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作者简介:　闫子星,男,1971-09生,在读硕士,主治医师.

[收稿日期:2003-10-22]

文章编号:　1007-6611(2004)01-0080-04

肌卫星细胞的研究现状及应用前景

赵志强,　刘　强,　韩树峰　(山西医科大学第一临床医学院骨科,　太原　030001)

关键词:　卫星细胞;　组织工程;　肌形成蛋白中图分类号:　R337　　文献标识码:　A

　　组织缺损或器官功能障碍是人类保健中发生频繁、危害性大、花费高的问题之一。多种原因所造成的动力性功能的丧失或缺陷,一直是骨科较难解决的课题。尽管近年来游离肌肉移植、肌腱转位等手术方法,以其动力修复的效果为临床应用,然而它对供区的损害及术后受区欠佳的外形和肌力分布的不均,又其广泛应用。近年来随着组织工程技术的发展,应用肌组织工程技术,进行骨骼肌再生代替以往的手术方法修复动力性瘫痪,以其特有的优点避免了以往手术的缺陷,为瘫痪肌肉的动力修复开创了一个崭新的研究前景。肌卫星细胞是小的单核梭形细胞,是源于胚胎中胚层的干细胞,在正常骨骼肌中,它位于基底膜与肌纤维浆膜之间,处于静止状态。当受到外界刺激,在应激状态下可以、增生,形成新的肌纤维,是骨骼肌再生的储备力量。因此,肌卫星细胞特有的成肌能力倍受重视[1,2]。现就肌卫星细胞的研究现状及在组织工程中的应用前景作一综述。

1　肌卫星细胞的体外培养

1961年Mauro首先发现了肌卫星细胞,并推测肌卫星

方法多采用胰酶、胶原酶分步消化,分离出单个成肌细胞,通过差速贴壁法去除混杂的成纤维细胞,再进行单层细胞培养。基本步骤是:①分离出培养肌卫星细胞所需的肌肉段,并机械及酶消化去除结缔组织等。②将肌段离心,提取细胞成分进行差速贴壁法纯化培养。③进行传代培养以扩增。关键是尽可能减少成纤维细胞的污染及保持肌卫星细胞较长时间的生存增殖能力。1981年Blau等发现胚胎来源的成肌细胞每一个都能倍增60～70次,成熟个体来源的成肌细胞也能倍增45次。若每次取0.3cm3组织进行酶消化培养,能获得大约5×103个有能力的卫星细胞,产生5×1010个成肌细胞,相当于1g成肌细胞,足以进行各种细胞移植或组织工程的相关研究。体外培养成肌细胞,观察其增殖与分化过程,即为体内骨骼肌发育或再生初始阶段的翻版。深入了解体外的分化过程,能更好地对应的体内过程[9]。骨骼肌卫星细胞属于组织干细胞,其体外培养的优点是取材方便,产量大,具有较强的增殖分化能力,营养条件好,如培养基中加入15%～20%的动物血清(即生长培养基),成肌细胞以、增殖为主。一旦成肌细胞长满整个培养瓶,相互接触时,增殖将明显受到抑制,表现为相邻成肌细胞相互融合,形成肌小管,即表现出分化倾向。降低培养液中营养条件,如动物血清不超过5%(即融合培养基),能明显促进分化,使单位数目的成肌细胞形成肌小管的百分比增加。因此骨骼肌卫星细胞在肌组织工程研究中具有广阔的应用前景[10],为临床应用奠定了良好的基础。

细胞实质上是一种处于休眠状态下的成肌细胞,是肌细胞核的一种来源。肌卫星细胞作为肌组织工程技术的种子细胞,它的体外培养、鉴定及生物学特性已有大量实验研究,取得了显著的成果[3,4,5]。并证明体外培养的骨骼肌卫星细胞具有良好的增殖与分化能力,适用于组织工程和基因治疗[6,7]。培养肌卫星细胞的材料来源,目前多数取自兔、鼠、犬等的肌肉组织,人体肌卫星细胞的培养已有报道[8],培养

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2　肌肉营养因子的研究概况

GH和胰岛素样生长因子21(IGF21)均能促进肌肉蛋白质合

现已发现许多物质具有肌肉营养作用,这些物质称为肌肉营养因子。肌肉营养因子是一类能调节肌细胞、分化、成熟、维持其正常形态和功能的蛋白质和多肽类物质。概述如下。

2.1　生长因子类

2.1.1　胰岛素样生长因子(IGFs)　IGFs属胰岛素多肽家

成代谢,两者联合应用具有增强效应。其中GH可能是通过激发IGF21而发挥生理效应的。促肾上腺皮质激素

(ACTH)被证明是哺乳动物生肌细胞特异的有丝原。

促黑激素(MSH)是一段包含于ACTH1～13中的多肽序列,早期应用MSH能加速神经肌肉发育,促进神经和肌肉早熟,该效应与年龄关系密切,胚胎肌肉很敏感而在成熟的神经肌肉系统几乎没有作用,外周神经损伤或病理条件下

