结合就足以激活补体系统。因而 IgM 在感染前已在循环中,且其通过单个五聚体结合即可激活先天性免疫系统的效应系统,这使天然 IgM 能在先天性免疫中充当快速而有效的"监视分子"。

天然抗体已被牵涉到几种基因模型中中性粒细胞激活与肌损伤的过程。在这些模型中,正常 Ig 产生受到扰动。例如,RAG-2 突变小鼠不发育成熟的 B 或 T 细胞,并在 I/R 损伤中表现为肌损伤减轻,但当给突变小鼠回输野生型血清时,损伤程度即可恢复。类似地,给遭受心肌 I/R 损伤的 RAG-1 缺失小鼠施以野生型天然 IgM,可使中性粒细胞数目与组织损伤回升至野生型 I/R 时的水平,提示天然 IgM 在中性粒细胞激活中起作用,且中性粒细胞在 I/R 后促组织损伤中起作用。给补体受体 2 突变小鼠(其 B1 细胞数目减少)补充天然 IgM 也可使 I/R 后的中性粒细胞数目与组织损伤恢复至野生型水平。骨骼肌 I/R 损伤可使 IgM 与 C3 沉积于肌纤维之上,且 IgM 沉积似乎先于 C3 沉积出现。最后,体外研究表明 IgM 包被表面可结合 C3 进而激活中性粒细胞,从而支持 IgM 结合、补体激活与中性粒细胞激活这一序列事件的体内对应过程。

单核细胞与巨噬细胞:在中性粒细胞外渗至受损肌肉之后不久,单核细胞与巨噬细胞的入侵随即启动,可在急性损伤后 12–24 小时内显著增加其在受损组织中的数目。这种快速入侵的巨噬细胞群被指定为 M1 巨噬细胞,以反映其由 Th1 细胞因子——尤其是 TNF-α 或 IFN-γ——所激活。然而,由于急性肌损伤中不存在 Th1 细胞激活,非淋巴细胞似乎成了驱动 M1 巨噬细胞激活的细胞因子来源。虽然系统研究肌损伤中 M1 巨噬细胞激活机制的较少,但若干观察提示中性粒细胞在促进入侵受损肌肉的巨噬细胞向 M1 表型中起作用。首先,中性粒细胞的激活与入侵早于肌肉中 M1 巨噬细胞增加,提示 M1 巨噬细胞激活可能是肌损伤后中性粒细胞激活的结果。然而,两种细胞在受损肌肉中的顺序出现不足以断定一种事件导致另一种。此外,减少中性粒细胞激活或入侵的实验操作也减少巨噬细胞数目。然而,中性粒细胞数目减少导致的巨噬细胞数目减少,可能反映的是单核细胞向受损肌肉的趋化性降低,而非单核细胞向 M1 表型分化的缺陷。激活的中性粒细胞表达 IFN-γ 与 TNF-α,表明它们有能力驱动巨噬细胞向 M1 激活;但中性粒细胞 TNF-α 或 IFN-γ 表达的消融是否会影响肌损伤后 M1 巨噬细胞激活仍未确定。

中性粒细胞也可通过比释放 Th1 细胞因子更间接的机制促进巨噬细胞的 M1 激活。激活的中性粒细胞释放的颗粒蛋白可调节影响巨噬细胞 M1 激活的细胞因子的活性与可用性。例如,中性粒细胞来源的蛋白酶如蛋白酶 3 可切割单核细胞上 TNF-α 的前体形式,导致 TNF-α 激活形式的释放,这可能足以促进 M1 表型。此外,中性粒细胞释放的 α-defensin 可驱动单核细胞增加 TNF-α 以及其他 Th1 细胞因子如 IL-1α 的表达,这具有促进 M1 表型的潜力。

3 Th1 炎症反应中髓系细胞在受损肌肉中的功能(Function of Myeloid Cells in Injured Muscle in the Th1 Inflammatory Response)

中性粒细胞与 M1 巨噬细胞都是吞噬性细胞群。任何一种吞噬性细胞群对感染性生物的清除都可能源于对被免疫球蛋白或补体来源因子调理过的颗粒的特异性识别。吞噬细胞表面的受体特异性识别、结合并启动调理素及其所包被的"货物"的内化,进而由吞噬细胞将其蛋白水解降解。虽然肌损伤产生的组织碎片不像在体液免疫反应中那样被 IgG 调理,但激活的补体可结合受损肌肉表面,这可能将其作为吞噬清除的目标。补体在急性损伤或疾病后沉积在坏死与受损肌纤维上的观察,支持了补体对受损肌肉的调理作为吞噬清除碎片触发因素的可能角色。

