力生長因子(MGF)是一種自分泌/旁分泌的力敏感因子, 在多種軟組織受到物理、生化刺激或損傷時都會出現高表達現象, 能夠在組織修復過程中"補償"應力刺激的不足, 通過促細胞增殖、遷移以及分化等有效促進軟組織修復。本文總結了MGF在不同軟組織內的表達, 及其在軟組織修復中的作用, 同時探討了MGF在軟組織修復應用中存在的問題和面臨的挑戰。
引用本文： 余璨, 沙永強, 郭盼, 陳義梅, NjungeLucyWanjiru, 呂永鋼, 楊力. 力生長因子對軟組織修復調控作用的研究. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(1): 235-239. doi: 10.7507/1001-5515.20150043 復制
引言
軟組織損傷是指骨骼肌、肌腱、心肌和神經等受到了超過其所能承受的負荷活動時而引起的不同程度的組織撕裂，或由于積累性損傷、組織衰老、軟組織無菌性炎癥所導致的一系列臨床癥狀，主要表現為組織疼痛、無力以及活動受限。在軟組織損傷后的自我修復過程中，這些組織或無法自我修復、或自我修復能力極差，抑或修復后常表現出功能重建困難，是臨床治療修復面臨的重要難題。迄今為止，主要采用顯微外科縫合手術、中醫理療、生長因子、基因治療、細胞治療等方法來促進損傷組織的自愈，最終達到缺損修復、功能重建的目的，但都存在不同程度的不足之處。
在骨骼肌、肌腱、心肌和神經等軟組織自愈過程中涉及細胞及細胞外基質的重建過程，并受到包括生長因子在內的生物因子的調節，因此采用生長因子結合組織工程或臨床治療手段來促進組織修復的方法受到了廣泛的關注。一些生長因子如胰島素樣生長因子-Ⅰ(insulin-like growth-factor, IGF-Ⅰ)、成肌調節因子(myogenic regulatory factors, MRFs)、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)，血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)和成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF)等對促進軟組織的修復有著積極的作用。但是實驗證明，多數因子僅對修復過程的某一方面具有促進作用，且大多時候又表現出雙向作用，即促進修復的過程中在其他方面又阻礙了修復。有鑒于此，選擇一種與組織損傷更相關并能夠表現出強有力促修復的因子就顯得更為重要。自從發現了自分泌/旁分泌的具有局部修復能力的力生長因子(mechano growth factor, MGF)以來，MGF的表達機制和生理作用就一直受到關注。實驗證明，MGF在組織損傷部位不僅出現高表達情況，并且表現出保護細胞免受損傷的作用，對骨骼肌、肌腱、神經等軟組織的修復有著令人滿意的效果。本文對MGF在軟組織中的表達、修復調控作用進行概括性總結，為MGF在今后更深層次的理論研究及其臨床應用提供依據。
1 MGF的形成
IGF-Ⅰ是調控細胞生長、分化的正向調節因子，對組織的形態維持、生長和修復都起著重要的調控作用。在骨骼肌、肌腱、心肌、神經等軟組織受到物理機械刺激或(和)生化刺激時，Igf-Ⅰ基因會發生可變性剪接，從而產生兩種IGF-Ⅰ剪接變體，分別為肌肉型IGF-Ⅰ(IGF-ⅠEa)以及對力學刺激十分敏感的MGF。
