第２９卷第５期２００９年ｌＯ月健康研究ＨｅａｌｔｈＲｅ８ｅａｒｃｈＶ０１．２９Ｎｏ．５０ｃｔ．２００９
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骨骼肌卫星细胞研究进展
吴啼，陆耀飞
（上海体育学院运动科学学院，上海２００４３８）
摘要：文章从骨骼肌卫星细胞的生长发育过程到自我更新再到衰老缺失、以及与生长因子的关系进行了综述，讨论了骨骼肌卫星细胞在细胞和分子水平的调节机制。为骨骼肌损伤修复提供了深入的理论依据。关键词：骨骼肌；生长修复；卫星细胞；激活；增殖分化
中图分类号：Ｇ８０４．５文献标识码：Ａ文章编号：１００８—４８９４（２００９）０５一０３９７一０５
卫星细胞是位于基膜与肌膜之间未分化的成肌
细胞，但与在发育过程中融合的成肌细胞不完全相
同，其命名就是在它们与肌纤维在解剖结构上的关
系得来的。在通常情况下，卫星细胞处于静息状态，
当机体受到损伤或者外力作用时，骨骼肌卫星细胞
可以被激活。激活后的卫星细胞传代后产生肌源性
细胞，或称为成肌细胞，经过多次传代后最终分化融
合，形成多核肌管。经典的骨骼肌卫星细胞理论的
提出距今已有４８年的历史…，本文从骨骼肌卫星细
胞的生长发育过程、自我更新、衰老缺失、以及与生
长因子的关系等方面进行了综述。
１卫星细胞的起源
在很长一段时间里，人们都认为卫星细胞是骨
骼肌的定向祖细胞，负责骨骼肌的生长与损伤后的
再生。
骨骼肌的发生包括肌肉前体细胞的生成和前体
细胞的分化、成熟。肌肉前体细胞存在于体节中；体
节为轴旁中胚层的来源。随着体节的成熟，生肌祖
细胞只限于生皮肌节，位于体节的背外侧。由肌原
皮肌节分化成最初的肌纤维，从而形成了骨骼肌。随后，在骨骼肌的发育过程中，生皮肌节的中央部引
起了Ｐａｘ３和Ｐａｘ７的表达，并贯穿了胚胎发生的整
个过程旧ｏ。
胚胎发育后期，在肌纤维周围的细胞可以表达
Ｐａｘ７【３］。通过条件性基因敲除（Ｃｒｅ／ｌｏｘＰ）实验发现
骨骼肌卫星细胞由体轴下表达Ｐａｘ３的细胞引起。
与此同时，大量的群旁细胞（ｓｉｄｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ８，ｓＰ）也
来自体轴下的体节并可能与卫星细胞来自于相同的
祖先Ｈ１。
２卫星细胞的激活
在成体的肌细胞中，卫星细胞处于静息状态，而
不进行有丝分裂，即使在某些特定的情况下，也只有
有限的基因表达和蛋白合成。然而，当受到外界刺
激时，诸如损伤、牵拉或者肌肉萎缩引起的病变时，
卫星细胞却能够被激活”－。
在静息状态和增殖的过渡时期，到底是什么因
素引起了卫星细胞的激活，至今没有明确的研究结
果。细胞内在的信号可能由细胞膜内的ｌ一磷酸一
鞘氨醇（ｓｐｈｉｎｇｏｓｉｎｅ－１－ｐｈ０８ｐｈａｔｅ，Ｓ１Ｐ）引起。Ｓ１Ｐ
是细胞膜磷脂代谢的中间产物，是卫星细胞进入细
收藕日期：２００９一０５—２８
作奢简介：吴埽，（１９８５一），女，江苏苏州人，硕士生，研究方向：运动生理学。
万方数据３９８健康研究２００９年
胞周期和骨骼肌的再生所必需的旧１。
外界对于肌纤维的机械牵拉会引起大量的细胞
内信号转导，包括Ｎ０的合成，继而引发了肝细胞生
