本文點評 | 章海兵 (營養健康所研究員)
莫 瑋 (廈門大學教授）
北京時間2020年8月24日，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（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在線發表題為「Myofiber necroptosis promotes muscle stem cellproliferation via releasing Tenascin-C during regeneration」的研究成果。該研究首先發現在肌纖維細胞中阻斷細胞壞死的發生會破壞肌肉的修復能力，進一步發現壞死的肌纖維能夠釋放促肌肉乾細胞增殖的因子。
程序性細胞壞死（necroptosis，以下簡稱細胞壞死）是一種依賴於RIPK1和RIPK3激酶活性的細胞死亡方
【1-4】。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行蛋白MLKL
【5-6】。磷酸化的MLKL（p-MLKL）發生寡聚化並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
【7-10】。
敲除細胞壞死關鍵蛋白MLKL或者RIPK3的表達並不影響小鼠的發育
【11-13】。傳統上普遍認為，過度的細胞壞死會通過釋放損傷相關分子模式(damage-associatedmolecular patterns, DAMP)引起大量炎症反應，介導免疫因子風暴導致的免疫性損傷等有害的病理反應
【14-17】。因此細胞壞死一直被認為扮演著對機體有害的角色。然而，
在生理條件下發生的細胞壞死所釋放的胞內分子是否含有有益於機體維持穩態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。肌肉組織在損傷後會迅速啟動被肌纖維包裹的肌肉乾細胞(musclestem cells, MuSCs)的激活、增殖和分化，進而形成新的肌纖維細胞在數天之內快速完成修復。因此，肌肉組織是用於研究成體組織損傷後修復的極佳模型。在肌肉損傷修復過程中，肌肉乾細胞的激活擴增受到微環境中多種因素的調控
【18】。
肌纖維的細胞壞死是否參與損傷後修復，以及壞死所釋放出來的因子是否構成促肌肉乾細胞增殖的微環境都是未知的。
北京時間2020年8月24日，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（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在線發表題為「Myofiber necroptosis promotes muscle stem cellproliferation via releasing Tenascin-C during regeneration」的研究成果。該研究首先發現在肌纖維細胞中阻斷細胞壞死的發生會破壞肌肉的修復能力，進一步發現壞死的肌纖維能夠釋放促肌肉乾細胞增殖的因子。利用生物化學純化結合質譜分析，研究人員發現
損傷後的肌纖維細胞瞬時高表達細胞壞死關鍵蛋白RIPK3和MLKL，發生依賴於p-MLKL的細胞壞死；壞死的肌纖維細胞同時上調Tenascin-C (TNC)蛋白的表達並在MLKL介導的細胞膜破裂後將TNC釋放到肌肉乾細胞的微環境中。TNC通過其N端的EGFL結構域結合併激活肌肉乾細胞的EGFR受體，促進肌肉乾細胞的增殖，推動修復。
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，繼而發現Mlkl-/-成體小鼠的骨骼肌在損傷後修復有明顯障礙。RIPK3和MLKL蛋白在正常的肌纖維細胞中表達量極低，但在損傷後表達量顯著上調；同時MLKL被高度磷酸化，表徵著細胞壞死信號通路的激活。而後肌肉乾細胞大量增殖，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，肌肉乾細胞增殖受阻。體外幹細胞培養實驗發現，誘導發生壞死的肌肉細胞可以釋放直接促進肌肉乾細胞增殖的因子，且擴增的肌肉乾細胞保持著乾性。通過生物化學純化的方法結合質譜分析，研究人員鑑定到一種主要的促增殖因子—— Tenascin-C (TNC)，它的N端EGFL結構域能夠結合併激活肌肉乾細胞表面的表皮生長因子受體(EGFR)，從而促進肌肉乾細胞的增殖。而後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，而在損傷後的肌纖維細胞中瞬時高表達，該過程依賴於MLKL誘發的程序性細胞壞死的發生；TNC-EGFR這一軸心對於激活肌肉乾細胞擴增扮演著重要角色。