Igf-Ⅰ基因的跨度為90 kb以上，并擁有6個外顯子，在發生可變性剪接時，當外顯子4直接與外顯子6相連產生IGF-ⅠEa mRNA；在外顯子4與外顯子6之間插入外顯子5產生MGF mRNA(人體或嚙齒動物中的Igf-Ⅰ基因選擇性剪接產生MGF時，分別在外顯子5區域插入49 bp或52 bp的核苷酸片段，最終通過翻譯形成IGF-ⅠEc或IGF-ⅠEb，均可稱為MGF[1])；在人體中還特有一種IGF-ⅠEb，其由外顯子5剪接到外顯子4上產生，但并不常見于研究[2]。在MGF形成的過程中，基因翻譯時閱讀框變化導致MGF產生了特異的羧基端24個氨基酸的E肽序列，使得MGF比IGF-Ⅰ的羧基端多出1個延伸肽，從而擁有了異于IGF-Ⅰ的結構和潛在的特異生理功能。
2 MGF在不同軟組織中的表達與修復功能
2.1 MGF在骨骼肌中的表達與功能
2.1.1 物理刺激下MGF的表達
MGF在骨骼肌受到拉伸刺激、電刺激以及超聲波刺激的時候會出現高表達的情況，且MGF的表達行為還與刺激類型以及骨骼肌本身的生理、衰老特征有關。Hameed等[3]分別對老年人和年輕人施加兩種不同的訓練方式：高抗阻訓練和超常循環運動訓練，發現高抗阻訓練2.5 h后MGF mRNA在年輕人肌肉中明顯增加，而在老年人肌肉中無明顯變化；超常循環運動訓練則會使MGF mRNA的表達量在年輕人和老年人的肌肉中都有明顯增加。比較拉伸刺激與電刺激的實驗發現，對成年兔只施加拉伸刺激或電刺激(10 Hz)時，骨骼肌中的MGF表達量均顯著增加，且拉伸結合電刺激對MGF的表達表現出協同作用[4]。不同于力學拉伸刺激與電刺激，超聲刺激會因強度以及受刺激組織狀態的不同而對MGF表達的調控表現出很大差異。利用0.3 W/cm2強度超聲刺激對腓腸肌損傷的鼠進行處理發現MGF的表達量下降[5]，而1.5 W/cm2強度處理未損傷的人體肌肉時IGF-ⅠEb的表達量顯著提高，但損傷的肌肉中IGF-Ⅰ剪接變體的表達無明顯變化[6]。
2.1.2 化學刺激下MGF的表達
化學因素同樣能夠調控MGF的表達，一些激素、化學因子等會對MGF的表達起到或正或負的調控效果。
研究發現，在離體、在體或者模式動物實驗中，生長激素(growth hormone, GH)都表現出顯著促進MGF表達的調控作用。與生長激素類似，弗司扣林和雙丁酰環磷酸腺苷可以通過激活cAMP使得MGF在人或鼠的成肌細胞和微管細胞中的表達量顯著增加，并證明這種促進作用分別受到蛋白激酶C信號通路或蛋白激酶A結合蛋白激酶C信號通路的影響[7]。
與GH、第二信使、睪酮[8]、雄性激素[9]等因素相反，LY-83583、過氧化氫等卻對MGF的表達起到負調控作用。實驗發現，LY-83583和過氧化氫處理成肌細胞和微管后，MGF的表達量顯著下降[7]。
2.1.3 MGF在骨骼肌中的修復調控作用
當骨骼肌受到機械刺激時，MGF表達升高并在促進細胞的增殖、遷移、維持細胞干性以及損傷肌肉的修復等方面均有積極的作用。通過檢測損傷肌肉中標記物質表達的先后順序發現，MGF先于衛星細胞活化標記物M-cad和MyoD表達，顯示MGF可能僅與衛星細胞的增殖相關[10]，并且MGF在促進人體肌生的前體細胞的遷移方面也有著令人滿意的效果[11]。在細胞分化方面，MGF同樣能有效維持細胞干性，衛星細胞的分化似乎并不依賴于MGF，通過質粒介導基因轉染鼠骨骼肌C2C12細胞系發現，轉染MGF的細胞在14天仍為單核的成肌細胞，而轉染IGF-ⅠEa的細胞大多數已形成微管[12]，其主要機制可能是MGF通過下調肌生調節因子(MyoD)，間接抑制了肌肉分化時所需的周期素依賴激酶抑制劑p21、肌肉增強因子(MEF2)的表達[13]，并最終抑制了分化。