长因子（ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＨＧＦ）的释放，从而
引起了卫星细胞的激活，这意味着ＨＧＦ的受体ｃ—
ｍｅｔ可能是卫星细胞激活早期的表达基因¨ｏ。ＮＯ
还促进了雌激素抑制剂（Ｆｏｌｌｉｓｔａｔｉｎ）的表达＂１，它可
以对抗肌肉生长抑制素（Ｍｙｏｓｔａｔｉｎ），而肌肉生长抑
制素是静息状态下的卫星细胞表达的骨骼肌形成的
负向调节因子，对肌卫星细胞具有最典型的既抑制
增殖又抑制分化的双重负性作用，能调高细胞周期
蛋白（ｃｙｃｌｉｎ）依赖性激酶的抑制物表达，导致这种
激酶表达的下降，故肌卫星细胞产生Ｍｙｏｓｔａｔｉｎ后即
处于静止期，从细胞周期中Ｇ期的Ｇ０到ｓ期都被
抑制，并从细胞周期中撤出，结果肌细胞的大小和数
目均无增加。因此，Ｆｏｌｌｉｓｔａｔｉｎ可能导致卫星细胞退
出静息状态。
细胞微环境中的生长因子是第三类激活卫星细胞的因素。事实上，成纤维细胞生长因子（胁ｒｏｂｌａｓｔ
ｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＦＧＦ）能够引发ＭＡＰＫ信号转导，而
ｐ３８０【／ＢＭＡＰＫ信号可以激活卫星细胞并调节卫星
细胞的静息状态。有关ｐ３８ｄ突变体的分析发现细
胞周期延迟退出并选择性地表达了细胞周期调节因
子。由于细胞的持续增殖并且缺少生长抑制的反
馈，ｐ３８ａ突变体表现出成肌细胞增殖能力的增
加ｐ１。目前需要进一步研究的是植入ｐ３８Ｑ突变体
后，处于再生状态下的骨骼肌中已经被激活的卫星
细胞是否能够再次回到静息状态下。
将离体的肌纤维作为细胞激活前的研究模型，
研究发现静息状态下的卫星细胞可以表达ＣＤ３４。
卫星细胞激活早期的特征是随着ＣＤ３４的转录下调
而发生选择性的剪切，因此可以认为ＣＤ３４维持了
卫星细胞的静息状态。在Ｍｙｆ－５受体小鼠体内发
现，所有的卫星细胞可以表达Ｂ一半乳糖苷酶（Ｂ－
ｇａｌａｃｔｏｓｉｄａｓｅ），它是Ｍｙｆ５激活的标记，表明静息的
卫星细胞向成肌细胞定向发展。在标记了的卫星细
胞中还发现了Ｍ－ｃａｄ，这说明Ｍ—ｃａｄ也是卫星细胞
的特异性标记物。因此，可以认为ＣＤ３４，Ｍｙ巧和Ｍ—
ｃａｄ维持了卫星细胞的静息状态。
数据显示，在成人的造血系统中，ｃＤ３４的表达
标志着细胞的自我更新或者进入了分化过程¨…。
在骨骼肌中，截短型的ＣＤ３４在静息细胞转化为成肌细胞时与Ｍｙｆ５和Ｍｃａｄ一起表达，在此过程中，
缺失了ＭｙｏＤ，成肌素和ＭＲＦ４的表达会导致Ｍｙｆ５无法引起细胞的分化…。。
转录因子Ｐａｘ家族（ｐａｘｌ－９）在胚胎发生时期调
节不同细胞系的发育与分化过程中起着重要的作
用。Ｐａｘ７以及与之密切相关的Ｐａｘ３在氨基酸序列
上几乎相同，并且在胚胎发生时期的表达类型有着
部分重叠。显而易见的是，Ｐａｘ３在调节依赖于
ＭｙｏＤ的肌形成过程中必不可少。
ＭｙｏＤ是调节骨骼肌分化的关键因素，ＭｙｏＤ属
于生肌调节因子（ＭｙｏｇｅｎｉｃＲｅｇｕｌａｔｏｒｙＦａｃｔｏｒｓ，ＭＲＦｓ）
蛋白家族，具有碱性螺旋一环一螺旋（ｂＨＬＨ）结构域。
ＭｙｏＤ是骨骼肌形成的最早标志物，它只在激活的卫
星细胞中表达，能将多种类型细胞转化为成肌细胞，
并促使成肌细胞融合为肌管，而在静息状态下的卫
星细胞中没有表达。在骨骼肌表达的生肌调节因子