綜上，在肌肉損傷修復過程中，肌纖維細胞通過發生細胞壞死，在死亡的同時高表達有益於組織修復的TNC，為肌肉乾細胞的增殖提供了有利的微環境。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幹細胞增殖，進而推動組織修復，提供了重要的依據。
分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）的
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。研究過程中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助。該項研究受到了來自中科院、國家自然科學基金委、科技部等的經費支持，以及分子細胞科學卓越創新中心的動物實驗技術平臺、細胞分析技術平臺，以及國家蛋白質科學研究（上海）設施等多部門提供的技術支持。
圖1
原文連結：https://doi.org/10.1038/s41422-020-00393-6
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細胞死亡是多細胞生物體的基礎性生命活動，在個體發育、組織穩態以及免疫調控等過程中具有至關重要的作用。人類大多數疾病從根本上說歸因於細胞死亡異常（過多或過少），包括組織損傷、病毒感染，腫瘤，自身免疫疾病，神經退行性疾病等。細胞程序性壞死（Necroptosis）是近年發現的一種新型的受基因調控的炎症性細胞死亡形式，通過關鍵調控蛋白RIPK1、RIPK3形成的壞死小體介導MLKL蛋白的磷酸化及聚合，轉運至細胞膜打孔並最終導致細胞壞死的發生。大量研究表明細胞程序性壞死導致的細胞死亡及炎症反應在發育、缺血性損傷以及多種神經退行性疾病等中具有重要作用，但其在肌肉損傷及修復中的作用還未有報導。中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）孫麗明團隊和胡蘋團隊在CellResearch發表題為「Myofiber necroptosis promotes muscle stem cell proliferation viareleasing Tenascin-C during regeneration」的論文。該研究發現肌肉組織受到急性損傷後，肌纖維細胞發生RIPK3/MLKL介導的細胞程序性壞死，進一步通過構建肌纖維細胞特異性敲除MLKL小鼠證實MLKL的缺失導致小鼠的肌肉損傷修復缺陷，肌肉乾細胞增殖受阻。機制研究發現肌纖維細胞在肌肉損傷修復過程中發生細胞程序性壞死，通過釋放肌腱蛋白C（Tenascin-C，TNC），結合併激活肌肉乾細胞表面的表皮生長因子受體(EGFR)促進肌肉乾細胞的增殖。綜上所述，
該項工作解析了細胞程序性壞死參與肌肉損傷修復過程的新機制，為更全面認識和理解細胞程序性壞死的生理病理意義提供了基礎。
細胞的死亡對於無論單細胞還是多細胞生命體而言都是很重要的生命過程，特別是在細胞精密調控下發生的細胞程序性死亡一直以來都是大家關注的熱點問題。目前所認識到的程序性死亡方式，包括凋亡、程序性壞死、焦亡、鐵死亡等。隨著一系列如RIPK3,MLKL等關鍵蛋白的發現，大家對於程序性壞死（necroptosis）的了解呈現一個爆炸式地增長。所謂：少則得，多則惑，其出彌遠，其知彌少。
關於細胞程序性壞死以及在這條通路上關鍵的蛋白，它們的生理功能，我們所知不過冰山一角。程序性壞死在多細胞生命體中的意義，大體來說有兩方面：一方面，是通過死亡清除帶有危險信號的細胞，包括：基因組不穩定，病毒感染等等;另一方面，通過死亡過程中釋放的免疫原性物質（細胞內容物）和信號因子（腫瘤壞死因子，白介素家族等），去招募各類免疫細胞，發揮免疫系統的功能，這在一定程度上是對於機體有益的事，但常常會由於過度的免疫激活導致各種疾病。
孫麗明研究員和胡蘋研究員的工作嘗試從不同的角度去看待死亡過程中釋放的物質，看到MLKL對於幹細胞再生和組織修復過程的重要性，向我們展示了生命的涅槃重生，新穎的角度充分展現了科學研究的魅力所在。
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