MSH又成为有效的促神经再生和肌肉神经再支配的生长因

簇,主要包括IGF21和IGF22两种,分别由70和67个氨基酸组成,结构上有62%相同,拒文献报道肌肉损伤后15h可见再生骨骼肌细胞和肌卫星细胞表达IGF21。IGF21和

IGF22在发育骨骼肌中高水平表达,但在成熟骨骼肌水平很

子。

这些肌肉营养因子的作用机制、信号传导、表达、药效动力学及影响因素等均需进一步深入探讨,此外,还有许多其他物质具有肌肉营养作用,有待发现和了解[12]。

3　成肌调节因子MyOD和Myf25在失神经骨骼肌中的表

低

[11]

。IGFs对肌肉的营养作用是多方面的,在骨骼肌生长

和分化中,它首先促进骨骼肌细胞继而促其分化,这种作用主要由IGF21受体介导,IGF21受体的表达程度可影响骨骼肌对IGFs的敏感性,调整IGF促增殖或促分化效应。

2.1.2　睫状神经营养因子(CNTF)　CNTF是一种具有神

达变化规律及意义

长时程失神经支配骨骼肌功能重建疗效的关键在于,了解其结构改变和成肌分化过程。骨骼肌失神经后结构改变已有很多研究[13～15],而了解骨骼肌失神经后MyOD和Myf

-5表达的变化规律性为防治不可逆肌萎缩提供理论依据。

经营养功能的酸性蛋白质,近年来的研究发现它对肌肉也有营养作用,其作用途径可分为两个方面:一方面通过对肌肉的直接营养作用维持正常骨骼肌的形态和功能,参与神经肌肉损伤的修复。坐骨神经损伤后,大量的CNTF被释放,同α)的表时骨骼肌睫状神经营养因子受体α亚单位(CNTFRα的协同作用可能达量增加数十倍,这种CNTF和CNTFR

在神经肌肉损伤修复中具有重要作用。另一方面CNTF能改善去神经所致的骨骼肌萎缩和继发性功能丧失,现已有人开展了用CNTF防止骨骼肌去神经性萎缩的药效动力学研究。

2.1.3　碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)　bFGF存在于损

成肌调节因子MFs家族共有4个成员:MyOD、Myf25、Myo2

genin、MRF4,它们的共同结构包括一碱性氨基酸富含区及

其随后的螺旋-环-螺旋(bH2H)结构,它们在胚胎骨骼肌发生发育中起重要作用,其联合作用为诱导前成肌细胞分化发育形成肌纤维,其中MyoD和Myf25是成肌分化的决定因子[16],两者的作用都是诱导前成肌细胞分化为成肌细胞且可相互替代。Braun和Rudinick等[17～19]的实验证实,单独敲除MyoD基因的小鼠,出生时有正常的肌肉形成。单独敲除Myf25基因的小鼠尽管死于严重的脊柱和胸廓畸形,但也有正常的肌肉形成。联合敲除MyoD和Myf25基因的小鼠因无肌肉形成,出生即为死胎。MyoD和Myf25在胚胎发育中是早期表达的成肌调节因子。Cooper等[20]通过实验证实,小鼠骨骼肌再生时,肌卫星细胞激活早期表达MyoD和/或Myf25,随后所有增生肌卫星细胞均表达MyoD,因此My2

oD在成体骨骼肌被认为是激活态肌卫星细胞一个很好的标

伤的肌肉组织及营养不良小鼠肌肉细胞外基质,在纹状肌变性区域有着不同分布,RNAse保护实验显示bFGFmRNA在增殖细胞上表达而在开始分化时表达降低,这些均提示

bFGF可能对肌肉具有营养作用。许多离体及在体实验证

明bFGF是一种很强的促生肌细胞增殖的因子,在很低浓度

(1ng/ml)即有作用。另据Bishoff报道在众多生长因子中,

只有bFGF有促进单一培养的星形细胞增殖的能力。

2.1.4　血小板源性生长因子(PDGF)和表皮生长因子(EGF)　PDGF有三种存在形式:PDGF2AA、PDGF2AB和PDGF2BB。PDGFs来源于血小板,存在于肌肉组织的微血

