生长因子对骨骼肌损伤与修复的作用

中国组织工程研究 第20卷 第29期 2016–07–08出版

Chinese Journal of Tissue Engineering Research July 8, 2016 Vol.20, No.29

P .O. Box 10002, Shenyang 110180

4402

·综述·

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黄何平，男，1977年生，江西省鹰潭市人，汉族，泰国孔敬大学在读博士，副教授，主要从事运动人体科学的研究。

中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2016)29-04402-07 稿件接受：2016-05-17

生长因子对骨骼肌损伤与修复的作用

黄何平(赣南师范大学体育学院，江西省赣州市 341000)

引用本文：黄何平. 生长因子对骨骼肌损伤与修复的作用[J].中国组织工程研究，2016，20(29):4402-4408. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.29.021 ORCID: 0000-0002-3387-5220(黄何平)

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文题释义：

生长因子：是指一类通过与特异的、高亲的和细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽物质。其存在于血小板和各种成体与胚胎组织及培养细胞中，对不同类型细胞具有一定的专一性。例如，神经生长因子、类胰岛素生长因子、成纤维细胞生长因子等。

骨骼肌损伤：可以分为急性损伤和慢性损伤。急性损伤的处理原则为早期止血、消肿，为此现多主张伤后即刻局部冷敷，晚期是消除炎症及瘢痕多为热敷理疗为主；慢性损伤的处理原则主要是对症治疗，减轻疼痛、恢复功能。

摘要

背景：细胞生长因子参与了多种细胞过程的调节，对伤口愈合和组织再生中起重要的调控作用。

目的：阐述细胞生长因子与骨骼肌损伤修复等一系列细胞行为，旨在为骨骼肌损伤后积极的治疗、合理的康复以及合成生长因子生物材料提供帮助和借鉴。 方法：以“Skeletal muscle ，Damage repair ，Insulin-like growth factor ，Epidermal growth factor ，growth factor ”为关键词在PubMed 、Mendeley 、Google 学术搜索和CKNI 电子数据库进行检索，检索范围为1995年到2015年11月的相关研究文献，并对文献进行筛选、归类、梳理和总结。

结果与结论：根据纳入标准，确定了51篇文章作为标准文献。运动可导致骨骼细胞肌损伤后的修复和再生，会激活肌膜和基底膜的卫星细胞，产生大量成肌细胞，修补受损的肌纤维或再生形成新的肌纤维来恢复功能。这一过程伴随着复杂的生物学调节机制，与大量的细胞生长因子相关。外源性生长因子可以促进内源性生长因子的mRNA 表达，刺激成肌细胞的增殖，加速肌管融合成肌纤维，修复骨骼肌的创伤，此过程也抑制了瘢痕组织的形成，从而改善了骨骼肌的愈合质量。 关键词：

组织构建；组织工程；胰岛素样生长因子；表皮生长因子；损伤修复；骨骼肌损伤

主题词：

卫星细胞，骨骼肌；细胞因子类；细胞增殖

The role of growth factors in the repair of skeletal muscle injury

Huang He-ping (Sport College, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China)

Abstract

BACKGROUND: Growth factors involved in the regulation of cellular processes play an important role in the

ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH

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Huang He-ping, Studying for doctorate, Associate professor, Sport College, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China

wound healing and tissue regeneration.

OBJECTIVE: To elaborate the role of a variety of cellular processes involving growth factors in the repair of skeletal muscle injury, and to provide the references for the treatment and rehabilitation strategies, and the synthesis of biomaterials with growth factor for the skeletal muscle after injury.

METHODS: A computer-based online search was conducted in PubMed, Mendeley, Google Scholar, and CNKI databases from 1995 to November 2015 to screen the relevant literatures using the keywords “skeletal muscle, damage repair, insulin -like growth factor, epidermal growth factor, growth factor”. Data screening, processing, and summary were performed.

