刘 燕 杨 琳
肌肉组织是胚胎发育过程中最早形成的组织之一，研究肌肉发生(myogenesis)对于理解胚胎发育的全过程具有重要意义。肌肉发生主要是指在胚胎发育的过程中，体节细胞经过一系列的增殖、迁移、分化，最终形成肌肉组织的过程，还包括成体表型的维持与组织再生。有关肌肉发生分子机制的研究取得了重要进展，以bHLH(basic helix-loop-helix)家族肌肉发生调控因子(myogenic regulatory factors，MRFs)为核心的信号传导网络在肌细胞分化过程中的作用已得到公认。早期实验推测，bHLH 家族因子MyoD、Myogenin、Myf5与MRF4可以完全启动肌细胞的特异性与分化，并且4种因子间可相互替代。而近期实验表明，在肌肉发生的各阶段，不同的MRFs发挥各自不同的作用。此外，MRFs控制肌肉发生还依赖于细胞间相互作用及与其它相关因子间的作用 。因此本文就影响肌肉生成的调控因子加以阐述。
1 生肌调节因子
自从1987年Davis等人用差减克隆(substractioncloning)法证明了肌肉发生决定基因MyoD的存在以来，随着研究的深入,人们逐渐发现了MyoD、Myf5、Myogenin、MRF4四个肌肉专一的生肌调节因子，共同称为MyoD家族。MyoD基因家族主要在骨骼肌肌肉细胞中表达，而且作为主控基因而存在，可激活肌肉基因转录，促进肌肉分化，所以整个MyoD家族成员在肌肉发生与分化过程中起着重要的作用。
MyoD家族有着相似的结构特征，即都有一个高度同源的特异性的碱性螺旋-环-螺旋(basic helix- loop-helex，bHLH) 结构域。通过对MyoD-DNA晶体结构的研究结果表明：bHLH的α螺旋的功能是使蛋白质之间形成二聚体，碱性区则提供与靶DNA的识别位点，MRFs识别的靶DNA具有共同序列-CANNTG(N代表任何一种碱基)，称为E-box。MRFs通过与E蛋白家族的另一类bHLH形成异二聚体识别靶DNA上的E-box并结合,从而活化肌肉特异性蛋白的表达。与其它bHLH相比，MRFs在bHLH的碱性域及绞链区具有3个保守的氨基酸Ala、Thr和Lys，它们在蛋白质间的识别以及构象形成上具有重要的作用。
MyoD 家族对肌肉发生起重要调节作用，可激活肌肉基因转录，促进细胞分化,抑制细胞生长，使很多非肌细胞转化为肌细胞，这些细胞包括：成纤维母细胞、脂肪细胞、黑素瘤细胞、肝细胞瘤细胞、成神经细胞瘤细胞、骨肉瘤细胞和畸胎瘤细胞,以及原代培养的软骨细胞、平滑肌细胞、视网膜色素细胞和脑细胞等。
MyoD家族成员结构的同源性决定了功能的相似性，但每种MRFs又具有独特功能。例如：MyoD 或Myf5的表达对于鼠骨骼肌的形成是足够的，如阻止MyoD表达，Myf5出现代偿性高表达，小鼠肌肉的发生仍相对正常；如阻止Myf5表达，则不能形成早期肌节，随后MyoD 被激活，肌肉仍可生成，但这些小鼠出生时因肋骨缺陷而死亡，可能是由于缺乏肌节与生骨节之间的相互作用。MyoD 和Myf5均缺乏的小鼠既不能生成骨骼肌，也无前体成肌细胞群。因此认为Myf5和MyoD能够相互补充和共同在Myogenin和MRF4基因通路的上游启动所有的骨骼肌生成，决定肌细胞的生成。Myf5是MRFs中最早表达的，它比肌节形成的MyoD的激活早2 d。Myogenin 基因与MRF4基因参与了骨骼肌肌肉细胞的终末分化过程。据报道Myogenin可能对肌肉分化起重要作用，缺乏Myogenin的鼠无肌纤维生成，但肌母细胞可能正常。MRF4减少的小鼠虽有骨骼肌形成，但因肋骨生长缺陷而在出生时死亡。
2 MEF2
