當肌肉發生撕裂，肌肉內的干細胞就會進行修復。這種情況不僅發生在嚴重的肌肉萎縮疾病中，在日常生活中的肌肉拉傷情況，肌肉干細胞也會自我修復。這些肌肉干細胞是無形的發動機，在肌肉損傷后驅動組織的生長和修復。但是當我們年老體弱時，就會失去很多肌肉，而我們的干細胞似乎也不能像年輕時一樣發揮作用。目前在實驗室培養肌肉干細胞，然后用它們來治療性地替代受損的肌肉，一直是令人沮喪的難題。

近日，來自澳大利亞莫納什大學和荷蘭烏特勒支大學醫學中心的研究人員發表了一項新的研究，他們發現了一種觸發肌肉干細胞增殖和愈合的因子，在嚴重肌肉損傷的小鼠模型中，注射這種天然存在的蛋白NAMPT，可使肌肉完全再生，并在嚴重肌肉創傷后恢復正常運動。相關研究結果發表在《Nature》期刊上。

在這項研究中，研究人員研究了斑馬魚骨骼肌的再生。由于斑馬魚的繁殖速度快，更容易進行試驗操作，而且它至少有70%的基因與人類共享，所以斑馬魚迅速成為研究干細胞再生的首選動物模型。斑馬魚是透明的，更方便科學家觀察活體肌肉中發生的再生過程。

通過研究遷移到斑馬魚的肌肉損傷處的細胞，研究人員發現了一組稱為巨噬細胞的免疫細胞，它們似乎在觸發肌肉干細胞再生方面發揮作用。巨噬細胞是蜂擁到體內任何受傷或感染部位的細胞，清除碎片并促進愈合。研究人員表示，他們看到的是巨噬細胞緊緊擁抱著肌肉干細胞，然后肌肉干細胞開始分裂和增殖。一旦它們開始這個過程，巨噬細胞就會繼續前進，然后擁抱下一個肌肉干細胞，很快傷口就會愈合。

長期以來，人們一直認為體內存在兩種類型的巨噬細胞：一種是迅速移動到損傷處并清除碎片的巨噬細胞，另一種是來得比較慢的巨噬細胞，并在周圍停留較長時間進行清理。

該研究發現，其實在受傷部位有8種遺傳上不同的巨噬細胞，其中的一種類型尤其是“擁抱專家（cuddler）”。進一步調查發現，這種感情豐富的巨噬細胞會釋放出一種名為NAMPT的物質。通過將這些巨噬細胞從斑馬魚身上移除，并將NAMPT添加到水族館的水中，可以刺激它們的肌肉干細胞生長和愈合，“有效地取代了對巨噬細胞的需求”。

重要的是，近期的實驗將含有NAPMT的水凝膠貼片放入嚴重肌肉萎縮的小鼠模型中，導致了研究人員所說的受損肌肉的顯著替換。目前，研究團隊正在與一些生物技術公司討論將NAMPT引入臨床試驗，以便利用這種化合物治療肌肉疾病和損傷。

肌衛星細胞（Myosatellite cell）是一類肌肉組織駐留干細胞，通常情況下處于靜止狀態。肌肉損傷時，衛星細胞在相關信號誘導下迅速增殖和分化，實現骨骼肌再生。長期以來，由于無法可視化傷口內復雜的細胞間作用關系，因此無法明確這些誘導肌肉干細胞增殖或分化的信號來源。本次研究中，Currie教授團隊利用斑馬魚肌肉損傷模型，實現了在整個修復過程中，實時捕捉損傷后衛星細胞和先天免疫系統之間的相互作用。該研究發現在創傷內“駐留”著一個特定的巨噬細胞子集，為干細胞增殖建立了一個短暫而特異的微環境。通過單細胞測序鑒定出這些“駐留”巨噬細胞分泌的增殖信號，其中包括細胞因子煙酰胺磷酸核糖轉移酶(NAMPT，在人類中也被稱為visfatin或PBEF)。實驗證實，巨噬細胞通過分泌NAMPT作用于肌肉干細胞上表達的C-C motif趨化因子受體5 (CCR5)，促進肌肉干細胞的增殖，為肌肉再生提供必要條件。本研究表明，巨噬細胞除了具備調節免疫反應的能力外，其特定的子集還能提供一個短暫的干細胞活化微環境，控制肌肉干細胞介導的修復過程。

總之，本文鑒定出一類Mmp9+巨噬細胞亞群，其在肌肉損傷時迅速響應并長時間駐留在傷口，通過分泌NAMPT作用于肌肉干細胞，促進肌肉干細胞的增殖，參與再生。

參考文獻：

Dhanushika Ratnayake et al. Macrophages provide a transient muscle stem cell niche via NAMPT secretion. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03199-7.