肌肉细胞自己的创可贴

 

在人体的各种细胞当中,肌肉细胞可能是任务最繁重的,因为作为动物,人总是处于活动之中,特别是心脏,可以说是一息尚存,跳动不止。因此肌肉细胞也是人体细胞里面最容易受伤的细胞,例如人的剧烈活动,就常常导致一些肌肉细胞受到破损,而很多的疾病,也正是以肌肉细胞受伤为最主要的病理因素,例如所谓肌肉营养不良性疾病。

肌肉营养不良性疾病包含约50种临床疾病,这些疾病总是侵袭人体的肌肉细胞,特别是四肢的肌肉,常常导致患者不得不在轮椅上度过余生。更为严重的则是侵袭心脏的肌肉细胞,成为非常凶险的致死性疾病。

在所有这些不利的情况之下,肌肉细胞也不是完全被动地承受,生命进化的奥妙使得肌肉细胞也发展出一定的防护手段,能够在一定程度上修复自己随时可能受到的破损,可以说肌肉细胞也具有自己的创可贴。

肌肉细胞给自己贴上创可贴的过程只需要1030秒,并不输于熟练的护士。现在人们已知的基本过程是这样的:一旦人体出现了伤口,就激发了受伤处肌肉细胞钙离子的导入,使得该处的钙离子水平升高。这种钙离子水平的升高构成一个信号,触发了肌肉细胞通过胞吐作用分泌大量的小泡,这种小泡积累到一定程度,就可以把伤口处的细胞熔合在一起,特别是和血细胞膜熔合在一起,从而在伤口处构成一个补丁,阻止了肌肉细胞受到进一步的侵害。

在上面的小泡熔合过程当中,非常重要的角色是属于所谓SNARESNAP蛋白质家族的一些成员,这两种蛋白质在神经传导过程中的小泡熔合过程里面也扮演了重要角色。其中一种称为突触标记蛋白的蛋白质,具有2个特别的能够沾接到细胞膜的主要成分-磷脂上面的位点,而这种沾接过程是依赖于钙离子的触发的,这就使得这种蛋白质能够成为很好的钙离子感受器。

最近美国爱荷华大学的科学家们又发现了一种新的称为dysferlin的蛋白质,同样在肌肉细胞打补丁的过程当中,扮演极其重要的角色,特别是发现这种蛋白质的缺乏,直接导致了很多种肌肉营养不良性疾病。

Dysferlin是在肌纤维膜以及胞浆小泡里面发现的。研究人员为了确证dysferlin的功能,首先找到负责给这种蛋白质编码的基因,然后运用分子生物学技术,对小鼠的相应基因制造点突变,也就是在基因的整个DNA序列当中,在某些编码位置改变本来的编码内容,类似于在一封书信里面篡改几个字,这对于书信来说可能导致内容的完全变化,而对于基因来说,就导致其根本不能制造相应的蛋白质。这就使得该小鼠一生下来就完全没有制造蛋白质dysferlin的能力。然后再把正常小鼠和这种有缺陷的小鼠的肌肉细胞都用激光进行人为损害,再比较它们在受到损害时所进行的修补过程,赫然发现有缺陷的小鼠具有人的肌肉营养不良性疾病的相应症状,而不能顺利地完成肌肉细胞自我修补的任务。

进一步的研究表明,与dysferlin蛋白相应基因处于染色体2p13的位置上,这个位置的点突变,正是两种肌肉营养不良性疾病的根本原因。这两种疾病分别是肢-带型肌肉营养不良症的2B型和三浩氏远端肌肉病变,它们在临床上的差异与基因点突变的具体位置并没有特别的相关性,这表明只要缺乏dysferlin,就会在肌肉细胞进行自我修补时,小泡只能堆积起来,而无法完成细胞熔合的过程,使得肌肉细胞完全丧失自我保护,而会进行性地受到进一步的损害。然后在临床上,这两种疾病的患者会出现下肢近端的肌肉群无力,有时会是不对称的,然后上肢也开始出现无力现象,特别是二头肌的无力最为明显,不过很少侵袭到肩带肌肉群,也几乎不会侵袭到心脏,关节等身体其他部位。

此前一般认为肌肉营养不良性疾病与肌萎糖蛋白复合体有关。这个复合体横跨于肌纤维膜之间,并且把细胞内部结构和其外部环境联结起来,该复合体能够在肌肉细胞进行收缩和松弛时,很好地吸收相应的机械变形,从而对肌肉结构具有很好的稳定性作用。显然只要这个复合体当中的任何功能蛋白质出现了任何的遗传性的突变,都可能导致肌肉的失能,乃至病变。

但是最新的研究表明,缺乏Dysferlin并不导致肌萎糖蛋白复合体的失能,也没有导致肌纤维膜的失稳,这说明dysferlin的功能应该与肌萎糖蛋白复合体无关。实际上,最终发现dysferlin是参与了与钙离子相关的膜修复过程。在用激光损害的离体肌肉细胞里面,胞吐过程生成的小泡里面就含有dysferlin,而一旦出现伤口,只有正常的具有dysferlin的肌肉细胞能够在钙离子的诱发下迅速地重新组织肌纤维膜,进行常规的肌肉细胞自我修复;而不能制造dysferlin的缺陷小鼠的肌肉细胞,则无论如何都无法启动肌肉细胞的自我修复过程。这清楚地表明了dysferlin蛋白质在肌肉细胞给自我贴上创可贴时的关键作用,也表明了这种肌肉营养不良性疾病里面,真正的病理因素不是在于肌萎糖蛋白复合体的失能,而是在于蛋白质dysfrelin的缺乏,而这种蛋白质的缺乏则可以追溯到相应基因所发生的遗传突变。

看来,科学家们不仅是发现了神奇的肌肉创可贴的新的秘密,更加重要的意义,还是在于发现了给人类制造了重大痛苦的肌肉营养不良性疾病的新的病理真相,这就使得人们有可能在将来通过革命性的基因治疗的方式,来彻底地消除相关疾病。