MEF2属于MADS(MCM1,agamous,deficiens,serumresponse factor)框转录因子家族。MEF2蛋白由一组四个基因编码,且与包括血清应答因子在内的MAD 区域家族蛋白有进化上的联系。MEF2在三种肌肉类型以及神经组织中高表达，在其它组织中也有表达。转录因子MEF2的DNA结合位点是一段保守的DNA序列CTA(A/T)TAG，该序列广泛存在于肌肉组织特异性表达基因的调控区，因此，MEF2在肌肉发生中发挥重要作用。
MEF2(myocyte enhancer-bingding factor2)家族的4 个成员MEF2A~D 的表达有助于肌肉特异性基因的激活，它们与MyoD 基因家族成员具有正协同作用。在小鼠中已经证实，Myogenin中含有MEF2转录因子的结合位点，MyoD家族的其它成员中尚未见相关报道。Kaushal、Molkentin曾报道，MEF2A~D与MyoD基因家族的共表达，增加了非肌肉细胞转变为肌肉细胞的效率，而且有报道说MEF2蛋白也可以单独诱导非肌肉细胞形成肌肉，但是至今没有人对此观点给出充分的证据。果蝇中的研究也支持这一点,在幼虫和成体中有多重功能的MEF2基因控制了所有的肌肉生成， 在缺少MEF2表达的突变体中，骨骼肌、心肌和平滑肌都无法发育。
MEF2基因表达的上游调控机制尚不十分清楚，已知MEF2基因的5'非翻译区包含bHLH家族MRFs的DNA结合序列E框元件，MRFs通过结合于这一序列诱导MEF2基因的表达。而MEF2又可以结合于MRFs基因启动子区内的MEF2序列，启动MRFs的基因表达。这两类调控因子的相互作用构成循环。由于在肌肉发生中，MEF2的表达在时间上滞后于MRFs，因此认为，MRFs启动MEF2表达，而MEF2的作用是放大和维持MRFs的表达水平。
MEF2可以激活多种肌肉发生相关基因的表达，这些基因的表达产物对于肌肉组织的分化、维持和再生等有重要作用。例如：肌球蛋白(myosin)与肌动蛋白(actin)是引起肌肉收缩与舒张的主要蛋白质；原肌球蛋白(tropomyo-sin，Tm)与肌钙蛋白(troponin)的多种同工型构成复合体，在调节肌球蛋白与肌动蛋白引起的肌肉收缩、舒张中起主要作用；波形蛋白(一种中间丝)与cofilin(一种肌动蛋白调节蛋白)在细胞分化过程中的细胞骨架重组中至关重要。
事实上，在肌肉发生中，MEF2受到上游信号通路的调节，同时它又直接调控着它的下游靶基因的表达，如肌肉组织中结构蛋白和信号传导分子基因的表达，而实现其调控肌肉生长发育的生物学功能。
3 肌肉生长抑制因子（Myostatin）
Myostatin基因，又称GDF28，是β生长调节因子超级家族中的一员，是肌肉生长发育过程中所必需的负调控因子。McPherron 等(1997)采用简并PCR 技术首次在小鼠中鉴别出Myostatin 基因，该基因在胚胎发育过程和成年个体中表达。在胚胎发育的早期，该基因的表达局限于发育体节的肌节区，此后在躯体的很多不同的肌肉中表达。
目前，双肌现象逐步引起人们的注意，尤其在双肌牛的研究上，双肌牛具有骨量少、体脂含量少、肌肉含量多及牛肉中优质切块多的优点，双肌犊牛的初生重一般比普通牛大(可高出30%)。研究证实Myostatin基因的突变是双肌性状形成的主要原因。McPherron等通过同源性定位的方法，将老鼠胚胎干细胞中Myostatin 基因加以破坏，结果发现：Myostatin 基因突变鼠的体重比正常鼠大30%，而且这种差异在成年鼠中不受年龄和性别的影响。成年突变鼠体态不正，胸部和臀部异常肥大。当去皮以后，可以很明显地看到突变鼠的肌肉大于正常鼠，单个肌肉块的重量前者是后者2～3倍。同时McPhrron等根据小鼠Myostatin基因序列对牛的Myostatin基因进行了克隆分析，结果发现：比利时蓝白花双肌牛Myostatin基因在第三外显子处有11个核苷酸的缺失；皮埃蒙特双肌牛Myostatin 基因在第三外显子处有一错义突变(1个核苷酸G突变为A)，在蛋白质成熟区酪氨酸替代了胱氨酸，致使Myostatin 丧失了抑制肌肉生长的活性，从而引起牛表现出双肌性状。由此表明，Myostatin 基因在肌肉形成过程中起到了负调控作用。
