转化生长因子β信号与肌肉调控

中国组织工程研究第20卷第33期2016–08–12出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchAugust12,2016Vol.20,No.33ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4979·综述·王今越，男，1978年生，吉林省长春市人，满族，2008年华东师范大学体育健康学院毕业，博士，副教授，主要从事运动适应与机能评定方面的研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)33-04979-06稿件接受：2016-06-05转化生长因子β信号与肌肉调控王今越(佛山科学技术学院，广东省佛山市528000)引用本文：王今越.转化生长因子β信号与肌肉调控[J].中国组织工程研究，2016，20(33):4979-4984.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.33.016ORCID:0000-0002-7919-1094(王今越)文章快速阅读：文题释义：转化生长因子β信号通路：是一个包含众多成员的多功能细胞因子的大家族，主要通过调节细胞的生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程，参与介导组织与器官的正常生长和发育(胚胎发育、骨骼等器官形成)、机体的免疫反应等生物过程。转化生长因子β：是具有生物活性的多肽，是转化生长因子β超基因家族的一员，转化生长因子β的功能复杂并日益受到人们的关注。转化生长因子β可激活Smad通路，亦可激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路，激活的MAPK通路有细胞外信号调节蛋白激酶、p38和c-JunN-末端激酶三条通路。摘要背景：转化生长因子β信号通路广泛存在于细胞中，它的激活介导了生长、增殖、分化、迁移和凋亡。在肌肉中，该通路能够调控肌肉质量、功能，其激活往往致使肌肉萎缩。抑制该通路对一些肌肉萎缩类疾病有益，也有研究表明，转化生长因子β信号抑制造成了肌肉恢复的异常，起到负面效果。目的：总结并分析转化生长因子β信号通路在肌肉质量和功能调控方面的新拓展和认识，为肌肉萎缩类疾病问题的解决提供理论依据。方法：以“TGFβ，muscle，regulationmecahnism，therapy”为英文检索词；“转化生长因子β，肌肉，调控机制，治疗”为中文检索词，检索2005至2015年PubMed数据库和万方数据库相关文献，共检索到文献102篇，按照纳入和排除标准进行筛选，对纳入的22篇进行系统整理、总结和分析。结果与结论：转化生长因子β信号激活是多数肌肉类疾病的共同原因。该信号激活使得卫星细胞激活、生肌分化、肌母细胞融合、肌肉特异性蛋白表达，促进胶原蛋白合成收到抑制，而促进了肌母细胞纤维化、瘢痕生成。杜氏肌肉营养不良、脊柱侧弯、1型糖尿病诱发的肌肉再生受损、心肌重塑、心脏重塑都与转化生长因子β信号相关。抑制转化生长因子β可能会致使损伤的肌肉无法彻底恢复正常状态。关键词：组织构建；组织工程；转化生长因子β；机制；线粒体；肌肉主题词：转化生长因子；信号传导；肌疾病，萎缩性基金资助：广东省高校优秀青年创新人才培养计划资助项目(2012WYM_0126)；广东高校校级特色创新项目(2015xts14)转化生长因子β信号通路对肌肉的调控作用分析结果：⑴转化生长因子β通路激活是肌肉萎缩类疾病普遍存在的情况，短时间抑制转化生长因子β通路对肌肉通常具有积极效果；⑵注重转化生长因子β的积极作用，长期抑制转化生长因子β通路可能对肌肉质量功能恢复起到负面且不可逆的效果。王今越.转化生长因子β信号与肌肉调控P.O.Box10002,Shenyang110180(FoshanUniversity,Foshan528000,GuangdongProvince,China)AbstractBACKGROUND:Transforminggrowthfactor-βsignalingwidelyexistingincellsmediatescellgrowth,proliferation,migration,differentiation,andapoptosis.Theactivationoftransforminggrowthfactor-βsignalingcanresultinmusculardystrophy.However,therehavebeensomecontradictionsregardingtheeffectsofthetransforminggrowthfactor-βsignalingonmusculardystrophy.OBJECTIVE:Tosummarizethelatestprogressintheeffectsofthetransforminggrowthfactor-βsignalingonmusclemassandfunctionregulationtoprovidethesolutionsforthetreatmentofmusculardystrophy.METHODS:Acomputer-basedonlinesearchwasconductedinPubMedandWanfangdatabasesfrom2005to2015toscreentherelevantliteraturesusingChineseandEnglishkeywords“transforminggrowthfactor-β,muscle,regulationmechanism,treatment”.Atotalof102literatureswereretrieved,and22eligibleliteratureswereincluded,summarized,andanalyzed.RESULTSANDCONCLUSION:Theactivationoftransforminggrowthfactor-βsignalingasacommoncauseofmostmuscledisorderspromotestheactivationofmusclesatellitecells,differentiationofmyocytes,myoblastinfusion,theexpressionofmuscle-specificproteins,andtheinhibitionofcollagensynthesis,whichfacilitatesmuscularfibrosisandscarformation.Transforminggrowthfactor-βsignalingisinvolvedinDuchennemusculardystrophy,spinalscoliosis,typeIdiabetesinducedskeletalmuscleregenerativedisorders,myocardialandcardiacremodeling.Theinhibitionoftransforminggrowthfactor-βsignalingmayresultinincompletemusclerecovery.Subjectheadings:TransformingGrowthFactors;SignalTransduction;MuscularDisorders,AtrophicFunding:FoundationforDistinguishedYoungTalentsinHigherEducationofGuangdong,China,No.2012WYM_0126;theInnovationProjectofHigherEducationofGuangdong,China,No.2015xts14Citethisarticle:WangJY.Transforminggrowthfactor-βandmuscleregulation.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(33):4979-4984.0引言Introduction转化生长因子β信号通路是一个包含众多成员的多功能细胞因子的大家族，主要通过调节细胞的生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程，参与介导组织与器官的正常生长和发育(胚胎发育、骨骼等器官形成)、机体的免疫反应等生物过程[1]。以往研究显示，该通路在调控肌肉质量及功能方面起重要作用，抑制卫星细胞激活、生肌分化、肌母细胞融合、肌肉特异性蛋白表达，促进胶原蛋白合成、肌母细胞纤维化、瘢痕生成[2]。近年来又有一些新的研究对该通路在肌肉质量和功能调控方面有了新的拓展和认识，综述近年来相关研究内容，为肌肉萎缩类疾病防治提供理论依据。1资料和方法Dataandmethods1.1资料来源由第一作者检索2005至2015年PubMed数据库以及万方数据库，英文检索词为“TGFβ，muscle，regulationmecahnism，therapy”，中文检索词为“转化生长因子β，肌肉，调控机制，治疗”。1.2入选标准①具有原创性，论点论据可靠进展类文章。②观点明确。③文献主题内容与转化生长因子β肌肉调控关系紧密文章。1.3文献质量评估共检索到相关文献102篇，其中中文文献45篇，英文文献57篇，按入选标准筛选，并排除与肌肉质量调控或治疗无关的文献，最终共纳入22篇文献。纳入的文献包括骨骼肌萎缩、骨骼肌纤维化、心肌重塑等内容。1.4数据的提取研究内容由唯一作者独立提取，文献检索流程图见图1。2结果Results2.1纳入资料基本概况纳入的文献包括转化生长因子β机制，转化生长因子β与心肌或骨骼肌疾病，对上述内容进行了整理和总结。2.2纳入资料的研究结果特征2.2.1转化生长因子β信号与骨骼肌罗丽等[3]的大鼠研究显示，胰岛素样生长因子1、转化生长因子β1在骨骼肌损伤修复过程升高，该研究认为在损伤期和修复期，二者共同参与骨骼肌再生和细胞外基质再生，存在协同，在组织塑型期，二者共同参与了骨骼王今越.转化生长因子β信号与肌肉调控ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4981肌纤维化的形成。张海啸等[4]对转化生长因子β-Smads信号通路在大蒜素改善压力超负荷大鼠心肌纤维化作用做了调查，应用大蒜素(腹腔注射5.0mg/kg)一段时间后，大鼠血清转化生长因子β1、心肌组织转化生长因子β1、Smad2mRNA均降低。该研究认为大蒜素通过阻抑转化生长因子β1介导的Smad信号，降低了超负荷大鼠的心肌反应性纤维化。Acharjee等[5]研究调查了转录抑制剂Sharp-1对于出生前后肌肉发生的影响，发现Sharp-1-/-小鼠胚胎的肌肉发育没有受损，出生后再生能力下降，冻伤处理后，前期肌肉再生情况正常，后期则出现坏死、钙沉淀、纤维化，并且转化生长因子β1、磷酸化SMAD2、SMAD3上调，用核心蛋白聚糖抑制转化生长因子β信号能够改善肌肉再生。该研究表明Sharp-1对肌肉再生能力调控部分受转化生长因子信号影响。脊柱侧弯是指脊柱的一个或数个节段在冠状面上偏离身体中线向侧方弯曲，形成一个带有弧度的脊柱畸形，通常还伴有脊柱的旋转和矢状面上后突或前突的增加或减少，同时还有肋骨左右高低不等平、骨盆的旋转倾斜畸形。较重的脊柱侧凸则会影响婴幼儿及青少年的生长发育，使身体变形，严重者可以影响心肺功能、甚至累及脊髓，造成瘫痪。脊柱侧屈多发生于青少年阶段，转化生长因子β及转化生长因子βR被认为是该症候选基因。Nowak调查了青