记蛋白。骨骼肌失神经支配后,肌卫星细胞数量也发生明显改变,Rodrigues和Schmalbruch[21]在大鼠实验中观察到,失神经早期肌卫星细胞数量明显增加,随后快速下降,长期骨骼肌失神经支配导致的不可逆肌萎缩,肌卫星细胞库的耗竭,可能是一个重要原因[22],在失神经早期肌卫星细胞,通过MyoD和或Myf25途径激活,开始成肌分化过程,但在失神经条件下,肌细胞再生难以形成成熟的肌纤维,是一种无效再生过程,因此对长期失神经骨骼肌的治疗不可忽视肌卫星细胞库的保护[23]。

4　趋化素样因子(CKLF)对成肌细胞的促增殖作用

管系统,以特定的形式调节哺乳类骨骼肌成肌细胞增殖,其中PDGF2AB和PDGF2BB能通过PDGF2B受体促进C2细胞增殖,PDGF2BB作用最强,而PDGF2AA无此作用。EGF有促进成肌细胞增殖作用。EGF能和FGF、IGF21等共同促进

BC3H1成肌细胞增殖、C2细胞、骨骼肌星形细胞增殖和

分化。

2.2　激素类　胰岛素(insulin)主要通过影响肌肉的蛋白质

代谢发挥肌肉营养作用。离体及在体实验均表明胰岛素灌注促进肌肉蛋白质合成、抑制蛋白质分解代谢。生长激素

(GH)也是通过影响肌肉蛋白质代谢发挥肌肉营养作用。

趋化素样因子(CKLF1)[24]是近年来首次克隆的一个新的细胞因子,具有广谱的趋化活性和骨髓细胞集落刺激活性[25],以裸质粒DNA注射辅以电刺激,将人CKLF1真核表

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达质粒,导入小鼠骨骼肌后,CKLF1能促进小鼠骨骼肌细胞的再生[26],CKLF2是CKLF1的一种变异体,其蛋白质分子为完整的CKLF基因产物,活性研究表明,CKLF2能促进小鼠骨骼肌细胞C2C12的增殖和分化[27]。深入开展CKLF对骨骼肌增殖分化的作用,对于阐明骨骼肌细胞增殖分化的调节机制,以及对于某些肌萎缩性疾病的发病机制和临床治疗,具有深远的意义[28]。

5　肌卫星细胞移植对骨骼肌再生的作用

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[8]　黄汉伟,徐建光,顾玉东,等.人体肌卫星细胞培养的实验研

长期失神经支配的骨骼肌,肌卫星细胞含量下降,肌细胞核数量也下降,肌纤维变性坏死。当神经再支配时,由于肌卫星细胞耗竭,肌细胞再生能力下降,影响了骨骼肌功能的恢复。近年来,一些学者报道了应用肌卫星细胞移植促进骨骼肌再生的研究,Carlson等[29]用骨骼肌移植的方法,将骨骼肌再生和神经再支配结合在一起,使长期失神经支配的骨骼肌在神经修复后的疗效提高。Murry等[30]报道应用培养的肌卫星细胞移植修复发生梗塞的心肌细胞,实验研究获得较好的疗效。Dorfman等

[31]

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用4′62二脒222苯基吲哚标记的

自体肌卫星细胞移植到冻伤的肌肉中,证实了肌卫星细胞分化成,成熟的肌纤维。Irintcher等[32]用培养的肌卫星细胞移植到冻伤的骨骼肌中,可改善肌肉功能。这些研究均提示增加骨骼肌中的肌卫星细胞,能促进肌纤维的再生。有研究表明长期失神经支配导致的不可逆肌萎缩,尤其是四肢神经损伤所引起的四肢小肌肉萎缩,严重影响四肢功能,但这方面的治疗目前没有好的方法,因此对失神经支配骨骼肌萎缩的治疗应进行深入研究。

6　肌组织工程的应用前景

结构变化的实验研究[J].中国修复重建外科杂志,2002,16

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[16]　沈燕国,徐建光,顾玉东.成肌调节因子MyoD和Myf25在人