4 Pax基因
Pax基因是进化上保守的一个基因家族。最初发现的Pax基因是控制果蝇早期发育的分节基因,即paired(prd)、gooseberry-distal(gsb-d)、gooseberry-proximal(gsb-p)。它们均编码含三个α螺旋的128个氨基酸的保守结构域，迄今为止发现人和小鼠的Pax基因各有9个,按基因发现时序,分别定名为Pax1~Pax9。
Pax基因编码的蛋白是一类重要的转录调控因子，各自发挥着重要作用。其中，Pax-3、Pax-7、Pax-9均表达于生皮肌节细胞，而Pax-3对脊椎动物四肢肌肉的形成起重要作用。在Pax-3蛋白缺失的突变小鼠中，轴上肌肉系统相对正常, 但四肢肌肉系统缺损。Pax-7的表达还出现在从生皮肌节（Dermamyotome）到骨骼肌组织的形成过程中。同时，有人证明Pax-3以直接的方式激活MyoD基因，并在肌肉发育的早期阶段表达。然而有关实验证明，Pax-7在C2C12成肌细胞内表达，而在C2C12成肌细胞诱导分化成为肌管时,其表达即被抑制，联系到Pax基因能使NIH3T3细胞发生转化并在裸鼠中形成肿瘤等特性，推测Pax-7有可能在成肌细胞C2C12的体外诱导分化中起负调控作用，因此，Pax-7的调控作用还有待于进一步的实验分析。
5 LIM蛋白
LIM蛋白是一类富含半胱氨酸且分子结构中具有一个或多个锌指结构的蛋白质家族，该家族中的蛋白质分子都有特征性的氨基酸保守序列，即结构域。目前发现的已有60多种，它们参与多种基因的转录调控和细胞的发育与分化。LIM基因突变和缺陷可以引起神经、肌肉、垂体、造血和心血管等组织细胞分化和发育障碍。
根据氨基酸序列的同源性不同，将LIM蛋白分为四类，即LIM-HD、LIM-K、LIM-only和仅在c-端含LIM结构域的LIM蛋白，其中LIM-HD、LIM-K和LIM-only主要作为转录因子和转录因子复合物中的一种成分定位于细胞核。这四种蛋白各自又包括众多成员，但功能各异，其中有许多因子参与肌肉生成的调节。
据报道，LIM-HD中的Apterous对神经轴突的延伸及肌肉的形成有影响，其缺失可造成肌肉和神经束形成障碍。LIM-only中的FHL1/SLM1和FHL3/SLM2主要分布在骨骼肌,都具有肌源性调节作用。CRPs是一类富含半胱氨酸的LIM-only蛋白，包括CRP1、CRP2/SmLIM、CRP3/MLP和CRIP。CRPs家族主要表达于肌组织，其中CRP3/MLP属于双细胞定位蛋白，它既作为肌细胞生成的调控因子定位于核内，又存在于胞质参与心肌和骨骼肌细胞骨架的形成。多种肌细胞的大量研究证实，CRP3/MLP是成肌分化的正调控因子，但CRP3/MLP不能启动细胞分化，而是作为辅助因子参与肌特异性基因表达的调控。
因此，LIM蛋白家族因子与肌肉的形成有一定复杂的相关性，更深入的联系和作用机制还有待研究。
6 神经生长因子（NGF）