在體轉染實驗也發現，在肌肉組織的生長發育及功能方面，MGF表現出了優于IGF-Ⅰ的作用。向鼠的肌肉中注射MGF cDNA，3周后肌肉纖維的量增加25%，而利用含有IGF-Ⅰ的腺病毒轉染研究對象，4個月后肌肉的質量僅增加了15%。不僅如此，MGF cDNA或多肽注射肌營養不良的肌肉，3周后的肌肉力量增加35%。所以在促進肌肉生長發育、損傷及疾病修復方面，MGF表現出組織水平上的促進作用，且效果明顯優于IGF-Ⅰ[14]。
2.2 MGF在肌腱中的表達與功能
當肌腱受到運動刺激，MGF同樣也會出現高表達的情況。將3種不同的短時間的力量訓練(向心訓練、離心訓練、等長訓練)施加于雌性SD大鼠后發現，肌肉中MGF的表達增高并受運動形式的影響，顯示離心訓練的效果最好。但在肌腱中，MGF雖然在受到運動刺激的肌腱中表達，但是其表達并未因運動形式的影響而表現出不同的效果[15]，這一點與肌肉組織對運動刺激的響應是不同的。
當肌腱受損或是受到機械刺激時，MGF在肌腱中高表達，最終效應表現為促進了肌腱組織的生長發育。通過力學加載實驗發現，與未加載的對照組相比，實驗組中肌腱重要胞外基質膠原Ⅰ、Ⅲ前體分別在第2、8天時表達開始升高，到16天時，肌腱的局部濕重增加近一倍，同時相比于IGF-Ⅰ在第8天時明顯增加，MGF的響應更為迅速，在第4天時就已經顯著增加[16]。與此同時，IGFBP-4在第2天增加并保持高表達狀態，能夠提高IGF-Ⅰ的活性，以此來促進相關膠原的表達，因此MGF所在的IGF-Ⅰ體系可能與膠原的合成有關[16]，這為將MGF應用于治療肌腱損傷、維持肌腱正常生長發育提供了良好的理論依據。
2.3 MGF在心肌中的表達與功能
在心臟中，缺血、缺氧以及心肌肥大都會誘導MGF在損傷區域的高表達，部分條件引起的表達還會響應于心率變化。當心臟處于心肌梗死狀態時，MGF在mRNA水平和蛋白質水平的表達量都明顯增加。van Dijk-Ottens等[17]發現甲狀腺激素引起的心肌肥大也可以誘導MGF集中表達在隔膜和左心室的中間區域，并且這種促表達作用可能是與甲狀腺激素引起心率增加有關：甲狀腺機能亢進引起心率增加，從而使MGF表達上調；甲狀腺機能衰減引起心率下降，MGF表達相對下降。
由于心肌是不可再生的有絲分裂后組織，使得心肌梗死導致的心肌壞死難以像其他組織一樣從細胞水平上修復，因此預防心肌細胞大面積的死亡以及使心肌具備有效的局部修復功能成為了改善心臟功能的有效方法。研究表明，MGF在預防心肌細胞凋亡和促進心肌再生過程中有重要的作用。以羊建立心肌梗死模型并通過向冠狀動脈的旋支分別注射無菌鹽水、成熟IGF-Ⅰ多肽、MGF E肽和MGF，結果發現相比于對照組和IGF-Ⅰ實驗組而言，MGF E肽和MGF使得受損的心臟左心室射血分數顯著增加(P＜0.01或P＜0.05)，受損心臟的縮短分數顯著增加(P＜0.05)。并且以pAktT308和Caspase 3作為心肌細胞存活的標記物發現，MGF E肽可通過促進pAktT308的表達量增加抑制Caspase 3的表達，以此保護細胞免于凋亡并改善心肌功能[18]。Mavrommatis等[19]通過離體和在體實驗證明，MGF E肽可通過防止線粒體靜止膜電位破壞和減弱Caspase 3的活性來保護受損的H9c2心肌細胞，并能有效抑制心臟的病理性肥大，改善心臟功能。以上研究成果表明，MGF和MGF E肽治療心肌損傷和心肌梗死的效果優于IGF-Ⅰ，能夠有效地抑制心肌血管阻塞區域的擴張，避免心肌細胞的大量凋亡，從而更好地保護了心肌組織。
