《Disease-a-Month》：The mechanism of EGF in promoting skeletal muscle post-injury regeneration
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EGF通过激活p38-MAPK和PI3K/AKT/mTOR信号通路促进肌原细胞增殖分化，改善小鼠骨骼肌损伤再生。
滕华新|刘永泽|郝若彤|张璐|张晓宇|李书峰|李双|童慧丽
中国黑龙江省东北农业大学动物细胞与遗传工程重点实验室，哈尔滨
摘要
表皮生长因子（EGF）是一种多功能细胞因子，在骨骼肌的生长和发育中起着重要作用。本研究利用小鼠骨骼肌损伤后再生模型和C2C12肌母细胞细胞系，阐明了EGF通过何种分子机制促进肌母细胞增殖和分化，从而改善骨骼肌损伤后的再生。EGF通过表皮生长因子受体（EGFR）调节p38-MAPK和PI3K/AKT/mTOR信号通路的活性，进而促进肌母细胞的增殖和分化。这一发现将有助于骨骼肌损伤的治疗，对于解决肌肉萎缩和肌肉减少症等肌肉健康问题具有重要意义。 引言
骨骼肌是人体内代谢最活跃的组织，参与多种关键生理功能，如运动、呼吸、产热和新陈代谢（Frontera和Ochala，2015）。肌肉质量和力量的下降会削弱身体应对压力和慢性疾病的能力（Pedersen，2013）。骨骼肌损伤可能由多种因素引起，包括拉伤、创伤和剧烈运动，导致肌肉萎缩、挛缩和疼痛（Howard等人，2020；Nagata等人，2013a）。骨骼肌损伤后的再生分为三个主要阶段：（1）炎症反应；（2）肌肉卫星细胞（MuSCs）的激活和增殖以及肌纤维的再生；（3）成熟肌纤维的重塑（Nagata等人，2013b）。骨骼肌的再生对于损伤后恢复其功能至关重要。因此，损伤后调节MuSCs的功能在骨骼肌再生中起着关键作用（Nagata等人，2013a）。
表皮生长因子（EGF）是EGF家族的主要成员，由53个氨基酸组成。EGF存在于多种哺乳动物组织中，属于促进细胞生长、增殖、存活和分化的蛋白质类（Wang等人，2007）。EGF的这些功能促进了伤口愈合和器官再生等生理过程。基于这些观察结果，人们开始寻找EGF的细胞表面受体。20世纪70年代末，通过将EGF与A431细胞膜上的蛋白质交联，发现了一种约170 kDa的蛋白质，被认为是表皮生长因子受体（EGFR）（Cohen等人，1982）。EGFR是一种经典的跨膜受体，具有内在的酪氨酸激酶活性。EGF结合后，受体会发生配体诱导的二聚化，随后启动涉及多个下游效应因子的信号级联反应（Press和Lenz，2007；Yarden和Sliwkowski，2001）。目前已知的EGF家族成员有ErbB1（EGFR）、ErbB2/HER2/Neu、ErbB3/HER3和ErbB4/HER4。EGF级联反应激活的信号通路，包括PI3K/AKT和MAPK/ERK通路，在脊椎动物和无脊椎动物的细胞间通讯中起着关键作用（Yarden和Shilo，2007）。
人类和小鼠体内的EGF具有高度同源性，能够促进细胞生长和增殖。EGF通过与EGFR结合，激活信号通路，从而刺激上皮细胞、间皮细胞和内皮细胞的增殖和分化（Tang等人，2018）。研究表明，EGF通过增加抗凋亡蛋白Bcl-xl的表达并刺激PI3K/AKT信号通路来保护角质形成细胞（Liang等人，2008）。此外，EGF通过促进再上皮化和真皮层的增殖及增强其拉伸强度来促进伤口愈合（Ching等人，2011）。EGFR在多种细胞类型中表达，并调节多种细胞功能（Holbro和Hynes，2004；Marmor等人，2004）。在骨骼肌损伤后再生的后期阶段，当肌母细胞退出细胞周期进行分化时，抗凋亡信号由ErbB家族中的两种受体酪氨酸激酶ErbB1和ErbB2传递；这些EGFR的上调也可能在MuSCs激活过程中提供抗凋亡信号（Andrechek等人，2002）。因此，探索EGF在骨骼肌损伤后再生中的功能至关重要。
本研究的目的是探讨EGF对骨骼肌损伤再生的影响，并研究EGF通过EGFR调节p38-MAPK和PI3K/AKT/mTOR信号通路活性的分子机制。这种调节最终促进了肌母细胞的增殖和分化。
实验部分
动物与饲养
实验所用小鼠（ICR品系）购自中国吉林长春一实实验动物技术有限公司。小鼠可自由摄取标准啮齿动物饲料和水。选择体重25–30克、4周龄的小鼠进行肌肉注射实验。所有动物实验均获得了中国黑龙江省东北农业大学动物保护委员会的批准，伦理审查批准号为NEAUEC20210112。
EGF对小鼠骨骼肌损伤后再生的影响
为了研究EGF对小鼠骨骼肌损伤后再生的影响，在本研究中，EGF与骨骼肌损伤同时注射。HE染色结果显示，接受布比卡因盐酸盐注射的NC组在D3时出现严重损伤，骨骼肌明显溶解。到D5时，新的肌纤维开始出现，表明骨骼肌再生过程已经开始。到D7时，大量肌纤维已经形成
讨论
骨骼肌作为人体内高度特化的组织，调节着机体的多种功能。由运动疾病和营养缺乏等多种原因引起的骨骼肌损伤会影响人体的正常生理功能，因此成为生命科学和医学领域的研究热点（Sakuma和Yamaguchi，2012）。作为一种具有多种功能的生长因子，EGF在
结论
本研究表明，EGF注射可以促进小鼠骨骼肌损伤后的再生。研究还阐明了EGF通过EGFR分别调节p38-MAPK和PI3K/AKT/mTOR信号通路的分子机制，从而促进肌母细胞的增殖和分化。这丰富了骨骼肌损伤再生的理论体系，并为解决肌肉健康问题提供了新的思路，例如肌肉
作者贡献声明
滕华新：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，实验设计，数据分析。刘永泽：数据可视化，方法学设计，数据管理。郝若彤：数据可视化，实验设计。张璐：数据可视化，实验设计。张晓宇：数据分析。李书峰：撰写 – 审稿与编辑。李双：撰写 – 审稿与编辑。童慧丽：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，项目监督，数据管理。
数据可用性声明
本研究期间生成和/或分析的数据集可向通讯作者索取。
资助
本研究得到了东北农业大学学术骨干项目[资助编号：20XG10]和东北农业大学青年人才项目[资助编号：20QC22]的支持。
致谢
我们感谢侯晓明和曹云超对本手稿提供的宝贵建议。