马焰等应用肌细胞无血清培养技术,观察了碱性成纤维生长因子(bFGF)和神经生长因子(NGF) 对体外培养的骨骼肌成肌细胞(Myoblast) 的增殖影响。结果表明，NGF实验组对成肌细胞增殖作用产生显著正效应，这与报道一致。Baron P L等在体外培养的人类胎儿及成人的成肌细胞中检测到了低亲和力神经生长因子受体(LNGFR )，认为NGF和LNGFR系统在肌细胞的生长、发育及再生过程中有广泛的生理作用。Wheeler E F的研究结果表明：NGF和LNGFR在生肌过程中起了重要作用。他观察到，NGF 和LNGFR 的表达, 主要存在于成肌细胞增殖、分化期，而在成肌细胞融合形成肌管后，NGF 和LNGFR 就中止表达。因此，NGF在成肌细胞的生长发育中确有重要作用。
胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)是目前发现的在体外支持运动神经元最有效的神经营养因子之一，对脊髓运动神经元等多种神经元具有促进生长、分化，减缓其变性和坏死等作用。Suzuki等发现GDNF在人神经肌肉性疾病的肌纤维再生中有较高的表达,从而证明了GDNF在骨骼肌再生中起调控作用。Lie等发现去神经损伤的肌肉GDNF表达比正常者高。
苏剑斌等以往的实验已经证明，HSV(单纯疱疹病毒)-GDNF可高效率地转染体外培养的大鼠骨骼肌细胞并表达有活性的GDNF。Bcl-2及其相关蛋白是目前发现的最重要的抑制凋亡的蛋白，Bcl-2过量表达能延长细胞生存，也可抑制包括坏死在内的非凋亡细胞死亡，同时又具有促进肌细胞增殖的功能。它在肌细胞中的表达可以确定细胞处于发育的早期阶段。
徐忠涛等应用外源性GDNF及HSV-GDNF病毒转染的方法，观察二者对体外培养发育的大鼠骨骼肌卫星细胞Bcl-2表达的影响。他们发现GDNF 和 HSV-GDNF孵育组的阳性肌细胞数量及阳性表达强度均高于同一培养时间点的对照组,而 GDNF和HSV -GDNF两组之间无差异。因此实验结果提示：GDNF 和HSV-GDNF具有影响发育中的肌细胞的增殖、分化等生理功能。
7 成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）
成纤维细胞生长因子是广泛存在于机体组织细胞的一类生长因子，已有很多报道证明它能促进肌肉细胞的增殖。Dimario J等(1989)报道，在鼠肌肉营养不良时，肌肉星形细胞的数量和再生活性都较正常鼠有显著的提高，同时bFGF 在细胞内基质中的含量也比正常鼠高，当时猜测肌肉星形细胞的增殖可能和bFGF含量的提高有一定的关系。William R D等(1991)证实，bFGF可促进生肌细胞增殖，但对生肌细胞的分化起抑制作用。金曼林等(1994)也证明，bFGF 是一种很强的促生肌细胞增殖因子，在很低浓度(1 ng/ml)即有作用。Willkie R S等(1995)报道，aFGF和bFGF都可以促进离体鸡肌肉星形细胞增殖的能力，而且bFGF 促进肌肉星形细胞合成DNA的能力比aFGF 强500 倍。Clegg 等(1987)报道，在鸡生肌细胞体外培养实验中，从培养介质中撤走FGF，结果使增殖停留在细胞周期的G1 期。这些研究结果表明，bFGF 和aFGF 对肌肉具有一定的营养作用，它们促进生肌细胞增殖的作用是通过影响DNA 的合成而实现的；bFGF 抑制生肌细胞的分化，使子代生肌细胞直接进入有丝分裂。
8 胰岛素样生长因子（IGFs）
IGFs是一类结构上类似于胰岛素原的多肽，主要包括IGF-1和IGF-2。大量研究表明，IGF-1能够介导生长激素的促生长作用，激活RNA 聚合酶的活性。促进非组蛋白硫酸化，增加mRNA 的水平，从而刺激DNA 和RNA的合成以及细胞的生长分化。
胰岛素样生长因子轴被认为在肌肉细胞的分化和生长过程中具有重要正向调控作用，IGFs 在次级纤维的形成过程中分子表达量增加，它的作用是刺激成肌细胞增殖,维持肌纤维的分化。