2.4 MGF在神經中的表達和功能
缺血缺氧神經損傷主要是因為機體內神經血供不足引起的神經組織功能損害，受損的神經局部組織會出現MGF的高表達現象。Beresewicz等[20]發現在大腦發育過程中MGF和IGF-ⅠEa均有表達并具有暫時性和區域性，而在新生兒大腦缺氧、缺血條件下或者單獨的低氧條件下，在很長的時間內都會誘使MGF的高量表達。與之類似，Dluzniewska等[21]發現腦梗死時，局部缺血后的大腦CA3區域MGF快速高表達并集中在了椎體神經元的細胞核周圍，而DG區域和腦回也同樣出現了MGF快速而集中的高表達現象。
MGF在神經受損組織部位的高表達同樣預示了MGF與神經損傷修復的相關性，并得到了有效的驗證。對于因神經性疾病或衰老造成的神經元損失，MGF在其治療與預防上均表現出優異的效應，能夠維護成熟運動神經元并有效增加神經元數目，且其作用效果明顯優于IGF-Ⅰ體系中其它成員。MGF能夠表現出促進軸突的生長和分支的效果，有利于神經再分布及功能重建。不僅如此，在神經保護作用中，MGF表現出優于IGF-ⅠEa與IGF-Ⅰ的作用。將MGF cDNA和IGF-ⅠEa cDNA注射到運動神經元損傷的面部肌肉后，比較發現，MGF可以更有效地保護神經元細胞免于損傷引起的凋亡，且效果是IGF-ⅠEa的兩倍[22]。而與IGF-Ⅰ對比，MGF同樣具有自己的優勢。Dluzniewska等[21]通過在體和離體實驗證明，MGF能夠通過非IGF-Ⅰ受體途徑來行使神經保護功能，且不需要定位注射便能持久地起作用，具有更好的效果。除此之外，MGF E肽在神經受到氧化應激刺激時能夠通過激活蛋白激酶Cε和Nrf2來提高血紅素氧化酶-1的表達，由此來保護多巴胺神經元免于凋亡[23]。MGF本身作為一種神經營養型因子，對神經元的存活、生長和保護都有重要的作用，對于肌萎縮性脊髓側索硬化癥、腦梗死、帕金森病等疾病等都表現出一定的治療效果。或許在不久的將來，隨著研究的不斷深入，MGF在神經疾病或神經損傷的臨床治療中會擁有更優秀的表現。
2.5 MGF在其它軟組織中的表達和功能
在癌變的子宮內膜以及前列腺組織中，MGF同樣會出現高量表達，這表明MGF與癌癥的發病進程相關，也預示著可以從MGF入手來研究癌癥的發病機制與治療方法。研究發現，正常的子宮內膜腺上皮細胞不表達MGF，然而在子宮內膜異位的腹膜病變區出現MGF的高表達[24]。相似的，在正常的前列腺上皮細胞中雖無MGF表達，但MGF在前列腺癌變細胞和組織中出現高表達，表現出與前列腺癌的相關性[25-26]。在研究MGF與腫瘤病變機制方面，雖然通過外源添加MGF E肽證明MGF可以通過非IGF-Ⅰ受體途徑促進腫瘤細胞的增殖[24-25]，但是MGF與腫瘤發病過程的關系仍然不明確，需要進一步研究。
3 總結
在骨骼肌、肌腱、心肌、神經等組織受到物理刺激、化學刺激或者組織處于特殊的生理或病理狀態時都會出現MGF的高度表達。MGF的表達量和表達行為不僅與刺激的種類、強度密切相關，同時受到研究對象本身的生理狀態、年齡、性別和肌肉的營養狀況的影響。因此在對MGF的表達和功能的研究中，應該考慮到所用的研究對象和研究方式，從而更加精確地對MGF進行深入研究。
