第 65 章：骨骼肌再生（Skeletal Muscle Regeneration）

作者：Denis C. Guttridge（俄亥俄州立大学分子病毒学、免疫学与医学遗传学系，人类癌症遗传学项目）

引言

骨骼肌是人体中含量最丰富的组织之一，承担着站立、跑步、吞咽乃至眨眼等看似理所当然却数量庞大的功能。这种分布广度本身就提示维持其完整性具有重要意义。在再生能力上，骨骼肌仅次于骨髓，对创伤的反应表现出强大的可塑性——这种创伤既可来自毒素暴露或剧烈运动等急性事件，也可来自肌营养不良症等慢性病变。再生能力的核心来自一类被称为卫星细胞（satellite cell）的特殊细胞群，其作用相当于常驻干细胞。Mauro 通过电子显微镜最先在蛙骨骼肌中描述了卫星细胞，他注意到这些细胞"楔"于基膜与肌纤维膜之间，核质比高、染色质高度浓缩，处在转录静止的静息状态。在成熟后肢肌中，卫星细胞约占肌纤维全部细胞核的 2%~5%，具体比例随年龄与肌纤维类型而变化：衰老使其数量下降，而氧化型纤维中的密度更高；研究还观察到卫星细胞常毗邻毛细血管，提示血管系统在维持其稳态中扮演一定角色。

骨骼肌再生最常用、可控性最好的模型是急性损伤，损伤手段包括冻伤和 cardiotoxin、notexin、氯化钡等化学试剂。损伤后肌纤维裂解，引发以巨噬细胞为主的炎症反应，负责吞噬坏死的肌纤维。在此过程中，静息状态的卫星细胞被激活，开始表达 bHLH 类转录因子 MyoD 并重新进入细胞周期，扩增并向肌母细胞（myoblast）命运推进。这些生肌细胞随后迁移到损伤部位、退出细胞周期，并诱导另一种 bHLH 转录因子 myogenin 的表达；myogenin 与 MyoD 及其他转录因子、染色质重塑复合物协同作用，调控终末分化阶段。在严重损伤伴完全肌纤维变性时，这些阶段最终表现为肌母细胞融合形成新生肌纤维，其特征是中央位置细胞核与肌节蛋白的表达；在较轻的损伤下，肌母细胞则完成终末分化、与周围受损肌纤维融合，恢复肌核域并促进肌肉生长与修复。一般而言，再生在两周内即可完成。在此再生过程中，一部分被激活的卫星细胞也可以退出细胞周期，重新进入静息状态、占据其特殊生态位（niche）。这种自我更新能力确保了常驻干细胞库的维持，以便在后续的再生与修复中继续使用。

成功的再生依赖来自多种细胞的多重信号，过程高度复杂。正因如此，免疫细胞与神经系统在再生中的具体作用在本书其他章节有详细论述，本章不予展开；本章聚焦于卫星细胞本身的调控与功能，并着重讨论参与这些细胞激活及向新生肌管分化的若干信号通路。随着对肌肉环境中非卫星前体细胞研究的不断深入，本章也会讨论对骨骼肌再生有贡献的其他前体细胞类型。虽然这些前体细胞的来源与等级体系仍在被持续研究，但目前已经在识别细胞类型、确定其生肌潜能及评估其对退行性肌病的治疗价值方面取得显著进展。

卫星细胞的鉴定

卫星细胞最初是借助超微结构研究从解剖学上被识别的——少量位于肌纤维膜与基膜之间、核质比高、染色质浓缩处于转录静止状态的细胞。如今，研究者广泛使用蛋白标志物来简化卫星细胞的识别与分离。这些标志物或表达于细胞表面，或作为核内因子存在。常用的表面蛋白包括糖蛋白与血管干细胞标志物 CD34、c-Met 受体、黏附分子 M-cadherin、神经细胞黏附分子（NCAM）、血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖 syndecan-3 与 syndecan-4、趋化因子受体 CXCR4 以及胞外基质结合蛋白整合素 α-7。在核内蛋白方面，配对盒转录因子 Pax3 与 Pax7 是常用标志物：Pax7 在大多数卫星细胞中表达，Pax3 表达较少，仅限于特定肌群的卫星细胞。