9 c-ski
1986，Ed.stavnezer在鸡DNA中发现了v-ski的细胞内的同源物c-ski，进一步研究表明，c-ski还表达于未感染病毒的鸡胚细胞，提示这个基因具有功能性的调节作用。c-ski在不同的物种间和组织内分布极为广泛，小鼠所有的组织中均检测到了它的表达，以神经和肌肉组织表达最为丰富，提示可能对神经和肌肉的发育和功能具有重要调节作用。
有人报道，在肌肉组织中，c-ski的表达与肌肉的特殊表型有关。在快缩肌中表达较高，而在慢缩肌(横隔和比目鱼肌)中表达较低。快缩肌的肌肉肥厚与IIb纤维有关，研究发现，肌肉肥厚往往伴随c-ski的升高和肌球蛋白重链的转录增加，控制IIb纤维的生成，可抑制c-ski的表达和肌肉肥大,提示IIb纤维可能提供了c-ski高表达的环境,从而诱导肌肉肥大。
据报道，c-ski的过量表达主要影响已形成的肌肉，c-ski引起快缩肌纤维的肥厚，还对骨骼肌细胞的终末分化起着一定的作用，而在细胞向生肌细胞系的细胞分化决定中并不起作用。
MyoD和Myogenin调节脊椎动物肌肉特异基因的表达。ski可诱导MyoD和Myogenin的表达，提示这些肌肉调节基因的活化可能是ski诱导生肌过程的关键步骤。在成年大鼠,MyoD在快缩肌中积聚，尤其在IIb/IIx型肌纤维中，而Myogenin主要表达在慢缩肌的I型肌纤维中。在v-ski的转基因鼠中(MSV启动子和增强子控制)，MyoD-E12和MSV增强子的结合比Myogenin-E12和MSV增强子的结合具有更高的亲和力和协同性，导致v-ski基因在IIb型肌纤维中的积聚，从而使IIb型快缩肌纤维优先肥厚。
最近研究还发现，c-ski转基因鼠的快缩肌中蛋白质的降解率下降，而蛋白质的合成率不变，这一变化伴随着溶酶体途径相关基因和ATP-泛酸依赖的蛋白质降解通路中相关基因的表达下降，提示蛋白质降解减慢也是c-ski导致肌肉肥厚的原因之一。
实验证明，鹌鹑的胚胎细胞(QECs)在转染了v-ski后,开始表达MyoD和Myogenin,使细胞向成肌细胞转化,具有向骨骼肌管分化的能力。同时，v-ski还可以刺激QECs增殖，诱导形态学上的转化和非控制的生长。c-ski的生物活性和v-ski的生物活性很相似，当高水平表达时，也能诱导QECs形态学的转化和肌肉分化。
因此，c-ski在对促进肌肉肥厚和肌肉分化方面起着很重要作用，但其作用机制还有待进一步研究。
10 巢蛋白（nestin）
巢蛋白是近年发现的神经元中间丝蛋白，它的表达开始于胚胎期神经板的形成时，在神经迁移及神经分化开始后逐渐消失，被认为是神经干细胞的特异性抗原，然而，有迹象表明nestin也有可能在非神经系统表达。
周长满等在离体条件下运用免疫组织化学方法， 观察了nestin在肌卫星细胞中的表达和发育，同时为证明所研究的细胞为肌卫星细胞，进行了actin和desmin 免疫反应，作为同期对照。结果发现，actin、desmin、nestin 三组间在同一培养时间点上的阳性肌卫星细胞数量无差异(P>0.05)，但在时间点之间的比较上，4 h组较2 h组的阳性肌卫星细胞数量有所增加(P<0.05)，其余各时间组的阳性肌卫星细胞数量则显著高于2 h组、4 h组(P<0.01)。这提示，nestin 在体外培养的骨骼肌卫星细胞发育过程中有表达，对骨骼肌的发育有一定作用，然而目前人们对nestin在骨骼肌发育过程中所起的作用还不清楚，还有待进一步研究。
11 肌酸
磷酸肌酸是肌肉快速供能的能量储存库，肌酸是合成磷酸肌酸的重要原料，因此肌酸作为营养补充剂已在运动训练过程中广泛应用。肌酸应用在其它方面也有报道，健康老人每天补充肌酸可以增强肌肉机能，并对年龄老化、无活动能力和许多疾病等原因引起的肌肉萎缩和肌肉机能下降也具有重要的意义。