現有的研究成果表明，MGF在軟組織的損傷修復過程中表現出強有效的保護作用與修復促進作用：在肌肉衛星細胞的增殖、遷移以及肌肉組織的生長發育方面，MGF表現出令人滿意的效果，能夠有效促進胞外基質膠原的生成并改善了肌肉的功能；同樣地，MGF在肌腱與大腦的正常生長發育過程中起到重要的調控作用；更重要的是，在神經、心肌缺血缺氧狀態時，MGF具有明顯的保護作用，不僅能夠有效維持神經元的存活與活性，而且能夠防止因為心肌梗死而導致的射血分數和縮短分數的降低，改善心臟的功能。不僅如此，MGF在腫瘤區域高表達，顯示MGF與腫瘤發病過程的相關性。有鑒于上述MGF調控軟組織修復的優異作用，在后期的研究工作中，以MGF的生物學效應為基礎，結合藥理學、藥物化學、藥劑學等的理論研究，制備出促軟組織修復的基因或多肽藥物，或將MGF與干細胞、活性生物材料支架相結合，通過組織工程的方法來治療損傷的組織，均具有積極的臨床意義。
雖然MGF在軟組織的表達和功能方面的研究較多，但是仍有許多問題需要解決：①MGF本身的穩定性不好，半衰期短，給MGF的功能性研究帶來困難；②MGF的表達機制現在并不完全明了，雖然已知MGF的表達受到多種刺激的影響，但是這些因素作用機制未知且MGF下游調控的機制同樣并不明確；③在刺激因素對MGF的調控方面還存在著爭議，例如研究者對于生長激素是否直接調控MGF的表達仍存在不同意見，需要更多的實驗去驗證并予以定論；④由于MGF受體目前仍然未知，對于MGF的作用機制研究是一道難以逾越的難題。
有鑒于MGF已表現出的對軟組織修復的優異促進作用，選擇MGF作為調控軟組織損傷或疾病后組織修復的手段或將是一條可行的途徑。結合現有的細胞治療手段與組織工程手段，相信MGF在未來的軟組織修復研究中會有更加突出的表現。但我們仍不能回避現存的一些問題，仍需要我們在實驗中不斷研究檢驗，步步為營地走好將MGF相關的治療手段從實驗階段轉化到臨床藥物階段的這一段道路，為將來臨床軟組織修復提供堅實的理論基礎與科學依據。
引言
軟組織損傷是指骨骼肌、肌腱、心肌和神經等受到了超過其所能承受的負荷活動時而引起的不同程度的組織撕裂，或由于積累性損傷、組織衰老、軟組織無菌性炎癥所導致的一系列臨床癥狀，主要表現為組織疼痛、無力以及活動受限。在軟組織損傷后的自我修復過程中，這些組織或無法自我修復、或自我修復能力極差，抑或修復后常表現出功能重建困難，是臨床治療修復面臨的重要難題。迄今為止，主要采用顯微外科縫合手術、中醫理療、生長因子、基因治療、細胞治療等方法來促進損傷組織的自愈，最終達到缺損修復、功能重建的目的，但都存在不同程度的不足之處。
在骨骼肌、肌腱、心肌和神經等軟組織自愈過程中涉及細胞及細胞外基質的重建過程，并受到包括生長因子在內的生物因子的調節，因此采用生長因子結合組織工程或臨床治療手段來促進組織修復的方法受到了廣泛的關注。一些生長因子如胰島素樣生長因子-Ⅰ(insulin-like growth-factor, IGF-Ⅰ)、成肌調節因子(myogenic regulatory factors, MRFs)、轉化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)，血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)和成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF)等對促進軟組織的修復有著積極的作用。