胰岛素样生长因子在运动性骨骼肌损伤治疗中的作用

　　摘 要 运动性骨骼肌损伤是常见的运动类损伤，比较常见的有撕裂性、顿挫性、牵拉性等多是由周期性耐力运动项目所致。由于骨骼肌愈合的时间比较长，反复再伤的可能性比较大，如何快速有效地治疗骨骼肌损伤，并提高伤后的愈合质量，已成为运动医学方向一个研究点。

　　关键词 骨骼肌 胰岛素样生长因子IGF-I 损伤

　　一、前言

　　骨骼肌损伤在日常生活和体育运动项目中非常常见，损伤后骨骼肌的结构和功能会发生不同程度的改变。已有的研究表明，胰岛素样生长因子IGF-I对细胞的增值和分化及蛋白质的合成等均有促进作用，从而有助于骨骼肌损伤后的修复与再生，本文就胰岛素样生长因子IGF-I对骨骼肌损伤后的治疗效果进行相关论述。

　　二、胰岛素样生长因子I（IGF-I）的概述

　　IGF-Ⅰ是由70个氨基酸残基构成的碱性单链多肽，相对分子质量为7649，等电点为8.6；IGF-Ⅰ主要通过其表面的IGF-Ⅰ受体介导而发挥作用，并由6种胰岛素样生长因子结合蛋白对其活性进行调节。成熟的IGF-Ⅰ多肽主要由外显子3和4编码，在人体内可转录成两种主要的mRNA，不同前体mRNA序列使IGF-Ⅰ基因选择性地进行拼接，表达出不同的IGF-Ⅰ前体蛋白质[1]。

　　三、IGF-Ⅰ的生物学功能

　　IGF-Ⅰ被认为是生长激素GH发挥作用的中介物质，脑垂体分泌GH后，使得肝脏释放IGF-Ⅰ。IGF-Ⅰ的主要功能有：促进有丝分裂的作用，经过细胞内的信号转导系统，可以激活有丝分裂的原蛋白激酶通路，促进DNA的复制和蛋白质的合成；促进细胞分化的作用，IGF-Ⅰ与其它多种生长因子共同参与胚胎时期的促分化；抗凋亡的作用，当细胞丧失存活信号时，IGF-Ⅰ就会激活转录因子，从而产生凋亡抑制的作用；类胰岛素作用，由于IGF-Ⅰ的结构与胰岛素相似，可以与胰岛素受体结合，起到降血糖的作用[1]。

　　四、IGF-1的信号转导途径

　　IGF-1可以与其受体IGF1R结合启动胞内信号转导系统，IGF1R属于受体酪氨酸激酶家族（RTK）的成员，可以高效的激活RTK-Ras-MAPK和RTK-PI3K-Akt两条通路，进而促进细胞增殖分化并有效抑制细胞的程序性凋亡。

　　（一）Ras-MAPK途径：信号的起始，IGF-1R交叉磷酸化受体二聚体内部的酪氨酸残基，磷酸酪氨酸首先被生长因子受体结合蛋白2（GRB2）的SH2结构域识别，然后GRB2的SH3结构域结合并激活一种鸟苷酸交换因子（SOS），SOS催化非活化的Ras-GDP转化成活化的Ras-GTP。活化的Ras启动磷酸化级联反应，最终激活MAPK，MAPK名为有丝分裂原活化蛋白激酶，进入细胞核后可使许多底物蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化，包括调节细胞周期和细胞分化的特异性蛋白表达的转录因子，从而修饰它们的活性。

　　（二）PI3K-Akt途径：IGF-1与受体结合后，受体胞内段酪氨酸激酶首先活化磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K），PI3K催化细胞膜上磷脂酰肌醇生成磷脂酰肌醇-2磷酸（PIP2）和磷脂酰肌醇-3磷酸（PIP3）。Akt（或称蛋白激酶B，PKB）利用PH结构域锚定于PIP3上进而被活化。激活后的Akt可促使其底物雷帕霉素靶蛋白1（mTORC1）活化多种调控细胞生长分化的转录因子，或直接磷酸化下游信号蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基，调控细胞凋亡过程。

　　五、IGF-1治疗骨骼肌损伤的机制

　　由于骨骼肌损伤后的修复主要是通过卫星细胞的分裂增殖来实现的。在G1期中间有一个可促进细胞分裂的限制点（R点）当机体受到外力刺激或损伤时，IGF-1可促使G0期和G1期的卫星细胞跨越R点，进行分裂增殖来修复损伤部位。IGF-1是与细胞膜受体相结合的小肽段，可以通过多种信号转导通路来调节骨骼肌的生长发育，促进细胞的生长和蛋白的分泌。肌肉损伤后损伤组织充血，立即发生水肿肌肉变性坏死，巨噬细胞吞噬损伤组织，淋巴细胞也进入损伤组织。胰岛素样生长因子IGF-1可以增强损伤部位的炎症反应，并通过调节生肌细胞的分裂增殖来加速损伤组织的修复[2]。

　　六、IGF-1在肌肉损伤治疗中的作用

　　IGF-1通过调控细胞的增殖和分化，促进蛋白质的合成，减少蛋白质的降解来对损伤的骨骼肌进行修复。IGF-I基因可以在骨骼肌中选择性拼接肌肉肝型IGF（IGF-IEa）和力生长因子（MGF）两个IGF-I的变构体，肌肉肝型可以促进原肌管的合成，MGF可以促进骨骼肌细胞增生和卫星细胞生长。两种变构体互不干扰，当骨骼肌受到外力刺激时，IGF-I能够抑制肌肉细胞凋亡，促进肌肉细胞分化和增殖，从而有助于骨骼肌损伤的修复。

　　七、小结与展望

　　骨骼肌损伤的治疗受多种因素的影响，包括组织瘢痕的形成，程序性细胞的凋亡，炎症反应，微环境的凋亡等。已有的相关研究均已证明IGF-I能够促进骨骼肌细胞的分裂和增殖，并可能成为治疗骨骼肌损伤的潜在药物，但直接注射外源IGF-I存在半衰期短，给药困难等问题，因此可以尝试基因治疗，也可以把康复训练和基因治疗结合在一起来探讨其对骨骼肌修复的影响。

　　参考文献：

　　[1] 吴琛，徐东刚，王嘉玺.胰岛素样生长因子研究进展[J].军事医学科学院院刊.2006.30（5）：476-479.

　　[2] 李云霞，陈世益.胰岛素样生长因子促进骨骼肌损伤修复[J].上海体育科研.2003.24（1）：33-40.