卫星细胞的起源

多年积累的证据强化了卫星细胞起源于体节中胚层细胞的论断。早期的命运图谱研究通过将鹌鹑胚胎的体节移植到宿主鸡胚中支持了这一观点——随鸡胚发育，可观察到鹌鹑来源的细胞进入了鸡胚出生后肌肉中的卫星细胞区。后续的遗传学研究则将 GFP 报告基因靶向 Pax3 位点：研究者沿 GFP 表达进行追踪，发现体节肌节中富含 Pax3 阳性细胞；这些细胞可同时表达 Pax7，但承诺定型生肌标志物 MyoD 为阴性，说明 GFP+ 细胞保持前体表型。当发育进入胎儿期再至出生后骨骼肌时，Pax3 表达的细胞逐渐进入肌纤维膜与基膜之间的卫星细胞位置。研究者还采用在 Pax3 与 Pax7 位点中靶向 Cre 重组酶基因的类似谱系示踪方法：这些小鼠与在 Rosa26 位点带 Lox-Stop-Lox 盒控制的 LacZ 报告基因的小鼠交配后，Pax3 或 Pax7 的转录激活表达 Cre，重组 LoxP 位点并诱导 LacZ 表达。该报告系统的结果证实了骨骼肌发育与卫星细胞形成过程中 Pax3 与 Pax7 之间存在层级表达模式——Pax3 在 E9.5 表达于体节中并主导胚胎期的主要生肌过程，Pax7 表达略晚，与产生次级纤维的前体细胞出现时间一致。

作为上述谱系示踪系统的改进，研究者还构建了基于 Pax7 位点的 ERCre 系统（tamoxifen 诱导的 Cre-雌激素受体融合蛋白）。通过控制报告基因的诱导时机，研究者发现 Pax7 在 E9.5 已在真皮肌节表达于非生肌前体中，但在 E11.5 表达时则被限制在生肌命运中。综合而言，这些结果支持卫星细胞起源于体节的结论。然而，研究也曾提出另一种情景，即存在非体节来源的多能前体细胞作为卫星细胞前体。类似于上述体节移植研究，将背主动脉来源的生肌细胞移植入新生小鼠后，这些细胞会参与出生后肌肉的生长与再生。此外，CD45+ 造血细胞可被诱导进入生肌谱系，其在骨骼肌中的驻留依赖于卫星细胞标志物 Pax7。骨髓也被描述为卫星细胞的另一个来源——用 GFP 标记骨髓细胞后，研究者发现这些细胞可被转化为卫星细胞，参与有标签肌纤维的形成。还有其他非体节来源的前体细胞类型已被识别，其对肌肉再生的贡献将在后文进一步描述。这些研究共同强调了前体细胞的可塑性——在适当条件下它们能采用生肌命运，可能包括先过渡到卫星细胞状态。

Pax7 在肌肉再生中的作用

结合免疫组化分析与较新的转基因报告系统已经确定，Pax7 表达与一部分肌肉前体细胞群相关。在胎儿期肌肉发育与出生后骨骼肌再生过程中，Pax7 对卫星细胞起着关键作用。功能性研究通过 Pax7 完全敲除小鼠证明：Pax7 对胚胎期生肌过程并非必需（Pax7 纯合缺失小鼠胚胎肌肉模式正常），但若在小鼠出生前用 ERCre × Rosa26-LSL-DTA 系统特异性清除 Pax7 表达细胞，则肌肉体积变小、肌纤维数量减少，提示 Pax7 对胎儿期肌纤维的正确分化是必需的。Pax7 纯合缺失小鼠虽然出生时卫星细胞数量与野生型相近，但在新生期与幼年期迅速减少，与肌肉尺寸缩小相对应；用 cardiotoxin 挑战幼年 Pax7 缺失小鼠可观察到再生障碍，且随年龄加重。由于出生后骨骼肌中 Pax7 表达主要限于卫星细胞，这类表型提示 Pax7 在维持卫星细胞再生能力方面起关键作用。为判断这一功能是否细胞自主，研究者还构建了在卫星细胞中条件性删除 Pax7 的小鼠模型（floxed Pax7 × ERCre），结果同样出现年轻小鼠在 cardiotoxin 处理后再生不良。这些研究强调了 Pax7 在卫星细胞特异性肌肉再生中的功能重要性。