受损组织碎片也可通过氧化修饰被吞噬作用靶向。氧化修饰物质的吞噬主要由装备有特异性的氧化磷脂或氧化低密度脂蛋白(LDL)受体的单核细胞与巨噬细胞介导。相比之下,中性粒细胞对非调理物质的吞噬相对低效。虽然对氧化 LDL 与氧化磷脂的最佳表征受体——尤其是 CD36 与 CD68——主要在结合与代谢 LDL 的语境下被研究,它们的结合也可介导对凋亡细胞及其他细胞碎片的识别与吞噬。M1 巨噬细胞高表达 CD36 与 CD68,提示它们在清除与 Th1 炎症反应相关的氧化过程产生的碎片中扮演尤其重要的角色。

中性粒细胞与 M1 巨噬细胞在激活时都表达产生高水平氧化自由基的酶。中性粒细胞激活诱导 NADPH 氧化酶、髓过氧化物酶(MPO)与诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达与激活,每种酶都产生可杀死感染生物并将其靶向吞噬的自由基。然而,在无菌组织损伤(如运动诱导的肌损伤)的语境下,这些潜在细胞毒性物质的产生可能适应性较低。虽然中性粒细胞来源的自由基对组织碎片的氧化修饰在将碎片靶向清除方面可能有益,但这些酶产生的自由基可通过产生肌纤维细胞膜上的病变而扩大肌损伤。例如,在卸载/再加载的肌损伤模型中,MPO 基因的消融可使再加载期间的肌膜损伤减少 52%;NADPH 氧化酶催化亚基 gp91phox 的零突变可使再加载期间的肌膜损伤减少 90%。这两种处理效应主要归因于减少中性粒细胞介导的细胞毒性,因为这两种酶主要由中性粒细胞表达。iNOS 在受损肌肉中产生的 NO 也具有细胞毒性,激活的中性粒细胞与 M1 巨噬细胞都表达 iNOS。在 mdx 小鼠(DMD 遗传模型)中消融 iNOS 可在肌炎症期间显著减少肌膜溶解。此外,中性粒细胞中 NADPH 氧化酶代谢衍生的自由基与 M1 巨噬细胞中 iNOS 衍生的 NO 之间的相互作用可放大组织损伤。体外研究表明,当超氧化物与 NO 反应物可在同一细胞培养中生成时,这两种细胞的细胞毒性可被放大。因此,肌 Th1 炎症反应中自由基产生的增加在将细胞碎片靶向吞噬方面可能具有价值,但同样这些自由基或相关中间产物可通过在肌纤维膜上造成病变而扩大肌损伤。

肌损伤 Th1 炎症反应中髓系细胞突出的吞噬活性提示吞噬是肌损伤后修复与再生的一个重要乃至不可或缺的特征。确实,多项研究表明,对肌损伤免疫反应的扰动可造成吞噬减慢与肌再生减慢;这些发现引出了"吞噬对再生是必需的"的预期。虽然这可能是事实,但目前尚无实验数据显示因果性。替代性地,吞噬与再生可能是炎性细胞介导的两个相互独立的功能。

4 肌损伤 Th2 炎症反应中髓系细胞的激活(Activation of Myeloid Cells in the Th2 Inflammatory Response to Muscle Injury)

与吞噬以及诱导进一步宿主组织损伤相关的 Th1 炎症反应之后,是有助于组织修复与再生的 Th2 炎症反应。受损肌肉中的 Th2 反应由一群被指定为 M2 表型的巨噬细胞主导,以反映其由 Th2 细胞因子选择性激活。M2 巨噬细胞进入替代性激活状态,与 M1 巨噬细胞所经历的经典激活形成对照。替代性激活通过 Th2 细胞因子 IL-4、IL-10 或 IL-13 与巨噬细胞表面其特异性受体的结合而实现。更具体地说,IL-4 与 IL-13 的结合驱使巨噬细胞进入 M2a 表型,使其表达 arginase 与细胞表面抗原 CD206。IL-10 可通过抑制 IFN-γ 与 TNF-α 的表达而强力抑制 M1 巨噬细胞表型,并驱使巨噬细胞进入 M2c 表型,使其表达 CD163 与 CD206。