高淑杰等研究了健康大学生外固定腿2周使肌肉愈接近废用性萎缩，并在固定期和恢复期10周过程中连续补充肌酸和抗阻训练，测定股外侧肌组织化学和生物化学的变化，同时测定了骨骼肌表达的生肌调节因子MyoD、Myogenin和Myf5的变化。他们发现：补充肌酸使股外侧肌废用性肌肉萎缩后恢复期各亚型肌纤维增粗，Ⅱ型肌纤维较Ⅰ型肌纤维增粗显著；同时，与对照组相比，补充肌酸和抗阻训练结合比单纯抗阻训练12周使骨外侧肌截面积各亚型的截面积均增加，这一发现证明补充肌酸可以引起肌肉肥大。实验结果还显示，骨骼肌表达的生肌调节因子MyoD、Myf5的变化与股外侧肌各亚型的增粗具有一致的结果，Myogenin变化不显著。分析认为，可能是因为恢复期Ⅱ型肌纤维比Ⅰ型肌纤维增粗的幅度更显著,而在快肌纤维比在慢肌纤维MyoD和Myf5蛋白水平显著增高，相反在慢肌纤维Myogenin蛋白具有最高的水平。
因此，可推测肌酸能通过影响肌肉调节因子来引起肌肉的肥大，对医学治疗肌萎缩等疾病有深远的意义。
12 5-氮杂胞苷（5－Aza）
5-Aza是一种DNA甲基化抑制剂，在肿瘤治疗中可抑制细胞的增殖，诱导细胞分化。Ferrari等报告，将骨髓中的间充质干细胞(mesenehymal stem cells，MSCs)植入小鼠体内，发现其可分化为肌细胞并促进肌肉再生。但MSCs在此分化过程中的相关机制尚未见报道。王劲等研究5-Aza体外诱导MSCs向肌细胞分化的相关机制。研究发现，它可与DNA共价结合形成复合物从而导致DNA甲基在细胞分裂周期中进行性丢失，发挥去甲基化作用；而甲基化对于基因印记维持是必需的，5-Aza作用后产生去甲基化作用可使印记丢失，使某些相关等位基因得以表达。由于MSCs具有向肌细胞分化的潜能，因此推测其可能在甲基化位置中含有一个调控成肌分化的位点并处于转录失活阶段，当5-Aza作用后，可能使MSCs的相关基因发生去甲基化，促使成肌分化的相关调控基因表达，启动向肌细胞的定向分化。
研究还发现，5-Aza的诱导作用与其浓度和作用时间有直接关系。1、3 μmol/l 5-Aza对细胞增殖无明显影响，20 μmol/l 5-Aza对细胞有毒性作用，影响其增殖。10 μmol/l 5-Aza诱导后6 h，MSCs表达Myf5，9 h达最高；5 μmol/l 5-Aza诱导后9 h，MSCs表达Myf5， 12 h达高峰。10 μmol/l 5-Aza诱导后24 h，MSCs表达Myogenin，48 h达最高；5 μmol/l 5-Aza诱导后6 d，MSCs表达Myogenin，且为高峰。10 μmol/l 5-Aza诱导后7 d，部分细胞表达desmin(肌间线蛋白)；14 d部分细胞表达myosin。10 μmol/l 5-Aza诱导后9 d，部分细胞胞体明显增粗，14～16 d后可见有肌管样细胞出现。
13 p38
体内正常成肌细胞的分化过程与包括MAPK、PKC、PI3K及Ca2+通道等多种信号通路有关，p38是MAPK(mitogen activated protein kinase，丝裂素活化蛋白激酶)中的一条重要信号转导通路。
王劲等研究证实，在5-Aza-CR诱导MSCs向肌细胞分化的全过程中，p38呈逐渐增强趋势，利用其特异抑制剂SB203580抑制后，其表达水平明显下降；同时RT-PCR结果显示，此时Myf5的表达时相由6 h延迟至作用后的9 h，说明p38受抑导致MSCs向成肌细胞的分化受阻，从而证实p38是MSCs成肌分化的一条重要的正向信号转导通路,也说明p38对体内肌细胞的分化起着一定作用。
14 Vgl-2