体外实验进一步探究了 Pax7 在卫星细胞中的工作机制：结果显示 Pax7 缺失的卫星细胞表现出明显的增殖缺陷与凋亡倾向增加。因此在再生反应中，Pax7 的功能既包括刺激卫星细胞生长与存活以确保已定型肌母细胞完成分化与肌肉修复，也包括保证卫星细胞的自我更新过程，以维持用于后续再生的生肌前体池。然而更具挑战性的近期结果显示，在成年骨骼肌中利用同样的卫星细胞特异性 Pax7 条件性敲除系统，这一转录因子对成功再生其实可有可无——尽管 Pax3 在体外能以类似方式促进卫星细胞生长与存活，同时特异性缺失 Pax3 和 Pax7 的卫星细胞也能正常进行肌肉再生。这说明虽然 Pax7 在胎儿期与早期出生后肌肉发育中起关键作用，但在成年卫星细胞中其对再生与自我更新的作用反而没那么关键。原因目前尚不清楚；一种可能是非卫星细胞来源的前体细胞在肌肉损伤时可进入生肌谱系，从而代偿缺乏 Pax3/Pax7 的卫星细胞的再生功能。这一有趣现象无疑值得后续深入研究。

卫星细胞如何被激活、增殖并最终承诺分化为多核肌管，受其周围生态位所释放的多种信号调控。这些介质来自多种细胞来源——免疫细胞、血管内皮、运动神经元、肌纤维本身以及卫星细胞自身。这种信号网络的通讯高度复杂，涉及多种旁分泌与自分泌因子，它们通过选择性细胞受体转导信号激活卫星细胞并精细调节其分化过程。这些因子包括成纤维细胞生长因子（FGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子-β（TGF-β）及其家族成员 myostatin、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素 IL-4 与 IL-6 等，下面将对它们及其下游通路做详细讨论。

肝细胞生长因子（HGF）

HGF 又称 scatter factor，是 c-Met 受体的配体，而 c-Met 本身也常用作卫星细胞标志物。c-Met 敲除小鼠由于生肌前体细胞迁移受损，无法正常发育胚胎肌肉。在肌肉损伤或机械拉伸过程中，HGF 通过一氧化氮（NO）依赖性机制从肌纤维胞外基质中释放出来；活化的 HGF 与静息卫星细胞的 c-Met 受体结合，刺激其细胞周期进程与细胞分裂从而激活卫星细胞。HGF 诱导卫星细胞增殖的具体机制尚未完全确立，但 PI3K 与丝裂原活化蛋白激酶 p38（MAPK p38）参与其中。此外，HGF 还可负调控肌母细胞的分化潜能——通过抑制生肌转录因子 MyoD 与 myogenin 的活性——从而引导再生早期步骤。

胰岛素样生长因子（IGF）与 PI3K/AKT

IGF 在骨骼肌细胞中以可变剪接形式合成两种同源异构体 IGF-I 与 IGF-II。与 TGF-β、myostatin、FGF 等抑制分化的生长因子不同，IGF-1 既能刺激培养卫星细胞的增殖也能促进其分化。此外，在急性肌肉损伤后中和 IGF-1 会减少再生纤维的数量，与早期体外研究结论一致。IGF-1 在肌肉损伤时产生以刺激被激活卫星细胞的增殖；这种刺激活性通过 PI3K/AKT 通路介导，该通路可通过抑制细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂 p27Kip1 促进 G1/S 期细胞周期进程。p27 的抑制发生在转录水平，由 AKT 的抑制性靶点 FoxO1 介导。AKT 共有三种同源形式——AKT1、AKT2 与 AKT3，三者结构相似、被上游 PI3K 平行激活。在骨骼肌分化过程中虽然 AKT2 被诱导，但培养肌细胞研究表明 AKT2 对分化并非必需，而 AKT1 至关重要——它通过促进细胞存活并通过激活 MyoD 转录活性来刺激生肌基因表达，从而介导分化过程。IGF-1 对 AKT 的刺激还是骨骼肌肥大的重要调控因素：AKT 通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）使其磷酸化下游靶点来诱导蛋白合成，从而促进肌纤维肥大。相比之下，对 IGF-II 在骨骼肌再生中作用的了解较少。IGF-II 在肌母细胞分化过程中内源性表达，是成熟肌纤维中激活 mTOR、促进肌母细胞融合所必需的。

