非甾体药物在骨骼肌损伤中的应用

李健，蒋华生，谭荣雄，蔡杰钦综述 魏波，黄春明审校

1.广东医科大学，广东 湛江 524000；

2.高州市人民医院，广东 茂名 525000

无论何种形式的骨骼肌损伤，骨骼肌修复都会经历炎症期、修复期以及重塑期三个时期。每个阶段对于骨骼肌的损伤修复都是必不可少的。肌肉损伤后，肌肉组织中的炎性细胞一过性增加，其通过清除损伤肌细胞碎片，从而提供肌再生的环境。整个过程存在复杂炎症介质的变化和细胞表型的改变。炎症是肌肉再生的关键[1]，其干预炎症的发生，进而减弱炎症细胞的持续募集和/或炎症介质的变化，与肌肉损伤修复功能有着密切关系[2]。非甾体药物在骨骼肌损伤修复过程中的应用会干扰骨骼肌修复过程。因此非甾体药物的应用对骨骼肌损伤修复是否有益和安全值得商榷。

1 非甾体药物与炎症反应

骨骼肌损伤修复是一个极其复杂的过程，涉及到骨骼肌细胞与炎性细胞间的交流。这种交流包括细胞接触间交流和细胞分泌的炎症介质交流。研究发现在骨骼肌再生的所有阶段，从激活的肌卫星细胞到成肌细胞的增殖和融合，直到肌管的新生和生长，巨噬细胞和肌源性细胞之间存在着持续联系，它们通过紧密的细胞表面接触建立广泛的细胞间联系[3]。炎症微环境中的炎症介质调节骨骼肌损伤修复是极其重要的。炎症微环境的改变或破坏可能对骨骼肌的修复是有害的。研究发现阻断巨噬细胞的浸润可延缓肌卫星细胞的增殖和分化并促进纤维化[4]。动物研究表明消除肿瘤坏死因子α、趋化因子及单核细胞趋化蛋白-1和/或其受体可以损害肌肉的功能恢复[5-6]。炎症对肌肉再生修复的重要性已经被证明是以促炎症和抗炎的巨噬细胞活动的形式分别协调卫星细胞的增殖和成肌细胞到肌管的融合[7-8]。因此炎症反应的强度、持续时间以及髓系细胞表型转换必须严格与骨骼肌再生修复的过程相协调是非常重要的。

骨骼肌损伤后面临的是疼痛问题。而对于骨骼肌损伤治疗，临床上常用的是非甾体药物和有抗炎特性的天然化合物。但非甾体药物的介入对于骨骼肌损伤的炎症反应的干扰会造成怎样的影响尚众说纷纭。研究表明非甾体药物干预下，急性损伤小鼠的脂质介质较不干预的发生显著变化，且提高了促炎巨噬细胞，降低抗炎巨噬细胞的百分比，说明干扰了微环境的脂质介质的产生会干扰促炎巨噬细胞和抗炎巨噬细胞积聚动力学[9]。这说明非甾体药物干扰炎症的发生，从而影响巨噬细胞的极化损害了骨骼肌再生修复功能。但对于非甾体药物通过哪些途径改变炎症微环境的炎症介质尚不清楚。但研究发现非甾体药物中的双氯芬酸在人体运动造成骨骼肌损伤前后给予，对血清肌酸激酶的变化有保护作用，减少了骨骼肌的损伤[10]。这说明了非甾体药物间也存在差异，可能还有潜在的机制来影响骨骼肌损伤修复。

有趣的是，年轻人和老年人对阻力训练和非甾体药物治疗的反应方面存在明显的差异，研究表明了大剂量的非甾体药物会损害年轻人的肌肉的大小和力量[11]；但在老年人群中显示了阻力训练和服用非甾体药物治疗能提高骨骼肌的质量和力量[12]。相关文献研究表明老龄人肌肉中的前列素E2(PEG2)水平较年轻人高，造成肌肉蛋白的分解大于合成的负增长。同时通过非甾体药物通过已建立的肌动蛋白和其他蛋白质的周转细胞因子来减少PGE2对蛋白合成的负面影响[13-14]。前面已说明非甾体药物物会造成肌肉损伤后炎症微环境的改变。这可能表明了非甾体药物在不同年龄的敏感性不同和抑制炎症反应影响了肌肉蛋白的合成与分解。出现不同的结果可能在这些年龄组中运动诱导的组织重构的机制基础上也存在明显的差异。研究发现具有明显不同的Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维组成的人骨骼肌，其PGE2的产生能力和受体不同。在衰老的骨骼肌中，PGE2的生产能力提高，受体水平下调[14]。这些说明了要关注不同类型肌纤维的损伤以及年龄对肌纤维的再生修复的本质影响。此方向深入研究或许能进一步阐述慢性肌肉萎缩的发生机制。