Maeda T等（2002）在哺乳动物中分离了3个类似Vestigial的基因Vgl(Vestigial-likegenes)-1、Vgl-2 和Vgl-3，其中Vgl-2 在胚胎发育过程中表达在分化的体节中，而在成体中表达在骨骼肌肌肉细胞中。而且有证据表明，在肌肉细胞分化的过程中，Vgl-2 mRNA的表达水平以及Vgl-2蛋白从细胞质到细胞核的转移都有所增加。另外，哺乳动物的体内和体外实验都证明Vgl-2能够与MEF2结合。这些充分证明Vgl-2是哺乳动物肌肉分化过程中的一个重要的新元素。
15 Akt2
Akt2是Akt/PkB 家族的成员之一，在骨骼肌细胞的分化过程中，Akt2的表达量增加，anti-Akt2与Akt2的相互作用可以明显抑制肌肉的形成，由此而证明Akt2在肌肉分化过程中起到一定的作用。MyoD 转录水平上调节Akt2的活性，但Akt2可以反式激活MyoD-MEF2的活性。Akt2的启动子包括9个E-boxes，MyoD可以与其中的8个位点结合。MyoD的表达能明显提高Akt2激活MyoD-MEF2转录活性后诱导Myogenin的表达。因此我们可以推测，在肌肉分化过程中,Akt2与MyoD-MEF2中可能存在1个正反馈的调节环，这对MyoD诱导的肌肉生成具有重要的作用。
16 SHH
由骨髓和底板(神经管)产生的SHH (Sonic hedgehog)在控制体节和神经管模式及分化中起着诱导和营养信号的作用。现在已有实验证明，SHH在肌肉发生决定基因MyoD 和Myf5 的早期活化中起着重要的作用。
17 信号通路因子
Myogenin 基因的表达在转录水平上受到MAPK(丝裂原激活的蛋白激酶) 信号通路、Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶信号通路、钙调磷酸酶信号通路的调节，Myogenin启动子附近的3 个顺式作用元件(E-box、MEF2、MEF3)与此3 条途径相关，此3条途径的作用是平行但并非冗余的，任何一种信号的抑制都会降低或消除Myogenin的表达及随后分化事件的发生。
18 ID蛋白
ID(inhibitors of DNA binding)蛋白具有螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix，HLH)结构，缺乏DNA结合域，可与一些转录因子(主要是bHLH蛋白)形成非活性异二聚体，使其不能与DNA上的E基序结合，从而负向调控细胞分化，因而被称为“分化抑制因子(inhibitor of differentiation)”。
MyoD家族是肌细胞分化发生的核心成分，是一种含有bHLH结构的转录调节蛋白，一旦MyoD基因获得表达，即可以通过正反馈调节的方式维持其表达，保证肌细胞分化的进行，因此ID蛋白通过结合MyoD家族形成二聚体抑制肌细胞的分化。
有人还报道，ID蛋白对细胞生长有促进作用，此功能对细胞周期的运行是必需的。在果蝇和小鼠中，静止期细胞ID蛋白低水平表达或不表达，而在受促有丝分裂信号刺激后，ID蛋白可在1～2 h内被快速诱导表达，在整个G1期ID蛋白表达水平下降，进入S期后表达水平上调。
总之，ID蛋白阻止细胞分化，促进细胞增殖，进而影响着肌肉的生成。这在肿瘤的发生中也证实了这一点,并说明它与肿瘤的发生有关。ID基因具有癌基因的特性，正常组织和细胞中ID蛋白低表达或不表达，而在肿瘤组织中ID蛋白过高表达。同时肿瘤浸润和转移与肿瘤细胞产生基质降解酶相关，基质降解酶有利于肿瘤细胞向邻近组织浸润，ID蛋白参与肿瘤的浸润和转移。实验证明，乳腺上皮细胞的ID蛋白基因过表达，不仅可以阻止细胞分化及促进细胞增生，而且还可使乳腺上皮细胞向基底膜浸润和转移，这与明胶酶被激活有关。