RESULTS AND CONCLUSION: Fifty-one eligible literatures were included. Exercise training promotes the repair and regeneration of the injured skeletal muscle cells and the recovery of the function by

activating satellite cells in the sarcolemma and basement membrane to produce the numerous myoblasts. The repair involves the complex biological process regulated by growth factors. Exogenous growth factors up-regulate the mRNA expression of endogenous growth factors, stimulate the proliferation of the myoblasts, accelerate the fusion between myotubes and muscle fibers, promote the repair of skeletal muscle injury, inhibit the formation of scars, thereby enhancing the healing quality. Subject headings: Satellite Cells, Skeletal Muscle; Cytokines; Cell Proliferation

Cite this article: Huang HP. The role of growth factors in the repair of skeletal muscle injury. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(29):4402-4408.

0 引言 Introduction

运动导致的骨骼肌损伤以及运动训练引起的肌纤维断裂是运动康复医学领域研究的重要内容之一。骨骼肌急性闭合性损伤，主要是局部骨骼肌纤维断裂或者结构的破坏，出现红、肿、热、痛的症状，局部发热是炎症反应的症状，最后导致骨骼肌局部的变性、增生和缺血坏死。慢性骨骼肌损伤由于出现炎症反应时间长，治疗的效果差，容易导致骨骼肌组织的长期血肿以及瘢痕组织的出现。

目前康复治疗方法主要有主动治疗和被动治疗两类。主动康复治疗主要包括功能锻炼；被动康复治疗主要包括药物、休息、冰敷、加压、制动以及超短波、红外线等。其对骨骼肌损伤的瘢痕修复和促进肌肉再生的效果甚微，特别是严重损伤的骨骼肌很难修复，出现骨骼肌的纤维化或钙化。纤维化和钙化是骨骼肌再生修复过程中的最大障碍，影响到肌肉的生物学性能，例如肌肉疼痛、僵硬，造成运动能力下降或骨骼肌的再次损伤。从骨骼肌形态结构观察发现，离心收缩运动导致骨骼肌纤维损伤最大并得到证实。

研究结果表明，运动导致骨骼肌损伤后的修复和再生，会激活肌膜和基底膜的卫星细胞，产生大量成肌细胞，修补受损的肌纤维或再生形成新的肌纤维来恢复功能[1]。这一过程伴随着复杂的生物学调节机制，与大量的细胞生长因子相关。潘同斌等[2]通过对大负荷运动及其恢复期间大鼠骨骼肌超微结构及机械生长因子的变化进行实验，结果发现大负荷运动后，局部骨骼肌组织的机械生长因子得到提高，刺激该部位

骨骼肌的增生和肥厚，同时肌纤维锻炼部位也得到修复，其机制与卫星细胞数量的增加有关，该过程对骨骼肌卫星细胞增殖具有重要的“启动”作用[3-4]。卫星细胞的分化和增殖过程中，胰岛素生长因子对卫星细胞具有调控作用；机械生长因子对骨骼肌肥大和受损修复也有一定的作用。孙茹[4]通过对骨骼肌损伤与修复过程中炎症反应与肌卫星细胞再生关系研究发现，在受损骨骼肌修复过程中，胰岛素生长因子的不同表型对机械负荷发生反应的基因表达水平有差异，机械生长因子明星升高。研究结果表明，骨骼肌卫星细胞是机械生长因子的靶细胞，也是机械生长因子的制造者。人体在衰老的过程中的肌肉萎缩和功能下降也与机械生长因子表达不足有关。

骨骼肌运动损伤后的再生、修复及功能恢复，与细胞因子的生物学调解有关。细胞生长因子参与了多种细胞过程的调节，并且通常充当细胞之间的信号传导分子，可促进细胞增殖、分化和成熟，这些生长因子对伤口愈合和组织再生中起重要的调控作用[5-8]。然而，作者认为，在细胞中或者在它们的环境(即细胞外基质或人工植入支架)，保持生长因子的活性，是有利于再生医学领域的应用，直到这个修复过程被启动或被完成[9-10]。如果改善了生长因子的性能(例如，它们的活跃期和稳定性)，增加生物功能如细胞功能的调节，可以用于人造器官的生物材料。生长因子在骨骼肌损伤后的再生和修复现象，对运动医学领域具有非常重要的意义。在再生医学领域，结合生长因子已成为重要分子用于培养各种干细胞和构建组