是否因为非甾体药物介入治疗的时间点与骨骼肌损伤修复过程达不到平衡才会出现不利的结果？研究表明非甾体药物酮咯酸在小鼠骨骼肌损伤74 h后干预对骨骼肌的新陈代谢和生物功能发生明显的抑制作用，这种抑制作用与浸润的炎细胞数量或其功能表型的变化无关，而是通过下调了几种细胞程序性死亡的外在途径的抗凋亡蛋白，伴随肌肉中Caspase活性增加，促进肌肉凋亡[15]。此发现说明了非甾体药物物不仅通过了干预炎症的反应来抑制骨骼肌损伤修复，还通过促进损伤的骨骼肌凋亡来进一步加重骨骼肌的损伤。但非甾体在骨骼肌损伤修复过程干预的时间点和非甾体的剂量对骨骼肌损伤修复研究仍未清楚。非甾体药物在急性肌肉损伤和慢性肌肉损伤的炎症反应存在相反的结果，究竟通过什么途径来影响骨骼肌修复的机制呢？不同的非甾体药物通过不同机制干预影响骨骼肌损伤修复的发展。目前对于骨骼肌损伤，临床上一般早期应用非甾体药物来缓解疼痛作用，促进早期活动，但相关研究都表明了非甾体药物的应用会削弱骨骼肌的修复能力，从而延迟骨骼肌的再生进程，会进一步加重骨骼肌纤维化、萎缩等退变，因此必须权衡缓解疼痛与骨骼肌损伤修复的利弊。

2 非甾体药物与肌卫星细胞

肌卫星细胞位于肌纤维的基膜和质膜之间，是居留的肌肉组织的干细胞，为肌肉的生长、维持、修复以及再生提供基础。在骨骼肌修复的阶段是离不开肌卫星细胞的激活、迁移、增殖和分化的。肌肉损伤不仅会激活邻近的卫星细胞，还能募集远处的肌卫星细胞迁移到再生部位[16]。在炎症环境的作用下，肌卫星细胞进行程序性增殖和分化修复损伤的骨骼肌[17]。任何环节被打乱都会影响的骨骼肌的再生修复。有文献报道超负荷肌肉中肌卫星细胞的耗尽会导致肌肉细胞外基质的积聚和成纤维细胞数量的增加[18]。因此一定数量储备的肌卫星细胞对于肌肉损伤修复极其重要。研究表明布洛芬以剂量依赖方式降低P130cas和Crk11的蛋白表达来抑制骨骼肌细胞的迁移和扩散，但不影响对细胞的存活率和凋亡率[19]。前列腺素E2/环氧合酶途径对肌卫星细胞极其重要，特别是前列腺素E2通过与EP4受体结合促进能有效地调节肌卫星细胞功能、增强再生和力量恢复[20]。非甾体药物正是通过抑制环氧合酶减少前列腺素E2的产生减少疼痛的发生，但研究也表明了非甾体药物局部灌注抑制离心运动损伤的人骨骼肌卫星细胞的增殖，同时也支持了环氧合酶途径对肌卫星细胞活动的重要性[18]。这都说明了非甾体药物在肌肉损伤修复方面对肌卫星细胞的表现出不利的作用。

非甾体类药物通过何种通路来影响肌卫星细胞的再生和分化尚不清晰。NOTCH信号通路对肌卫星细胞的增殖和维持是不可或缺的。NOTCH1、NOTCH2和NOTCH3在肌卫星细胞再生分别起着不同的作用。研究发现单一敲除NOTCH1或NOTCH2基因不会引起肌卫星细胞的数量变化。若同时敲除这两个基因会使肌卫星细胞数量耗竭严重影响小鼠肌肉再生功能并促进严重的纤维化。同时NOTCH1和NOTCH2会通过阻止肌卫星细胞的分化来维持增殖[21]。然而NOTCH3基因的缺失却会加快肌卫星细胞增殖和自我更新[22]。研究发现NOTCH信号通过不依赖cAMP/PKA的COX-2/PGE2/EP2信号通路促进人肌祖细胞的自我更新，抑制分化[23]。这观点和上述PGE2能促使肌卫星细胞增殖方面相一致，但对于促进肌卫星细胞分化却是有分歧的。有文献报道非甾体药物在损伤的人类骨骼肌再生过程中通过激活NOTCH信号通路增强肌卫星细胞活化和重塑作用[24]。这样的结果似乎与上述的结果出现截然相反的结论。综合分析可能是研究者造成骨骼肌损伤的程度不同而导致的。在肌纤维严重损伤和/或坏死的情况下，非甾体药物对骨骼肌损伤修复似乎是有益的。或许是因为非甾体药物能缓解过度的炎症反应来促进肌卫星细胞的增殖和分化。这也说明了非甾体药物在骨骼肌不同程度损伤的情况下或许能干预通过不同的优势通路或炎症抑制方法来进行损伤修复的表达，促进骨骼肌恢复。