19 雌激素
雌激素在多种动物上的最终效应是抑制生长。17β-雌二醇(E2)是一种效力较高的天然雌激素。赵宝全等探讨17β-雌二醇对斑马鱼初期胚胎的毒性作用，他们观察了染毒后体节成熟的变化及MyoD基因表达强度的变化。胚胎从3 hpf开始染毒(0、10 μmol/l E2)。于12、24和36 hpf固定，进行原位杂交，计数体节数。结果发现：12 hpf染毒组和对照组的体节数分别是6.8和9.4，两者之间虽无显著差异但有减少的趋势；至24 hpf，对照组和染毒组的体节数分别是32.5、25．2，染毒组显著低于对照组；在36 hpf，对照组和染毒组的体节数分别是32．6、25.4，染毒组显著低于对照组；各组内24 hpf和36 hpf之间差异不显著；而MyoD基因无论是在对照组还是在染毒组都延脊索走向表达，两者在12 hpf未能发现有明显差异，而在36 hpf，染毒组的表达明显减弱。这表明E2染毒对体节的形成有一定的抑制作用,而体节生成障碍可能是由于E2对MyoD基因的影响所致。
然而，有人报道某些雌激素对动物生长的调节作用与它的剂量有关。大豆黄酮属异黄酮植物雌激素。朱晓梅等研究大豆黄酮对雄性大鼠肌肉生长、内分泌水平的影响，分别设计高、低两个剂量(50、100 mg/kg) 组,结果发现，与对照组相比，50 mg/kg大豆黄酮组睾酮含量提高23.89%(P<0.05)，生长激素含量上升15.07% (P<0.05)。在体内，睾酮水平的提高可明显促进肌肉的生长，同时表明大豆黄酮可以通过上调GH 的含量，间接促进动物的生长。实验还证实，50 mg/kg大豆黄酮组腓肠肌重量和对照组相比有显著的提高，这可能是因为大豆黄酮促进肌细胞的生长，从而使腓肠肌重量上升。50 mg/kg大豆黄酮组腓肠肌肌纤维直径大小提高14.49%(P<0.05)；肌密度上升1.21%(P>0.05)；脂肪细胞直径大小下降8.78%(P>0.05)；脂肪细胞密度上升5.45%(P>0.05)。在以上数据中，腓肠肌直径与对照组相比有显著的提高，这说明大豆黄酮的促肌生长作用，主要是肌纤维的肥大，而并不是加速卫星细胞繁殖的结果。实验表明：给大鼠每日灌注100 mg/kg 的大豆黄酮，与对照组相比，睾酮含量下降51.25%(P<0.01)，GH 下降13.38％(P<0.05)；腓肠肌体重比有下降趋势，但与对照组相比无显著性差异。这说明大豆黄酮对大鼠肌肉生长和内分泌的影响有剂量关系，含量高时能起抑制作用。
20 twist
目前，实验证明有两种机制来解释twist 对肌肉发生的抑制作用：一是twist 与E-蛋白竞争，与生肌决定因子形成二聚体，从而抑制了生肌决定因子与DNA 的高活性结合；二是twist 直接干扰E2F(生肌决定因子)复合体的形成，从而抑制生肌决定因子的转录激活作用。然而，果蝇中twist基因的作用与脊椎动物不同，其体节肌肉的发生需要高水平的twist表达。
综上所述，肌肉生成的分子机制是一个复杂的调控网络，其中MyoD家族成员是主调控因子，其它因子直接或间接作用于肌肉的生成；同时，所有因子相互之间又联系、影响，共同形成一个复杂精细的调控网络，来调节肌肉的生成发育，使之达到一个正常平衡态。肌肉生成调控因子复杂繁多，本文只限于几个因子的阐述，更多的因子还有待探索讨论。
（参考文献66篇，刊略，需者可函索）
（编辑：刘敏跃，）

刘燕，华南农业大学动物科技学院，510640，广州市天河区五山镇。
杨琳，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2006-12-18