巨噬细胞向 M2a 或 M2c 表型的替代性激活诱导其产生进一步促进替代性激活并使 M1 巨噬细胞失活的 Th2 细胞因子。一旦 M1 至 M2 表型的转换在巨噬细胞群中开始,转换可以快速进行。受损肌肉通常在损伤后 24–48 小时经历 M1 巨噬细胞的峰值,但一旦该峰值达到,M1 群便迅速下降,而 M2 巨噬细胞数目在受损肌肉中增加。有趣的是,M1 巨噬细胞的吞噬行为本身可能足以启动 M1 至 M2 表型的转换,具体取决于被巨噬细胞吞噬的物质的身份。例如,吞噬凋亡中性粒细胞(而非调理过的中性粒细胞)可降低巨噬细胞 Th1 细胞因子如 TNF-α 的表达,并增加 Th2 细胞因子 TGF-β 的表达,提示向 M2 表型的转换。相比之下,吞噬裂解的中性粒细胞(而非凋亡中性粒细胞)可增加巨噬细胞 TNF-α 分泌,提示偏向 M1 表型。这种吞噬结果对表型的调控意义在于:凋亡中性粒细胞的吞噬与裂解中性粒细胞的吞噬分别诱导不同的巨噬细胞反应。此外,巨噬细胞吞噬以过氧化氢处理肌母细胞所产生的细胞碎片可减少 TNF-α 产生并增加 TGF-β 产生。在体内,凋亡中性粒细胞或肌肉碎片的吞噬为巨噬细胞提供表型开关的可能性得到时程数据的支持。在卸载/再加载的肌损伤与炎症模型中,观察到肌肉中炎性细胞的凋亡在再加载第 2 天达到峰值,并在再加载第 4 天回到对照水平。在同一损伤模型中,巨噬细胞表型从以 M1 为主到以 M2 为主的转换速率在再加载的第 2 天至第 4 天之间最为快速。这种时序耦合——炎性细胞凋亡峰、巨噬细胞表型转换加速、再生启动——在时间上吻合,但吞噬驱动再生的具体机制仍未被完整阐明。

5 Th2 炎症反应中髓系细胞在受损肌肉中的功能——M2 减弱 Th1 并促进再生(Function of Myeloid Cells in Injured Muscle in the Th2 Inflammatory Response — M2 Attenuates Th1 and Promotes Regeneration)

M1 与 M2 巨噬细胞表达的表型标记在其功能特化中起着重要作用。例如,M2a 巨噬细胞的 CD206 表达可能有助于 M2 巨噬细胞减弱 M1 巨噬细胞造成的肌损伤。CD206 是一种甘露糖受体,可结合并内化高水平存在于炎症组织中的分子的糖基部分,且其交联可提升有助于 M1 巨噬细胞失活的抗炎细胞因子的表达。此外,CD206 可结合 MPO 并使其被内化与降解。这一功能在减少中性粒细胞造成的肌损伤中很重要,因为中性粒细胞释放的 MPO 是肌损伤后肌损伤的重要贡献因素。同样,M2a 巨噬细胞产生的 arginase 对受损组织中的巨噬细胞功能有重要贡献。Arginase 将精氨酸代谢为鸟氨酸与多胺等促纤维化物质,这些物质对急性损伤后的正常伤口愈合与修复是必需的。事实上,arginase 可用的精氨酸可能是伤口愈合过程中的限速底物。虽然急性损伤后涉及精氨酸被 arginase 代谢的伤口愈合是组织修复的有益组分,但同样的代谢过程在慢性肌炎症中可能有害。例如,mdx DMD 模型涉及 M2a 巨噬细胞持续数年的升高,这导致了肌组织的病理性纤维化。