Notch/Wnt 通路

Notch 与 Wnt 信号通路以拮抗方式运作，并在时间上受到严密调控，共同决定被激活的卫星细胞从扩增状态切换至分化承诺的开关点。在肌细胞中，Notch 是跨膜受体，主要在与其配体 Delta 结合后被激活；配体结合引发受体胞内段的酶切，释放 Notch 胞内域（NICD），后者入核与一类转录抑制子结合并将其转变为转录激活因子，最具代表性的形式是 RBP-J；该分子互作的靶基因是 HES 与 HEY 基因家族。

在出生后骨骼肌中，Notch 信号在卫星细胞激活阶段起关键作用（详见参考文献后的注释）。损伤后不久，损伤部位附近的卫星细胞和未受损肌纤维中 Delta 表达均上调；与 Delta 一同，Notch 受体水平也上升，其功能是刺激被激活卫星细胞的增殖以产生大量中间前体细胞。完成这一扩增阶段后，Notch 水平必须下降，以允许已承诺的肌母细胞完成分化与骨骼肌修复；培养肌母细胞研究表明持续维持 Notch 水平会强烈抑制 MyoD 活性。机制上，Notch 通过 HES 表达间接抑制 MyoD 结合伴侣 E47 来抑制分化；MyoD 也可直接被 RBP-J 的抑制性互作所靶向。再生过程中 Notch 下调的具体机制可能多种多样：胚胎期 Notch 受体数通过内吞作用下降，出生后骨骼肌中可能存在类似机制；Notch 周转也受泛素依赖性蛋白酶解调控；近期发现炎症因子 TNF-α 通过涉及组蛋白与 DNA 甲基化的表观遗传机制抑制 Notch 基因表达。该机制是否在生理性损伤反应中被激活的卫星细胞中起作用，尚待进一步验证。

相比之下，经典 Wnt 信号通路作为骨骼肌分化的强诱导剂发挥作用，其功能在损伤或生理应激诱导的肌肉再生中至关重要。Wnt 蛋白是可溶性配体，通过 frizzled 受体与低密度脂蛋白受体相关蛋白共受体（LRP）传递信号，使 GSK3β 失活并稳定 β-catenin，使其入核与 TCF/LEF1 转录因子结合，诱导涉及多种细胞过程的基因表达。急性肌肉损伤几天后，Wnt5a、5b、7a 与 7b 等配体被诱导，TCF 转录活性相应增加。Wnt 信号诱导促进肌肉再生，但该活性被认为主要发生在修复程序的后期——肌母细胞发生融合并终末分化阶段。体外用 frizzled 受体拮抗剂抑制 Wnt 信号会显著削弱肌生成；体内给冻伤肌肉施用 Wnt3a 则会过早诱发生肌分化。近期证据还表明，Wnt7a 通过非经典 Fzd7 受体调控损伤时卫星细胞的扩增；与 Wnt3a 类似，Wnt7a 也促进肌肉再生，使肌纤维数量与体积增加。

Notch 与 Wnt 信号通路在再生过程中存在一个时序切换点：前体细胞扩增阶段 Notch 活跃而 Wnt 沉默；进入分化阶段后 Notch 活性下降而 Wnt 活性正同步上升——这一时序关系得到抑制剂研究的有力支持，分别证实两条通路在再生程序的精确阶段上具有抗/促生肌活性。

MAPK/p38 通路

p38 属于 MAPK 家族，该家族还包括细胞外信号调节激酶（ERK）与 c-Jun N-端激酶/应激激活蛋白激酶（JNK）。在哺乳动物中 p38 有四种同源形式——p38α、p38β、p38γ 与 p38δ，均由 MAPK 激酶 MKK3/6 通过磷酸化激活。虽然这四种形式在骨骼肌中均有 mRNA 表达，但大部分研究集中在 p38α——体外用 SB203580 与 SB202190 等化合物（也能阻断 p38β）做药理学抑制、或体内基因敲除 p38α 都会显著损害生肌分化。

