人體骨骼肌(又稱橫紋肌)占體重的45%，它們是由數以千計且具有收縮功能的肌細胞組成。舉手投足，都是骨骼肌收縮的成果，對維持生命至關重要。

        然而，慢性炎癥性疾病通常會導致肌肉萎縮和收縮能力不足。盡管運動可能具有抗炎作用，但其潛在機制仍難以捉摸。

        北京時間1月23日，發表在《Science Advances》上的一項新研究中，來自美國杜克大學的研究團隊通過用實驗室培養的工程化肌肉證明，人體肌肉本身就具備一種天生的能力，能在運動時抵御慢性炎癥帶來的破壞性影響。

        炎癥本身并沒有好壞之分。當身體受傷時，最初的低水平炎癥反應可以清除細胞碎片，幫助組織重建。但當免疫系統會過度反應是，產生的就是導致損傷的炎癥反應，例如在一些新冠肺炎患者中引起致命的細胞因子風暴。此外，還有一些疾病會導致慢性炎癥，如風濕性關節炎和肌少癥，這些疾病會導致肌肉萎縮，并削弱其收縮能力。

        健康的骨骼肌具有強大的再生能力，通過激活、增殖和分化肌肉干細胞來應對輕微損傷，這一過程在很大程度上有助于局部和全身炎癥反應。尤其是干擾素γ(IFN-γ)這種重要的促炎細胞因子，已被證明與各種類型的肌肉萎縮和功能障礙有關。雖然之前對人類和動物的研究表明，通常情況下，運動可以幫助緩解炎癥的影響，但很難區分肌肉細胞自身在其中扮演了什么角色，及其如何與干擾素-γ等特定致病分子相互作用。

        研究通訊作者、杜克大學生物醫學工程系教授Nenad Bursac說：“在運動的過程中，機體發生了許多生物過程，但很難區分哪些系統和細胞在運動的人體內做了什么。我們已建立了工程化肌肉平臺，而且是模塊化的，這意味著我們可以按需混合和匹配各種類型的細胞和組織成分。在這種情況下，我們發現肌細胞能夠自行發揮抗炎作用。”

        為了證明肌肉能阻止干擾素γ的破壞力，該研究團隊轉向了他們的實驗室已經開發近十年的工程化肌肉平臺。此前，他們已經在皮氏培養皿中培育出可收縮且功能正常的人體骨骼肌，從那以后，該實驗室一直在通過向配方中添加免疫細胞和干細胞庫等方法改進其過程。

        在這項新研究中，研究人員將這些功能齊全的工程化肌肉浸泡在相對高水平的干擾素γ中7天，以模擬長期慢性炎癥的影響。正如預期的那樣，肌肉變小了，并失去了大部分力量。

        然后，研究人員再次使用干擾素γ，但這一次是通過一對電極刺激肌肉以模擬人體鍛煉的效果，并希望通過這一過程誘導一些肌肉生長。隨后，他們驚訝地發現，工程化的人體肌肉幾乎完全阻止了慢性炎癥的影響。它抑制了肌細胞中的一種特定分子途徑，而用于治療風濕性關節炎的兩種藥物托法替尼和巴利替尼恰好阻斷的是同一條具有抗炎作用的途徑。

        研究第一作者、Bursac實驗室博士后研究員Zhaowei Chen說：“我們的研究不僅證實了干擾素γ主要通過一種特定的信號途徑發揮作用，還表明運動的肌肉細胞可以直接對抗這種促炎癥信號，而不依賴于其他細胞類型或組織。”

        Bursac說：“當運動時，肌細胞直接對抗由干擾素γ誘導的促炎信號，這是我們沒有預料到的。這些結果表明，工程化肌肉在發現疾病的新機制和潛在治療方法具有寶貴的價值。有一種觀點認為，最佳的運動水平和方式可以對抗慢性炎癥，同時不會給細胞造成過度壓力。也許通過我們的工程化肌肉，可以幫助驗證這種觀點是否正確。”

        參考資料：

        1.https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabd9502