M2c 巨噬细胞的 CD163 表达在其功能特化中起核心作用,尤其是促成 M2c 巨噬细胞减弱 Th1 炎症反应期间中性粒细胞与 M1 巨噬细胞可能造成的肌损伤的能力。CD163 表达被 Th1 细胞因子如 TNF-α 与 IFN-γ 抑制,但被 IL-10 上调。CD163 是血红蛋白与触珠蛋白复合物的跨膜受体,结合后被内化、靶向内体并降解。血红蛋白血红素亚基被血红素氧合酶 1 分解可产生并释放胆红素、一氧化碳与铁,这些都可发挥抗炎物质作用,并具有抗氧化作用。此外,CD163 的连接可增加 IL-10 的表达。因此,CD163 激活的信号传导与 M2c 巨噬细胞的代谢既可减弱 Th1 炎症反应,又可减少肌损伤或肌营养不良中由中性粒细胞与 M1 巨噬细胞产生的自由基造成的组织损伤。

巨噬细胞与肌修复及再生相关联已有数十年,但仅在最近才有实验观察支持这种预期。一些重要的早期研究显示,整肌移植受者在移植前接受辐照时肌再生较慢。这些发现提示受者中通常增殖性细胞(如单核细胞与巨噬细胞)的活动对正常速率的肌再生是必需的。体外发现支持这种解释。例如,将腹腔巨噬细胞或巨噬细胞系培养的条件培养基转移至肌细胞培养可增加成肌细胞的增殖速率并增加表达 MyoD 的肌细胞数目。CD163⁺ M2 巨噬细胞倾向于与再生肌纤维紧密相关,其在肌肉中数目增加的时间(损伤后约 2–4 天)与肌再生开始快速进行的阶段相吻合。在损伤后 2–4 天肌再生窗口期内特异性耗竭巨噬细胞群可阻止正常发生的再生肌纤维数目的增加。巨噬细胞耗竭还阻止了这一时期正常发生的肌膜修复,并消除了肌纤维的任何显著生长,与未耗竭巨噬细胞的损伤后肌形成对比。耗竭后再生肌中 MyoD 水平在损伤后 4 天仍然较高,而含巨噬细胞的损伤肌在再生该阶段的 MyoD 水平显著低于耗竭组。这一结果与既往的体外观察相吻合:从腹膜渗出物中分离并与肌细胞共培养的 CD163⁺ 巨噬细胞(大鼠中称为 ED2⁺ 巨噬细胞)可使 MyoD⁺ 肌核增加。综合而言,这些观察支持 M2 巨噬细胞在急性损伤后肌生长、再生、修复与分化中的重要调节作用。

其他损伤模型同样提示,在这一损伤后阶段正常巨噬细胞群扩张的中断可导致再生较慢与受损肌生长减缓。例如,在毒素注射或缺血所致肌损伤的小鼠中消融 CCR2 或其配体 CCL2 的表达可使损伤后 3–7 天肌内巨噬细胞数目大幅减少,巨噬细胞数目的减少伴随再生纤维出现的延迟与受损区域纤维生长的减缓。虽然成肌细胞本构表达 CCR2 且 CCL2 刺激可在体外增加成肌细胞增殖,但实验结果提示巨噬细胞功能中断对 CCR2 缺失或 CCL2 缺失小鼠肌再生缺陷的贡献更为重要。毒素注射所致肌损伤中归因于 CCR2 零突变的再生缺陷,可在损伤前给突变小鼠移植野生型骨髓而得以预防。

6 炎性细胞来源的细胞因子对肌生长与再生的直接效应(Inflammatory Cell-Derived Cytokines Have Direct Effects on Muscle Growth and Regeneration)

炎性细胞释放的细胞因子在调控白细胞向受损肌肉的激活、表型与移动中起核心作用。然而,直接作用于髓系细胞以影响其功能的细胞因子也可对肌细胞产生深远影响,过去十年中已知影响肌细胞激活、增殖或分化的细胞因子数目已大幅增长。其中 TNF-α 之所以被特别强调,是因为它在肌损伤后炎症期间指导巨噬细胞表型中起关键作用,并可能通过调控髓系与肌区室中细胞的分化而在协调炎症与再生过程中起核心作用。