肌卫星细胞作为肌组织工程的种子细胞来修复瘫痪肌肉,以恢复肌肉动力的功能有广阔的前景和实用价值。目前,肌卫星细胞与Ⅰ型胶原凝胶复合研究较多,Ⅰ型胶原能促进肌卫星细胞贴壁,而且在体外能很好地促进肌卫星细胞分化,使肌卫星细胞融合的百分比增加。Okano等[33]将肌卫星细胞混合于Ⅰ型胶原溶液中,并置于37℃孵箱内,形成含肌卫星细胞的Ⅰ型胶原凝胶,在凝胶过程中,根据不同的模型铸成星状、管状或片状结构,体外培养发现,肌卫星细胞仍能在凝胶铸形中分化形成肌小管,但这一技术尚不成熟。目前研究较多的是肌卫星细胞的体外培养及增殖,将该细胞移植到体内的成肌效应目前研究甚少。因为肌组织工程技术距临床应用还有很大的差距,所以还需大量的研究工作来完善肌组织工程技术,为临床应用打下坚实的理论与实验基础。参考文献:

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作者简介:　赵志强,男,1973-12生,硕士.

[收稿日期:2003-09-04]

文章编号:　1007-6611(2004)01-0083-03

病理性网络使用的病因学研究进展

范　萌,　白培深　(山西医科大学第一临床医学院精神科,　太原　030001)

关键词:　精神障碍;　病理性网络使用;　网络成瘾;　病因学中图分类号:　R749.92　　文献标识码:　A

　　病理性网络使用(pathologicalinternetuse,PIU)也称“网络成瘾障碍

[1]

9.8%,成瘾者平均上网时间为每天229min。福州大学林

(Internetaddictiondisorder,IAD)”是由纽约市

绚晖[9]对298名学生志愿者测试,发现大学生周上网平均时间为10.56h,网络成瘾者有28名,占总数的9.6%。由于研究设计、样本大小及诊断标准不同,缺乏概念、方法上的一致性,造成报道PIU的发病率有很大的差异,但成瘾者大体分别如下:①多见于青少年;②男性多于女性;③社会地位和文化程度均较低,多为单身、失业或半失业者(如家庭妇女、退休人员、残疾人、学生);④网络依赖多发生在初次上网的一年内;⑤聊天室和网络游戏是使用最多的网络应用;⑥网络依赖者的性格多为自恃、敏感、掩饰、孤僻、善于抽象思维,并自诉抑郁、孤独和厌倦生活,自我评价低等[10]。

2　病因学解释

PIU病因尚未明了,目前的病因解释主要有:互联网的

精神病学家Ivan博士于1995年首次提出,用以描述那些整天只盯住电脑屏幕上网,而不顾家庭责任的网民。PIU的模式类似于病理性[2,3],具有破坏性,是一种包括耐受性增强,戒断症状(尤其是震颤、焦虑),情绪障碍(包括抑郁、焦虑等),和社会关系中断(数量减少或质量降低)等的精神障碍。其主要表现有:①对网络有一种心理上的依赖感,不断增加上网时间;②从上网行为中获得愉快和满足,下网后感觉不快;③在个人现实生活中花很少的时间参与社会活动及与他人交往;④以上网来逃避现实生活中的烦恼与情绪问题;⑤倾向于否认过度上网给自己的学习、工作、生活造成的损害[4]。

目前DSM2Ⅳ、ICD210及CCMD23[5]都没有将其作为一个的诊断,目前常用的鉴别标准是Young参照DSM2

[6]

Ⅳ中成瘾的鉴别标准修订的一个8题问卷,发表于美

影响、人格素质理论、行为学习理论。

2.1　互联网的影响

2.1.1　网络空间的特点　因特网不是一个现实的物理空

国心理学会104届年会上,被试得分大于5分时诊断为

PIU,此问卷在PIU研究中较常为研究者们采用。1　流行病学

间,而是一个“虚拟世界”,是一个无形的信息空间,它的使用能使人们从时间和空间的中解脱出来,从疾病、社会赞许效应中解脱出来,允许人们基于自己的兴趣加入感兴趣的群体进行思想交流、发布信息、学习、交友、谈判、购物等,而不是机械安排,改变了过去传统的人与人之间交往的方式。网上的身份是虚拟的、想象的、多样的和随意的,现实生活中的道德规范和社会规范的约束力在此削弱或失效,从而网上行为异于现实生活的行为,使现实与虚拟、人工经验与真实

研究表明在大学生人群中病理性网络使用的发病率[6,7]约为8%～13%,网上调查[8]表明在自愿填写调查问卷的来访网民中病理性网络使用发生率约为6%～13%。

Anderson[7]对8所大学的1302名大学生进行现场调查,成

瘾标准参照DSM2Ⅳ中成瘾物质依赖的诊断,成瘾率为

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