3 非甾体药物与肌细胞外基质重塑

骨骼肌细胞外基质(ECM)被分成三个相互连接的层：包围整个肌肉的外膜、分隔肌肉束的肌周和包围单个肌肉纤维的肌内膜[25]。这三层的基质主要是交联分子构成的胶原蛋白以及许多其他结缔组织蛋白，如弹性纤维、蛋白多糖和不同的细胞类型[26]。骨骼肌的细胞外基质对力的传递和骨骼肌的被动弹性反应起着至关重要的作用。肌细胞外基质中的基质金属蛋白酶对肌细胞外基质重塑和组织损伤修复极其重要[27]。基质金属蛋白酶(MMP)是一大类酶，在许多组织的生理和病理过程中均具有活性。这些蛋白酶能够选择性降解细胞外基质的成分。在MMP家族中包括的骨骼肌酶参与组织重塑过程，在肌发生以及组织重塑和肌肉再生中起关键作用[28]。骨骼肌细胞外基质的结构、生化、细胞和功能变化导致肌肉力学性会随着年龄的增长而退化[29]。衰老过程中骨骼肌中MMP-1/TIMP-1的失衡会影响ECM代谢并导致胶原纤维增加，进而影响骨骼肌的质量和功能，并导致肌肉减少症的发生[30]。这一变化跟肌卫星细胞随着年龄的增长而功能低下是一致的。研究表明了在分化过程中，膜内的肌卫星细胞主动重塑其微环境，并受微坏境影响，在细胞膜间迁移增殖和分化，促进肌融合和肌管延长[31-32]。具有稳定的MMP-13表达能增强肌卫星细胞的迁移，而不会影响成肌细胞的成熟[33]。这都说明了肌细胞外基质对肌细胞再生重塑有重要的意义。

在骨骼肌损伤的情况下，细胞外基质遭到破坏后经过炎性细胞清除再重建能力对骨骼肌功能恢复有直接的影响。特别是对于骨骼肌大面积缺损采用细胞外基质支架介导肌肉组织再生重塑是再生医学的新方向。越来越多的动物实验正是对于大范围肌肉缺损可利用肌细胞外基质支架促进肌肉的快速修复是可行的[34-35]。研究表明dECM-MA/PLGA复合支架显着促进了人类肌肉祖细胞的细胞定向和肌管形成[36-37]。能协调肌卫星细胞定向迁移、增殖、分化来修复肌肉损伤说明可以促进肌肉快速修复。体外细胞外基质支架可以人为控制，一旦移植到体内后，必须要与肌纤维周围的微环境相互作用。但对于肌细胞外基质成分的复杂性及相应成分的功能是怎样的？现今仅了解其中小部分细胞外基质作用。研究发现肌卫星细胞能通过分泌MMP-13，促进肌肉再生、生长和成肌细胞运动[38]。特别是繁杂的基质金属蛋白酶间不同的功能对骨胳肌损伤修复究竟起到何种作用是值得进一步深究的。特别在骨骼肌修复过程中，无可避免要应用药物治疗，但药物的干预下对肌肉修复又会产生怎样的影响都是再生医学将来必须解决的问题。肌肉损伤后避免不了为了缓解疼痛服用临床常用的非甾体药物，但对肌细胞外基质的重塑产生何种影响呢？研究发现在啮齿动物研究发现非甾体药物阿司匹林的作用下改变宿主反应，减少肌细胞外基质重塑区域的肌肉再生和胶原的沉积，同时减少M2巨噬细胞和增加M1巨噬细胞的数量[39]。研究发现了双氯芬酸会影响正常愈合过程所需的MMP-2、MMP-3和MMP-13的水平，并且还会导致肌腱修复的中断[40]。这说明了非甾体类药物干扰了炎症反应和/或影响基质中酶类表达来影响细胞外基质的重塑。但不同的非甾体药物对细胞外基质组成成分生成是否影响尚有待进一步探索。

4 结语

在骨骼肌损伤后，非甾体药物能起到缓解疼痛的作用，但对骨骼肌损伤修复的利弊目前暂未有明确的定论。非甾体药物干扰了骨骼肌的炎症反应、肌卫星细胞的再生迁移和肌细胞外基质重塑来抑制骨骼肌损伤修复，但也发现与此相反的效果。因此不同的非甾体药物间是有区别的。它们在骨骼肌损伤修复过程中的利与弊以及相关机制作用尚可进一步探索。研究发现骨骼肌损伤程度与非甾体药物使用对骨骼肌损伤修复会出现截然相反的结果。对于何种程度的骨骼肌损伤使用非甾体药物治疗以及不同剂量的非甾体药物对骨骼肌损伤修复是有利的值得进一步研究。在以后的研究中，非甾体药物的种类、剂量以及不同程度的骨骼肌损伤方面上深入研究或许能正确评估非甾体药物在骨骼肌损伤的利弊关系。