TNF-α 在受损肌肉中扮演复杂的角色。TNF-α 在受损肌肉中的水平在损伤后约 24 小时达到峰值,此时 Th1 炎症反应处于最高水平且肌膜病变最为广泛。这些同时发生的事件很可能在机制上相互关联。TNF-α 刺激巨噬细胞激活 M1 表型并提升肌巨噬细胞 iNOS 表达,从而增强其细胞毒性。然而,TNF-α 也可通过影响卫星细胞增殖与分化而影响肌修复与再生。体外研究显示,TNF-α 处理肌源细胞可增加细胞增殖并抑制融合。同样,TNF-α 零突变与 TNF-α 受体突变在急性损伤后表现出卫星细胞激活与增殖相关转录物水平降低。因而 TNF-α 可通过在髓系区室中增加肌损伤而在肌区室中促进修复来促成看似冲突的过程。

TNF-α 在肌区室中也在损伤后起冲突性的调节作用,因为 TNF-α 与肌细胞结合可抑制或促进肌分化。TNF-α 与成肌细胞结合激活转录因子 NF-κB,该因子可通过若干并行过程增加增殖并抑制分化。NF-κB 激活可增加 cyclin D1 表达,有助于细胞增殖增加;NF-κB 激活也降低 MyoD mRNA 的稳定性。由于 MyoD 是帮助驱动作为肌分化程序一部分的肌特异基因表达的转录因子,这种 NF-κB 效应的结果也是抑制分化。最后,NF-κB 也结合转录抑制因子 YY1 的启动子以增加 YY1 表达,进而抑制在分化中上调的若干肌特异基因表达。

与 TNF-α 通过 NF-κB 介导的对增殖性肌细胞的分化抑制效应形成对照,TNF-α 可促进已退出细胞周期的肌细胞分化,可能通过影响 p38 激酶的激活。然而,TNF-α 刺激、p38 激活与肌细胞增殖或分化的关系仍未完全清楚。虽然 TNF-α 刺激非肌细胞可在体外增加 p38 激活,且用中和抗体处理 mdx 小鼠的 TNF-α 可减少全肌提取物中的 p38 激活,但没有数据显示 TNF-α 刺激是否直接影响肌中的 p38 激活。然而,若干研究已确定肌中 p38 激活的下游后果,这些后果可能独立于 TNF-α 刺激。p38 激活增加可增加 MyoD 的活性,有助于肌分化的早期阶段。抑制 p38 可减少其他驱动肌分化的肌特异转录因子(myogenin 与 MEF2)的表达,并抑制肌管的形成——这是单核肌细胞向完全分化肌纤维分化中的关键事件。p38 介导的这些对肌分化的效应可能部分反映了肌特异转录因子或其他肌特异蛋白的表观遗传调控——例如 p38 磷酸化 Ezh2(一种与 YY1 关联以结合并抑制肌分化促进基因转录的甲基转移酶)。

然而,p38 激活的调控效应是促进还是抑制肌分化可能取决于所激活的 p38 亚型。例如,激活的 p38α 磷酸化 E47,导致 E47 与 MyoD 形成二聚体,使二聚体可结合肌特异蛋白 E-box,从而促进肌分化。相比之下,p38γ 直接磷酸化 MyoD,导致其组装入抑制肌分化相关肌特异基因表达的复合物。p38γ 介导的这一通路在肌损伤后肌再生中的重要性已经确立:p38γ 零突变小鼠在毒素注射所致损伤后,其肌源细胞群在损伤后扩张受损,且再生区域的肌纤维数目减少。然而,TNF-α 在受损肌肉中的 p38γ 通路激活与 TNF-α 之间的明确联系尚未被建立。

7 未来方向(Future Directions)

我们对入侵受损肌的髓系细胞功能特化不断扩展的理解现在显示,肌炎症既可在急性损伤后加重肌损伤,又可通过髓系细胞促进修复、再生与生长。然而,这些过程的机制仍有大量待学。虽然天然抗体与补体系统的激活可在一些特定损伤(如 I/R 损伤或卸载/再加载肌损伤模型)中激活 Th1 炎症反应,这些过程是否对其他急性肌损伤后炎症反应的激活有显著贡献仍未确定。虽然吞噬作用先于受损肌的再生,且炎症反应的扰动可妨碍吞噬与再生,但再生与吞噬在肌炎症中是否在机制上相互关联尚未被检验。或许最基本的是,炎症反应对成功肌再生的重要性仍未确定。虽然当前发现显示肌炎症的扰动可影响肌再生,但这些扰动究竟影响再生的最终结局还是仅影响修复反应的动力学尚未被检验。肌生长与分化在胚胎发生与出生后早期生长中可在没有炎症的情况下快速且成功地发生,因而肌炎症是否对急性损伤后成功的再生真正必需?如果确实如此,则操控炎症反应可提供有价值的途径以影响肌损伤或疾病后的肌修复、再生与生长。

