8月24日，中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)孫麗明研究組和胡蘋研究組合作在Cell Research在線發(fā)表題為“Myofiber necroptosis promotes muscle stem cell proliferation via releasing Tenascin-C during regeneration”的研究成果。該研究首先發(fā)現(xiàn)在肌纖維細(xì)胞中阻斷細(xì)胞壞死的發(fā)生會(huì)破壞肌肉的修復(fù)能力，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)壞死的肌纖維能夠釋放促肌肉干細(xì)胞增殖的因子。利用生物化學(xué)純化結(jié)合質(zhì)譜分析，研究人員發(fā)現(xiàn)損傷后的肌纖維細(xì)胞瞬時(shí)高表達(dá)細(xì)胞壞死關(guān)鍵蛋白R(shí)IPK3和MLKL，發(fā)生依賴于p-MLKL的細(xì)胞壞死;壞死的肌纖維細(xì)胞同時(shí)上調(diào)Tenascin-C (TNC)蛋白的表達(dá)并在MLKL介導(dǎo)的細(xì)胞膜破裂后將TNC釋放到肌肉干細(xì)胞的微環(huán)境中。TNC通過(guò)其N端的EGFL結(jié)構(gòu)域結(jié)合并激活肌肉干細(xì)胞的EGFR受體，促進(jìn)肌肉干細(xì)胞的增殖，推動(dòng)修復(fù)。

　　程序性細(xì)胞壞死(necroptosis，以下簡(jiǎn)稱細(xì)胞壞死)是一種依賴于RIPK1和RIPK3激酶活性的細(xì)胞死亡方式。死亡信號(hào)誘導(dǎo)RIPK3激酶的激活，進(jìn)而磷酸化細(xì)胞壞死的特異性執(zhí)行蛋白MLKL。磷酸化的MLKL(p-MLKL)發(fā)生寡聚化并轉(zhuǎn)位到細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的破壞，以致細(xì)胞死亡和胞內(nèi)物質(zhì)的外漏。

　　敲除細(xì)胞壞死關(guān)鍵蛋白MLKL或者RIPK3的表達(dá)并不影響小鼠的發(fā)育。傳統(tǒng)上普遍認(rèn)為，過(guò)度的細(xì)胞壞死會(huì)通過(guò)釋放損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMP)引起大量炎癥反應(yīng)，介導(dǎo)免疫因子風(fēng)暴導(dǎo)致的免疫性損傷等有害的病理反應(yīng)。因此細(xì)胞壞死一直被認(rèn)為扮演著對(duì)機(jī)體有害的角色。然而，在生理?xiàng)l件下發(fā)生的細(xì)胞壞死所釋放的胞內(nèi)分子是否含有有益于機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的因子的可能一直被忽略。

　　成體的骨骼肌具有極強(qiáng)的損傷修復(fù)能力。肌肉組織在損傷后會(huì)迅速啟動(dòng)被肌纖維包裹的肌肉干細(xì)胞(muscle stem cells, MuSCs)的激活、增殖和分化，進(jìn)而形成新的肌纖維細(xì)胞在數(shù)天之內(nèi)快速完成修復(fù)。因此，肌肉組織是用于研究成體組織損傷后修復(fù)的極佳模型。在肌肉損傷修復(fù)過(guò)程中，肌肉干細(xì)胞的激活擴(kuò)增受到微環(huán)境中多種因素的調(diào)控。肌纖維的細(xì)胞壞死是否參與損傷后修復(fù)，以及壞死所釋放出來(lái)的因子是否構(gòu)成促肌肉干細(xì)胞增殖的微環(huán)境都是未知的。

　　本研究中，為了探究Necroptosis在肌肉損傷修復(fù)過(guò)程中的功能，研究人員在小鼠中敲除Mlkl 基因使細(xì)胞壞死受阻，繼而發(fā)現(xiàn)Mlkl-/-成體小鼠的骨骼肌在損傷后修復(fù)有明顯障礙。RIPK3和MLKL蛋白在正常的肌纖維細(xì)胞中表達(dá)量極低，但在損傷后表達(dá)量顯著上調(diào);同時(shí)MLKL被高度磷酸化，表征著細(xì)胞壞死信號(hào)通路的激活。而后肌肉干細(xì)胞大量增殖，組織修復(fù)正式啟動(dòng)。而肌纖維細(xì)胞特異性敲除Mlkl基因的MCK-Cre;Mlklf/f 小鼠失去了正常的肌肉損傷修復(fù)功能，肌肉干細(xì)胞增殖受阻。體外干細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)發(fā)生壞死的肌肉細(xì)胞可以釋放直接促進(jìn)肌肉干細(xì)胞增殖的因子，且擴(kuò)增的肌肉干細(xì)胞保持著干性。通過(guò)生物化學(xué)純化的方法結(jié)合質(zhì)譜分析，研究人員鑒定到一種主要的促增殖因子—— Tenascin-C (TNC)，它的N端EGFL結(jié)構(gòu)域能夠結(jié)合并激活肌肉干細(xì)胞表面的表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)，從而促進(jìn)肌肉干細(xì)胞的增殖。而后小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了TNC在健康的成體肌纖維細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，而在損傷后的肌纖維細(xì)胞中瞬時(shí)高表達(dá)，該過(guò)程依賴于MLKL誘發(fā)的程序性細(xì)胞壞死的發(fā)生;TNC-EGFR這一軸心對(duì)于激活肌肉干細(xì)胞擴(kuò)增扮演著重要角色。綜上，在肌肉損傷修復(fù)過(guò)程中，肌纖維細(xì)胞通過(guò)發(fā)生細(xì)胞壞死，在死亡的同時(shí)高表達(dá)有益于組織修復(fù)的TNC，為肌肉干細(xì)胞的增殖提供了有利的微環(huán)境。這項(xiàng)研究為理解細(xì)胞壞死通過(guò)釋放蛋白因子直接激活組織干細(xì)胞增殖，進(jìn)而推動(dòng)組織修復(fù)，提供了重要的依據(jù)。

　　分子細(xì)胞卓越中心孫麗明研究員和胡蘋研究員為本文的共同通訊作者，博士研究生周伸奧為本文第一作者。研究過(guò)程得到香港中文大學(xué)王華婷研究員、北京生命科學(xué)研究所陳涉研究員等來(lái)自多家單位的專家們的大力協(xié)助。該項(xiàng)研究獲中科院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部等經(jīng)費(fèi)支持，以及分子細(xì)胞卓越中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)，以及國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施等技術(shù)支持。