在分化程序早期培养中 p38α 被激活；从新鲜分离的肌纤维来看，p38α 也会被迅速激活并定位到细胞核，提示这种 MAPK 是卫星细胞激活的早期标志。功能上，p38α 在卫星细胞激活中的作用被认为至关重要——在培养肌母细胞中，p38α 激活调节 MyoD 与 MEF2 活性。在卫星细胞激活早期，p38α 促进增殖；到再生程序后期，p38α 通过拮抗 JNK（刺激 cyclin D1 表达）来调控细胞周期退出。在肌母细胞中，p38α 激活以独特方式作用于染色质建模复合物刺激生肌基因表达：活化的 p38α 通过促进 MyoD 与 MEF2 与 SWI-SNF 酶亚单位的相互作用，将 SWI-SNF 复合物招募至生肌基因。该互作在生肌启动子上与 IGF-1/PI3K/AKT 通路协同作用——后者使 p300 乙酰转移酶磷酸化，促进 MyoD/p300 互作，再由另一种乙酰转移酶 PCAF 完成 MyoD 乙酰化，从而激活分化基因表达。

体内研究表明，与 p38α 不同，p38β 与 p38δ 在骨骼肌再生中可有可无，可能由 p38α 提供代偿功能。虽然对 p38γ 敲除小鼠做相同急性损伤后肢肌肉实验初期报告再生与野生型无差异，但延长观察时间（>21 天）后发现确实存在与再生受损一致的表型。p38α 与 p38γ mRNA 均在急性骨骼肌损伤时被诱导，提示 p38γ 在再生中可能起作用。然而在培养肌母细胞分化过程中，p38α 被诱导而 p38γ 被下调，提示这两种 MAPK 在肌肉修复中具有相反功能。最新研究使用 p38γ 缺陷小鼠表明：p38α 促生肌活性之外，p38γ 通过磷酸化 MyoD（增强 MyoD 在 myogenin 启动子上的占据）导致组蛋白甲基化并抑制 myogenin 转录，从而对肌肉再生起负调控作用。

NF-κB 通路

NF-κB 是一类转录因子，以同源或异源二聚体形式由五种基因编码亚基（RelA/p65、c-Rel、RelB、p50 与 p52）组合而成；最常见的形式为 p50/p65 异源二聚体与 p50/p50 同源二聚体。p65、c-Rel 与 RelB 在其羧基端含有反式激活结构域以驱动基因表达；p50 与 p52 缺少这些结构域，但与 p65、c-Rel、RelB 类似可结合 DNA。NF-κB 主要通过经典通路发挥作用：损伤相关因子（如炎症细胞因子）或细菌、病毒产物激活 I-κB 激酶（IKK）复合物，后者磷酸化抑制剂 IκB——IκB 在静息状态下结合 NF-κB、遮蔽其核定位信号，将 NF-κB 滞留于胞质中保持失活状态。IKK 对 IκB 的磷酸化引发其多泛素化与 26S 蛋白酶体降解，从而允许 NF-κB 入核结合 DNA 启动基因转录。除这一主要由 p50/p65 二聚体介导的经典激活方案外，NF-κB 也通过由 B 细胞发育相关淋巴因子触发的非经典或替代通路被激活，该通路激活不同的 IKK 复合物使 p52/RelB 二聚体入核，结合 DNA 但被认为调控与经典 NF-κB 不同的基因集。

近年 NF-κB 已被确立为骨骼肌再生调控中的重要信号通路。早期研究对其在肌分化中的作用存在争议，但现在普遍接受：肌母细胞中含由经典通路衍生的 NF-κB 构成性活性，其功能是抑制分化。NF-κB 通过多种机制介导这种抑制——一方面通过 cyclin D1 刺激细胞增殖，另一方面间接抑制 MyoD 合成；TRAF7 在肌母细胞中受 MyoD 转录控制、激活 NF-κB，被认为形成负反馈环路以防 NF-κB 信号过度；NF-κB 还诱导 YY1 转录因子表达，YY1 招募 Polycomb 家族成员以及组蛋白去乙酰化酶 HDAC-1，在不应表达的阶段抑制肌原纤维基因转录；通过 YY1，NF-κB 还在增殖期肌母细胞中表观遗传沉默促生肌的 miR-29 微小 RNA。经典 NF-κB 信号对肌肉再生的负调控被认为参与杜氏肌营养不良（DMD）与横纹肌肉瘤的病理过程，在生理性肌肉损伤条件下其对再生的负效应也仍然存在。