本章个人批注

本章由 Tidball 与 Rinaldi 撰写,整体结构清晰但叙事较为紧凑——前四个 H2(一般特征 + Th1 髓系细胞激活 + Th1 髓系细胞功能 + Th2 髓系细胞激活 + Th2 髓系细胞功能)构成主体,第五个 H2(细胞因子直接效应)单独成节,最后是未来方向。这种"现象描述(Th1/Th2)→ 分子机制(细胞因子)→ 展望"的格局在本书前面的几章并不罕见,但本章的特殊贡献是把"髓系细胞表型转换"作为一个统一的解释框架——从 M1 到 M2 的转换是肌再生从促炎到修复过渡的核心事件。这与上一章(Ch62 Gharaibeh/Huard)把"旁分泌 > 分化"作为统一框架的做法互为补充——Tidball 的框架是免疫学层面的(细胞表型),Gharaibeh 的框架是干细胞层面的(信号输出)。

若干具体技术点值得标注:(1) 天然 IgM → 补体 C3 → 中性粒细胞激活的级联在 RAG-1/RAG-2 突变小鼠 + IgM 回输实验中得到了较完整的遗传学论证;(2) 卸载/再加载模型中 MPO 与 gp91phox 零突变分别减少肌膜损伤 52% 与 90%,是中性粒细胞自由基造成肌损伤的关键定量证据;(3) M1 → M2 表型转换的速度(再加载第 2-4 天)与肌再生峰值的时间窗口(2-4 天)相吻合,提示表型转换与再生启动可能由相同上游信号耦合;(4) TNF-α 的"双重作用"(通过 NF-κB 抑制分化 vs 通过 p38α/p38γ 不同亚型促进或抑制分化)是本章最具张力的概念,但也最能体现免疫-再生耦合的复杂性——同一细胞因子在不同亚型信号、不同细胞状态下可产生相反效应。

需要警惕的是:(a) 本章大量引用 Tidball 实验室自己的工作(Nguyen、Tidball、Villalta、Wehling-Henricks 等反复出现),证据的外部独立性有限;(b) "吞噬 → 再生"的因果性明确未被实验建立,作者自己承认这只是关联而非因果——这是对"吞噬必需性"假说的关键限制;(c) TNF-α/p38γ 信号通路虽然在 p38γ 零突变小鼠中显示出对再生的关键作用,但其与 TNF-α 之间的直接联系尚未建立,因而 p38γ 在再生中的角色可能与其他上游信号(如应激、ROS)相关。这些都是个人阅读时的判断,不影响原文事实复述。

与上下章的衔接(一段话)

第 63 章位于骨骼肌部分的中后段,紧接在"肌骨组织损伤与修复:干细胞作用"(Ch62)之后,进入了"免疫反应如何调控肌损伤与再生"这一更专门的层面。在第 62 章把肌愈合阶段(炎症/再生/纤维化)作为应用问题、并把"旁分泌 > 分化"作为干细胞治疗的核心解释框架介绍之后,第 63 章把视角切换到免疫细胞本身——中性粒细胞、巨噬细胞 M1/M2 表型——如何既是损伤的贡献者也是修复的驱动者。从结构上看,第 63 章既是 Ch62 中"肌炎症阶段"的免疫学深化,也是后续章节(Ch64 运动适应、Ch65 再生、Ch66 DMD 肌营养不良)所需的免疫学基础——后续每一章在讨论肌再生或肌病理时都会回到本章所触及的髓系细胞表型问题。本章的特殊贡献是把"巨噬细胞表型转换的时序与再生时序的耦合"作为一个可被实验检验的机制问题提出来,而不仅仅停留在"炎症细胞在肌损伤中起作用"的描述层面。下一章 Ch64 紧接着处理"骨骼肌对运动的适应",是本章髓系细胞角色讨论从病理性损伤向生理性适应场景的自然延伸。