Cell揭开先天免疫与肌肉再生的关联

　　

生物通报道：在脊椎动物中，激活先天免疫是对损伤的早期应答，这一过程很可能与再生程序有关。然而，此前人们还不清楚先天免疫对再生程序的调控机制。现在，加州大学旧金山分校UCSF的科学家们揭示了肌肉修复与先天免疫之间的联系。他们在小鼠中发现，肌肉修复需要免疫细胞与一类祖细胞共同作用，文章发表在Cell杂志上。

这种免疫细胞是嗜酸性粒细胞（eosinophil），研究显示该细胞不仅会促进肌肉再生，还能够从受损组织清除细胞残骸。祖细胞是与干细胞类似的未成熟细胞，肌肉中的祖细胞FAP（fibro/adipogenic cell）既可以分化为脂肪细胞，也可以形成新的肌纤维。

由UCSF 医学副教授Ajay Chawla领导的研究团队发现，嗜酸性粒细胞移动到受伤位点后，会与FAP细胞合作起始肌肉再生。“没有嗜酸性粒细胞肌肉就无法再生，”Chawla说，FAP细胞不能独自起作用。

当衰老或者长期缺乏运动时，机体的FAP细胞会形成脂肪，不过这些细胞也能够形成结缔组织。这项小鼠研究显示，嗜酸性粒细胞会帮助FAP细胞启动肌肉生成程序。

研究人员指出，骨骼肌损伤后的肌肉再生需要二型先天免疫。肌肉受伤后会快速招募嗜酸性粒细胞，而这些细胞分泌的IL-4能激活肌肉中FAP细胞。在FAP中，IL-4/IL-13是控制细胞分化和细胞功能的关键开关。嗜酸性粒细胞激活IL-4/IL-13信号，会促使FAP增殖以便肌肉再生，并同时阻止其分化为脂肪细胞。

“它们唤醒肌肉中的细胞，促进其分裂形成肌纤维，” Chawla说。

嗜酸性粒细胞是免疫细胞中的一小部分，它们与其他免疫细胞一样，能帮助机体抵御细菌和寄生虫。不过，嗜酸性粒细胞在过敏和一些炎症中，也会起到不良作用。

研究人员发现，嗜酸性粒细胞在激活肌肉修复之前，还能够起始一个必要的连锁反应，来清除损伤位点的细胞残骸。

在免疫系统中，主要由体积大数量多的巨噬细胞负责吞噬细胞残渣。因此人们往往认为巨噬细胞也承担着肌肉组织中的清理工作，不过这项研究指出事实并非如此。“及时完全的组织再生，需要对坏死的细胞残骸进行快速清除。而在肌肉组织中，这一任务由嗜酸性粒细胞负责清除，”Chawla说。

“有毒动物的咬伤和寄生虫都会引起类似的免疫应答，”Chawl说。“我们希望了解，嗜酸性粒细胞和FAP细胞是否是这些情形下采取的通用机制，这种机制不会引起过敏性休克等严重反应。”

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Type 2 Innate Signals Stimulate Fibro/Adipogenic Progenitors to Facilitate Muscle Regeneration

In vertebrates, activation of innate immunity is an early response to injury, implicating it in the regenerative process. However, the mechanisms by which innate signals might regulate stem cell functionality are unknown. Here, we demonstrate that type 2 innate immunity is required for regeneration of skeletal muscle after injury. Muscle damage results in rapid recruitment of eosinophils, which secrete IL-4 to activate the regenerative actions of muscle resident fibro/adipocyte progenitors (FAPs). In FAPs, IL-4/IL-13 signaling serves as a key switch to control their fate and functions. Activation of IL-4/IL-13 signaling promotes proliferation of FAPs to support myogenesis while inhibiting their differentiation into adipocytes. Surprisingly, type 2 cytokine signaling is also required in FAPs, but not in myeloid cells, for rapid clearance of necrotic debris, a process that is necessary for timely and complete regeneration of tissues.