虽然卫星细胞具有相当强的自我更新能力、毫无疑问地作为肌肉生长与修复的主要贡献者，研究者还描述了一系列额外的生肌前体细胞，它们在等级体系上被认为位于卫星细胞上游、对再生程序有贡献（参见综述 89）。这些细胞类型的定位与起源仍是讨论中的议题，它们在培养中高效扩增并承诺生肌谱系的潜能——即便在宿主体内被系统递送后也能如此——使这些非卫星细胞群体非常值得深入研究，特别是从细胞移植治疗退行性肌病的角度。

侧群细胞（SP）

侧群细胞最初被鉴定为骨髓来源的造血前体细胞，后来也从骨骼肌中分离出来。这些细胞表达 Sca1 标志物而不表达 CD45 与 c-kit，使基于抗体和 FACS 的识别与分离颇具挑战。因此 SP 细胞通常基于其排染 Hoechst33342 染料的能力（由 Abcg2 多药耐药蛋白介导）通过 FACS 进行识别与分离。与卫星细胞相似，肌肉中的 SP 是异质且稀少的，约占后肢细胞总数的 1%~5%。正常未再生肌肉中大多数 SP 细胞表达 CD31、为内皮性质；但存在一个 CD31-、CD45- 的少数群体，在损伤肌肉中会主动扩增、表达生肌基因，单独移植时可形成分化肌纤维，或与卫星细胞联合移植时提高肌母细胞移植效率。野生型 SP 移植也能在 mdx 小鼠中重建 dystrophin 表达并占据卫星细胞生态位。这些结果与 SP 细胞自身不生肌、但在与卫星细胞或其他骨骼肌细胞系共培养时可启动生肌的观点一致。近期还发现另一类极少数 SP 亚群表达卫星细胞标志物 syndecan-4 与 Pax7，提示 SP 细胞具备以混合表型存在的能力，能成为承诺生肌命运的卫星细胞前体；这些细胞能在培养中形成肌管，移植后主要嵌入卫星细胞生态位，暗示其作为卫星细胞前体的作用。

中胚层血管母细胞 / 周细胞

中胚层血管母细胞最早在小鼠胚胎背主动脉壁中被识别；这些血管相关干细胞具有内皮细胞与周细胞的特征，培养时表现出强大的增殖潜能，可分化为多种中胚层来源的细胞。在出生后骨骼肌中，中胚层血管母细胞与周细胞在性质上非常接近，体外增殖活性与胚胎来源者相似。利用中胚层血管母细胞进行细胞治疗的一个优势是其可通过动脉内递送并成功植入骨骼肌。该技术曾用于挽救 α-肌聚糖（α-sarcoglycan）原发缺陷所致肢带型肌营养不良的小鼠，且通过选择性细胞因子与黏附因子刺激中胚层血管母细胞迁移可显著提高植入效率。在金毛犬杜氏肌营养不良模型中系统性施用野生型中胚层血管母细胞也观察到了 dystrophin 表达与肌肉功能改善的高度有利反应，这些发现极具治疗前景。相关的周细胞位于血管外周，因此也可从血管系统中分离，与中胚层血管母细胞一样可在培养中高效扩增并显示出向肌管分化的强倾向。人类组织周细胞可凭借其表面标志物 NG2、CD146 与碱性磷酸酶分离；未损伤骨骼肌中周细胞 Pax7 阴性，但在体内损伤因子诱导下或体外分化条件下会采用生肌命运。此外，从杜氏肌营养不良患者分离的周细胞中表达人微小 dystrophin 转基因，在培养中扩增后移植入免疫缺陷 mdx 小鼠，可产生大量 dystrophin 阳性肌纤维。

肌肉来源干细胞（MDSC）

与周细胞类似，MDSC 位于血管壁内。研究者通过预贴壁（preplate）技术培养小鼠出生后肌肉单核细胞，根据对胶原涂层培养瓶的黏附性分离多种细胞群，MDSC 在最晚贴壁组分中被发现，这使其与早期贴壁组中存在的卫星细胞在细胞表面标志物上区分开来。小鼠 MDSC 与卫星细胞共享 CD34 表达，但前者 Sca1 阳性，而静息卫星细胞 Sca1 阴性。培养中 MDSC 根据其 MyoD 表达谱承诺生肌谱系，高效分化为肌管，但具备分化为多种其他细胞类型的显著能力，包括来自三个胚层（中胚层、外胚层、内胚层）的细胞，提示 MDSC 在功能上可能表现为卫星细胞前体。mdx 小鼠体内移植实验显示，MDSC 相对于肌母细胞表现出改善的再生与细胞存活活性，提示 MDSC 具备强自我更新能力——实际上 MDSC 可在培养中传代超过 300 次群体倍增而不显示复制衰老迹象。此外，MDSC 在体内表现出刺激血管新生的独特能力，这可能是它们促进肌肉修复的另一种机制。

