子科生物報道：程序性細胞壞死（necroptosis，以下簡稱細胞壞死）是一種依賴于RIPK1和RIPK3激酶活性的細胞死亡方式。死亡信號誘導RIPK3激酶的激活，進而磷酸化細胞壞死的特異性執(zhí)行蛋白MLKL。磷酸化的MLKL（p-MLKL）發(fā)生寡聚化并轉位到細胞的膜結構上導致細胞膜和細胞器膜的破壞，以致細胞死亡和胞內物質的外漏。

中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）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)在肌纖維細胞中阻斷細胞壞死的發(fā)生會破壞肌肉的修復能力，進一步發(fā)現(xiàn)壞死的肌纖維能夠釋放促肌肉干細胞增殖的因子。利用生物化學純化結合質譜分析，研究人員發(fā)現(xiàn)損傷后的肌纖維細胞瞬時高表達細胞壞死關鍵蛋白RIPK3和MLKL，發(fā)生依賴于p-MLKL的細胞壞死；壞死的肌纖維細胞同時上調Tenascin-C (TNC)蛋白的表達并在MLKL介導的細胞膜破裂后將TNC釋放到肌肉干細胞的微環(huán)境中。TNC通過其N端的EGFL結構域結合并激活肌肉干細胞的EGFR受體，促進肌肉干細胞的增殖，推動修復。
 
敲除細胞壞死關鍵蛋白MLKL或者RIPK3的表達并不影響小鼠的發(fā)育。傳統(tǒng)上普遍認為，過度的細胞壞死會通過釋放損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMP)引起大量炎癥反應，介導免疫因子風暴導致的免疫性損傷等有害的病理反應。因此細胞壞死一直被認為扮演著對機體有害的角色。然而，在生理條件下發(fā)生的細胞壞死所釋放的胞內分子是否含有有益于機體維持穩(wěn)態(tài)的因子的可能一直被忽略。
 
成體的骨骼肌具有極強的損傷修復能力。肌肉組織在損傷后會迅速啟動被肌纖維包裹的肌肉干細胞(muscle stem cells, MuSCs)的激活、增殖和分化，進而形成新的肌纖維細胞在數(shù)天之內快速完成修復。因此，肌肉組織是用于研究成體組織損傷后修復的極佳模型。在肌肉損傷修復過程中，肌肉干細胞的激活擴增受到微環(huán)境中多種因素的調控。肌纖維的細胞壞死是否參與損傷后修復，以及壞死所釋放出來的因子是否構成促肌肉干細胞增殖的微環(huán)境都是未知的。
 
在這項研究中，為了探究Necroptosis在肌肉損傷修復過程中的功能，研究人員在小鼠中敲除Mlkl 基因使細胞壞死受阻，繼而發(fā)現(xiàn)Mlkl-/-成體小鼠的骨骼肌在損傷后修復有明顯障礙。RIPK3和MLKL蛋白在正常的肌纖維細胞中表達量極低，但在損傷后表達量顯著上調；同時MLKL被高度磷酸化，表征著細胞壞死信號通路的激活。而后肌肉干細胞大量增殖，組織修復正式啟動。而肌纖維細胞特異性敲除Mlkl基因的MCK-Cre;Mlklf/f 小鼠失去了正常的肌肉損傷修復功能，肌肉干細胞增殖受阻。

體外干細胞培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)，誘導發(fā)生壞死的肌肉細胞可以釋放直接促進肌肉干細胞增殖的因子，且擴增的肌肉干細胞保持著干性。通過生物化學純化的方法結合質譜分析，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結構域能夠結合并激活肌肉干細胞表面的表皮生長因子受體(EGFR)，從而促進肌肉干細胞的增殖。而后小鼠體內實驗驗證了TNC在健康的成體肌纖維細胞中幾乎不表達，而在損傷后的肌纖維細胞中瞬時高表達，該過程依賴于MLKL誘發(fā)的程序性細胞壞死的發(fā)生；TNC-EGFR這一軸心對于激活肌肉干細胞擴增扮演著重要角色。

綜上，在肌肉損傷修復過程中，肌纖維細胞通過發(fā)生細胞壞死，在死亡的同時高表達有益于組織修復的TNC，為肌肉干細胞的增殖提供了有利的微環(huán)境。這項研究為理解細胞壞死通過釋放蛋白因子直接激活組織干細胞增殖，進而推動組織修復，提供了重要的依據。
 
分子細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。研究過程得到香港中文大學王華婷研究員、北京生命科學研究所陳涉研究員等來自多家單位的專家們的大力協(xié)助。該項研究獲中科院、國家自然科學基金委、科技部等經費支持，以及分子細胞卓越中心動物實驗技術平臺、細胞分析技術平臺，以及國家蛋白質科學研究（上海）設施等技術支持。

原文標題：

Myofiber necroptosis promotes muscle stem cell proliferation via releasing Tenascin-C during regeneration