?

圖片來(lái)源：unsplash

本報(bào)訊?美國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程師近日證明，人體肌肉具有在運(yùn)動(dòng)時(shí)抵御慢性炎癥損傷的先天能力。這一發(fā)現(xiàn)利用實(shí)驗(yàn)室培育的人造人體肌肉得以實(shí)現(xiàn)，展現(xiàn)了這種平臺(tái)在此類研究中的潛在實(shí)力。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

“在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，人體會(huì)發(fā)生很多變化，很難區(qū)分哪些組織和細(xì)胞做了什么?！倍趴舜髮W(xué)教授Nenad Bursac說(shuō)，“我們的工程肌肉平臺(tái)是模塊化的，意味著可以混合和匹配各種類型的細(xì)胞和組織成分。在此前提下，我們發(fā)現(xiàn)肌肉細(xì)胞自行發(fā)揮抗炎作用?！?/p>

炎癥本身沒(méi)有好壞之分。當(dāng)身體受傷時(shí)，最初的低水平炎癥反應(yīng)會(huì)清除“碎片”，幫助組織重建。另一些時(shí)候，免疫系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)度，便會(huì)產(chǎn)生一種炎癥反應(yīng)，造成損害。此外還有一些疾病會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥，比如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和肌肉衰減綜合征。這些疾病會(huì)讓肌肉萎縮，削弱肌肉的收縮能力。

在能引起炎癥的諸多分子中，有一種促炎癥分子——干擾素—γ，與各種類型的肌肉萎縮和功能障礙有關(guān)。雖然先前對(duì)人和動(dòng)物的研究表明，運(yùn)動(dòng)有助于減輕炎癥影響，但很難確定肌肉細(xì)胞本身發(fā)揮了什么作用，更不用說(shuō)它們?nèi)绾闻c干擾素—γ等特定的致病分子相互作用了。

論文第一作者Zhaowei Chen表示，“雖然知道慢性炎癥會(huì)導(dǎo)致肌肉萎縮，但我們想看看工程肌肉是否也會(huì)發(fā)生同樣的情況。結(jié)果不僅證實(shí)了干擾素—γ主要通過(guò)一種特定信號(hào)途徑發(fā)揮作用，還表明運(yùn)動(dòng)的肌肉細(xì)胞可以直接對(duì)抗這種促炎癥信號(hào)，而不依賴于其他類型細(xì)胞或組織的存在?！?/p>

為了證明肌肉本身能夠阻斷干擾素—γ的破壞力，研究人員轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)室已開發(fā)了近10年的工程肌肉平臺(tái)。一直以來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室通過(guò)向“配方”中添加免疫細(xì)胞和干細(xì)胞庫(kù)等方法不斷改進(jìn)它。

在目前研究中，科學(xué)家將功能齊全的工程肌肉在相對(duì)高水平的干擾素—γ中浸泡7天，以模擬長(zhǎng)期慢性炎癥的影響。正如預(yù)期的那樣，肌肉變小了并失去了很多力量。

之后，研究人員再次使用干擾素—γ，但這一次通過(guò)一對(duì)電極的刺激模擬肌肉運(yùn)動(dòng)。如先前實(shí)驗(yàn)所示，研究人員期望這一過(guò)程能誘導(dǎo)一些肌肉“生長(zhǎng)”，但他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程幾乎完全消除了慢性炎癥的影響。

研究人員隨后證明，模擬運(yùn)動(dòng)抑制了肌肉細(xì)胞中的一種特定分子途徑，而用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的兩種藥物托法西替尼和巴里西替尼阻斷的是同一途徑，二者具有相同的抗炎作用。

“運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉細(xì)胞本身直接對(duì)抗干擾素—γ誘導(dǎo)的促炎癥信號(hào)，這是我們沒(méi)有預(yù)料到的?！盉ursac說(shuō)，這些結(jié)果顯示了實(shí)驗(yàn)室人體肌肉在發(fā)現(xiàn)疾病新機(jī)制和潛在療法方面的價(jià)值。

他補(bǔ)充道，“有觀點(diǎn)認(rèn)為，最佳的運(yùn)動(dòng)水平和運(yùn)動(dòng)方式可以對(duì)抗慢性炎癥，同時(shí)不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成過(guò)大壓力。也許通過(guò)工程肌肉平臺(tái)，可以幫助我們確認(rèn)這些想法是否正確。”（王方）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.eabd9502