造血 / 骨髓细胞

此前的研究鉴定出一群表达造血标志物 CD45 的细胞群，在肌肉损伤与 Wnt 通路激活时可表达 Pax7 并表现出生肌潜能。造血细胞来源于骨髓，而骨髓本身就是与骨骼肌再生相关的另一干细胞的来源。利用 nLacZ 报告小鼠，标记的骨髓细胞被显示可被招募到受损骨骼肌、并具有重建完全分化肌管的能力；与此一致，使用 GFP 标记的骨髓来源细胞以及其他遗传工程系统，前体细胞可被显示在损伤或应激时归巢于骨骼肌并通过占据卫星细胞生态位为再生作出贡献。骨髓对受损肌肉再生程序的贡献程度一直存在争议，进一步研究将有助于更好地理解这些群体的生肌命运。

间质细胞

近期研究在骨骼肌间质中发现了一群干细胞，其表达一种名为 PW1 的锌指基因；PW1 虽不局限于肌细胞，但在胚胎发生期与出生后肌肉发育期均与骨骼肌分化紧密相关。PW1 阳性细胞同时表达 Sca1 与 CD34，与上述许多前体细胞类似，能分化为多种细胞谱系。骨骼肌间质中 PW1 阳性细胞（即 PICs）在未受扰动条件下 Pax7 阴性，需要诱导 Pax7 才能进入卫星细胞谱系并在肌肉损伤时贡献于骨骼肌再生。有趣的是，在静息条件下 Pax7 阳性卫星细胞也表达 PW1，提示 PICs 代表了卫星细胞上游的另一前体细胞群体。

结语

从 Mauro 发现卫星细胞至今，我们正在纪念这一里程碑的半世纪。从最初的超微结构观察出发，骨骼肌再生这一惊人生物学过程的全貌逐渐展开，使我们对这种组织动态的认知大为扩展。尽管已经取得大量进展，仍有诸多问题有待发现。现代细胞学、分子学与遗传学工具已使卫星细胞的识别以及——更关键的——分离成为可能，从而研究其调控与功能；然而随着这些先进技术的应用，我们也意识到卫星细胞本质上是异质的，原因尚不清楚。尽管在阐明卫星细胞在骨骼肌发育中起源方面已经取得重大进展，调控其异质性的时序与空间机制仍有待解决。此外，结合体内与体外研究、借助急性和慢性肌肉损伤的动物模型，我们对出生后肌肉中卫星细胞"生命周期"的图像已清晰许多。从再生程序的开始到结束，卫星细胞的命运都可以被追踪——这些细胞在损伤响应中被激活后，或承诺为肌母细胞并通过分化修复损伤组织，或返回受保护的卫星细胞生态位的这一过程如今已被理解。在机制层面，我们也已经了解到哪些胞外因子参与卫星细胞的激活与成熟阶段、这些因子如何通过明确的信号通路转导其活动，从而调节再生程序中的基因表达与蛋白功能。肌肉再生中的某些阶段——例如从肌母细胞到肌管的转变——相较于调控卫星细胞静息与自我更新过程的胞外因子及信号通路，已被研究得更为清楚。此外，虽然对卫星细胞生态位与周围细胞——相邻肌纤维、内皮、神经、免疫与基质中其他细胞——之间通讯网络中所涉及因子已有一定程度的认识，但是这些因子的身份与细胞来源仍有很大空白有待阐明。允许组织特异性表达与敲除的遗传模型将有助于推动这一理解，但改进体外重建卫星细胞三维环境的技术也至关重要。

上述知识不仅将提升我们对骨骼肌再生生物学的认知，而且可以转化为改善骨骼肌疾病疗法的策略——在这些疾病中，受损的肌肉再生被认为是潜在病因，包括杜氏肌营养不良（DMD）和年龄相关的肌少症（sarcopenia）。阐明对受损卫星细胞功能至关重要的胞外因子与胞内信号通路（如 DMD 中的 TGF-β 与 NF-κB，肌少症中的 Notch），将确定新的治疗靶点类别。此外，我们现在已经认识到卫星细胞并非出生后骨骼肌中唯一具有再生贡献能力的细胞群体；分离、培养并实现这些细胞系统递送的相关努力，为老年与骨骼肌相关疾病的治疗提供了进一步策略。