称为ＭｙｏＤ基因家族。肌卫星细胞的激活和分化受
ＭｙｏＤ家族的ｂＨＬＨ转录因子调节¨“。ＭＲＦ８包括
ＭｙｏＤ、Ｍｙｆ５、Ｍｙｏｇｅｎｉｎ和ＭＲＦ４。其中ＭｙｏＤ、Ｍｙ６
决定着肌卫星细胞是否能激活并具有成肌特性，而
Ｍｙｏｇｅｎｉｎ和ＭＲＦ４则发挥着调节卫星细胞终末分化
为肌纤维的功能。处于静止状态的肌卫星细胞不能
检测到生肌调节因子的表达。当卫星细胞激活后开
始分裂、增殖、分化，ＭｙｏＤ家族陆续表达，增殖的卫
星细胞相互融合，形成肌管。ＭｙｏＤ被认为是激活
肌卫星细胞一个很好的标记蛋白。
３卫星细胞的自我更新
被激活之后，卫星细胞将离开原来的位置，移到
基膜之外，开始细胞周期，同时表达Ｐａｘ７和ＭｙｏＤ。
卫星细胞激活后逐步形成骨骼肌纤维，经过了多次
的分化，将使得Ｐａｘ７下调，表达肌细胞生成素，分化、融合，形成多核肌管¨。。
一部分成肌细胞会维持Ｐａｘ７的表达，逐渐减少
其他标志物的表达，最终退出细胞周期¨“。在过去
的研究中，希望能够找出卫星细胞自我更新的直接
信号通路，以及究竟是所有的还是只有其中一部分
具有自我更新的能力。早期使用Ｍｙｆ５受体小鼠的
实验中发现，骨骼肌卫星细胞是干细胞和定向祖细
胞的非均质混合物。
４卫星细胞的增殖与分化
卫星细胞的生肌潜力主要由Ｐａｘ基因的表达、
万方数据第５期吴埽，陆耀飞：骨骼肌卫星细胞研究进展３９９
生肌调节因子的相继激活以及Ｐａｘ３／７的再表达所
决定。ＭＲＦｓ在肌形成过程中是必不可少的，而
Ｐ缸７也是维持卫星细胞的自我更新与发育所必需
的。Ｐａｘ３在静息状态下的卫星细胞中有表达，在大
部分成肌细胞激活后也能被测得。Ｐａ】【３和Ｐａｘ７在
生肌因子（诸如ＭｙｏＤ等）激活过程中起着类似的作
用，然而，只有Ｐａｘ７具有抗凋亡的功能¨“。生肌调
节因子和ＭＲＦ４并不能维持卫星细胞的发展，然而，
在肌管和肌纤维形成过程中却是必需的。有实验表
明，缺乏生肌调节因子会导致骨骼肌生长受阻并无
法形成肌纤维¨“。
参与骨骼肌损伤修复的卫星细胞增殖／分化的
正确调控对创伤修复有重要意义。多种信号转导通
路在此过程中发挥作用，不同的生长因子通过不同
的信号转导通路抑制或诱导成肌细胞的定向分化。
Ｐａｘ７和各种生长因子作为内源性刺激影响着肌卫
星细胞的增殖和分化，从而在某种程度上改变骨骼
肌纤维组成。
Ｐａｘ基因是一个重要的发育调控基因家族，是
一类进化上高度保守的基因家族，可以编码核转录
因子并在哺乳动物发育调控的过程中得到证实¨引，
其中Ｐａｘ３和Ｐａｘ７参与肌卫星细胞的表达过程。
Ｐａｘ７的表达参与所有横纹肌的构成，不仅在成肌细
胞融合成肌管时，还存在卫星细胞的形成过程中是
鉴定肌卫星细胞的重要标志。但Ｐａｘ７是否与肌卫
星细胞的激活和成肌细胞的特化有关还有待研究。
调节肌卫星细胞激活、增殖、分化的生长因子主
要有胰岛素样生长因子１（ｉｎｓｕｌｉｎ－ｌｉｋｅｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ
１，ＩＧＦ．１）、成纤维生长因子（６ｂｒｏｂｌａｓｔｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＦＧＦ）、表皮生长因子（Ｅｐｉｄｅ珊ａｌｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＥＧＦ）、肝细胞生长因子（ｈｅｐａｔｏｃｙｔｅｇｍｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＨＧＦ）、血小板源性生长因子（Ｐｌａｔｅｌｅｔｄｅｒｉｖｅｄｇｍｗｔｈｆａｃｔｏｒ，ＰＤＧＦ）、转化生长因子（Ｔｒａｎｓｆｏｍｉｎｇｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ。ＴＧＦ）等。ＩＧＦ－ｌ不仅可促使细胞分裂增殖，进
而修复损伤部位，还可影响生肌调节因子的功能，从
而在肌肉修复中起着重要作用。给细胞注射ＩＧＦ－ｌ，
可引起卫星细胞增殖的提高和肌肉数量的增加Ⅲ。。
ＦＧＦ是由发育中的组织细胞自身表达的，对卫星细胞
的增殖能力最强，且表明其增殖能力在达到最佳状态
后保持不变，并不随浓度的增加无限增大¨“。ＨＧＦ
是卫星细胞有力的促分裂剂和趋化剂。它可以促进
ＤＮＡ的合成、抑制细胞的分化；从而引起细胞群形状的改变，最终导致更多肌纤维的形成。ＰＤＧＦ是血清
中一种主要的有丝分裂原，能促进肌卫星细胞的分
化。ＴＧＦ一８可能会抑制骨骼肌卫星细胞的增殖，抑制成肌细胞分化。这些生长因子可以通过不同的途径
促进肌卫星细胞分裂增殖，引起肌肉肥大。
５卫星细胞的缺失与人体的衰老
ｓａｒｃｏｐｅｎｉａ表现为骨骼肌肌肉质量、体积和力量下降，多见于衰老或者废用的骨骼肌组织¨…。随着
年龄的增长，卫星细胞的活动能力的减退，为受损的
肌纤维提供细胞核的能力下降，骨骼肌的再生能力
逐渐下降。无论是快肌纤维或是慢肌纤维中的卫星
细胞都会逐渐减少，但剩余的部分卫星细胞足以有
效地参与骨骼肌的形成。在卫星细胞的移植实验中
发现，即使是从衰老的肌纤维中提取的卫星细胞仍
然能够调节骨骼肌的再生，为肌纤维提供新的卫星
细胞，这说明无论是年轻的或是衰老的卫星细胞都
可以作用于骨骼肌的再生，且没有明显的区别Ⅲ１。
还有实验发现，将衰老的骨骼肌中提取的卫星细胞
移植到年龄小的动物体内，使其暴露在更有活力的
微环境中后，卫星细胞的再生和增殖能力会恢
复Ｂ“。这说明主要的问题在于细胞外的微环境——人体衰老后会引起细胞内微环境的改变，从
而抑制卫星细胞的作用。
６卫星细胞与运动
卫星细胞在人体骨骼肌对运动的应答过程中扮
演着复杂而关键的角色，关于这方面的研究才刚开
始。其中，不同时期相关因子的表达对于鉴别卫星细
胞的状态（静息／激活／增殖）起着重要的作用。目前
有以下几点假设：运动可以引起（１）卫星细胞的激活
而无增殖（２）卫星细胞的增殖而不分化（３）卫星细胞
增殖且分化并提供额外的细胞核（４）增殖并分化，促
使肌纤维再生，修复肌纤维损伤。在人体中，卫星细
胞池在运动后四天可以增加，随着持续的运动维持在
高水平的表达。在老年人中，运动可以抵抗随着年龄
增加而导致的卫星细胞数目的减退。当现有的肌细
胞核转录活动完成后，子细胞会进一步进行蛋白合
成ｍ１。调节子细胞的机制与运动的关系至今尚未有
研究阐明，运动的性质、运动的强度、运动的时间、运
动后恢复期的活动形式以及运动营养等可能对卫星
细胞与运动的反应机制有着重要的影响。
万方数据