本章个人批注

本章是 Hill 教科书第三部分中专门讲述卫星细胞与骨骼肌再生的一章，作者 Guttridge 把它定位为信号通路层面的内容。值得注意的是，他在一开头就明确说"免疫细胞与神经系统的具体作用在其他章节讨论"，这种"分工"安排对整本教科书的协调很有帮助——读者如果关注炎症反应（比如与 Tidball 在 Ch63 写的肌肉损伤修复那一章配套读）就应该去 Ch63，关注神经支配相关的卫星细胞调控就转去看相关章节。我自己读 Ch63 时注意到了 Tidball/Rinaldi 强调巨噬细胞 M1/M2 转换对再生的影响，与本章谈"激活的卫星细胞——肌母细胞——肌管"这条主线是互补的：炎症微环境提供信号，而卫星细胞是效应端。

Guttridge 在 Pax7 部分给出了很有意思的"自我否定"叙述：先详述 Pax7 缺失导致再生障碍、再补充说成年小鼠中条件性敲除 Pax7 后再生仍正常。这部分读起来像是作者在向研究领域内的争议作解释——事实上 Lepper 等 2009 年那篇 Nature 论文（参考文献 23）确实是这个领域的一次认知更新，迫使大家重新思考 Pax7 在成年卫星细胞中的真实角色。我个人觉得这种"教科书也承认领域内部最新进展带来的不确定性"的写法比那种盖棺定论式的论述更有营养；它提示我们教科书不是真理的终点，而是某一时间点上研究者共识的快照。

整章在"信号通路"一节覆盖了 HGF、IGF/PI3K/AKT、Notch/Wnt、p38、NF-κB 五个大通路，每个通路都给出"在哪个阶段、激活/抑制、关键靶基因"这样的清晰结构。我注意到作者在叙述 NF-κB 时给出了一个有意思的视角——NF-κB 通过 YY1 与 miR-29 等多种机制表观遗传地抑制生肌基因表达；这种"经典炎症因子同时也是再生抑制因子"的双重身份，对于理解 DMD 中 NF-κB 持续激活为何会导致再生失败至关重要。我怀疑这与作者本人实验室的研究方向有关——本章致谢里他感谢了 Nadine Bakkar 等同事，并且受 NIH 项目 R01AR052787 资助。

最后，作者用整整一节篇幅介绍非卫星细胞来源的前体细胞（SP、中胚层血管母细胞、周细胞、MDSC、骨髓来源细胞、PICs），这反映出该领域在过去十年对"再生是否只靠卫星细胞"这个问题有了实质性推进。读完本章再结合 Ch64（骨骼肌对运动的适应），我对"肌损伤—再生—修复—肥大"这条链路有了更完整的图景：Ch64 谈训练适应中卫星细胞如何被动员参与肌纤维肥大，本章则给出其分子机制。

与上下章的衔接（一段话）

本章位于第三部分"骨骼肌"的再生主题位置，紧接在 Ch63（Tidball/Rinaldi 关于肌肉损伤的免疫反应）与 Ch64（骨骼肌对运动的适应）之后；从章节布局上看，第三部分沿着"正常生理—急性损伤—慢性适应—再生机制"的脉络展开，Ch65 实质上是这部分中专门深入讨论卫星细胞及其调控分子通路的章节——Ch63 提供炎症背景，Ch64 描述运动诱导的肌适应（包含一定程度的损伤与再生），而 Ch65 则把再生机制下沉到卫星细胞命运决定与多条信号通路的层面。Ch66 与后续章节很可能转向肌营养不良等疾病模型或肌少症等退行性过程，因为作者在结语中已经提示了"理解再生如何被破坏"对治疗 DMD 与 sarcopenia 的意义，这与第三部分"由正常生理过渡到病理"的内在逻辑一致。从 Hill 整本教科书的视角看，本章是"分子与细胞机制"层面的再生章节，与前面 Ch63 的免疫学层面构成纵向互补——读者若想真正理解肌肉修复的全貌，需要把这两章连同涉及神经支配与血管系统的其他章节放在一起读。