但是實驗證明，多數因子僅對修復過程的某一方面具有促進作用，且大多時候又表現出雙向作用，即促進修復的過程中在其他方面又阻礙了修復。有鑒于此，選擇一種與組織損傷更相關并能夠表現出強有力促修復的因子就顯得更為重要。自從發現了自分泌/旁分泌的具有局部修復能力的力生長因子(mechano growth factor, MGF)以來，MGF的表達機制和生理作用就一直受到關注。實驗證明，MGF在組織損傷部位不僅出現高表達情況，并且表現出保護細胞免受損傷的作用，對骨骼肌、肌腱、神經等軟組織的修復有著令人滿意的效果。本文對MGF在軟組織中的表達、修復調控作用進行概括性總結，為MGF在今后更深層次的理論研究及其臨床應用提供依據。
1 MGF的形成
IGF-Ⅰ是調控細胞生長、分化的正向調節因子，對組織的形態維持、生長和修復都起著重要的調控作用。在骨骼肌、肌腱、心肌、神經等軟組織受到物理機械刺激或(和)生化刺激時，Igf-Ⅰ基因會發生可變性剪接，從而產生兩種IGF-Ⅰ剪接變體，分別為肌肉型IGF-Ⅰ(IGF-ⅠEa)以及對力學刺激十分敏感的MGF。
Igf-Ⅰ基因的跨度為90 kb以上，并擁有6個外顯子，在發生可變性剪接時，當外顯子4直接與外顯子6相連產生IGF-ⅠEa mRNA；在外顯子4與外顯子6之間插入外顯子5產生MGF mRNA(人體或嚙齒動物中的Igf-Ⅰ基因選擇性剪接產生MGF時，分別在外顯子5區域插入49 bp或52 bp的核苷酸片段，最終通過翻譯形成IGF-ⅠEc或IGF-ⅠEb，均可稱為MGF[1])；在人體中還特有一種IGF-ⅠEb，其由外顯子5剪接到外顯子4上產生，但并不常見于研究[2]。在MGF形成的過程中，基因翻譯時閱讀框變化導致MGF產生了特異的羧基端24個氨基酸的E肽序列，使得MGF比IGF-Ⅰ的羧基端多出1個延伸肽，從而擁有了異于IGF-Ⅰ的結構和潛在的特異生理功能。
2 MGF在不同軟組織中的表達與修復功能
2.1 MGF在骨骼肌中的表達與功能
2.1.1 物理刺激下MGF的表達
MGF在骨骼肌受到拉伸刺激、電刺激以及超聲波刺激的時候會出現高表達的情況，且MGF的表達行為還與刺激類型以及骨骼肌本身的生理、衰老特征有關。Hameed等[3]分別對老年人和年輕人施加兩種不同的訓練方式：高抗阻訓練和超常循環運動訓練，發現高抗阻訓練2.5 h后MGF mRNA在年輕人肌肉中明顯增加，而在老年人肌肉中無明顯變化；超常循環運動訓練則會使MGF mRNA的表達量在年輕人和老年人的肌肉中都有明顯增加。比較拉伸刺激與電刺激的實驗發現，對成年兔只施加拉伸刺激或電刺激(10 Hz)時，骨骼肌中的MGF表達量均顯著增加，且拉伸結合電刺激對MGF的表達表現出協同作用[4]。不同于力學拉伸刺激與電刺激，超聲刺激會因強度以及受刺激組織狀態的不同而對MGF表達的調控表現出很大差異。利用0.3 W/cm2強度超聲刺激對腓腸肌損傷的鼠進行處理發現MGF的表達量下降[5]，而1.5 W/cm2強度處理未損傷的人體肌肉時IGF-ⅠEb的表達量顯著提高，但損傷的肌肉中IGF-Ⅰ剪接變體的表達無明顯變化[6]。
2.1.2 化學刺激下MGF的表達
化學因素同樣能夠調控MGF的表達，一些激素、化學因子等會對MGF的表達起到或正或負的調控效果。
研究發現，在離體、在體或者模式動物實驗中，生長激素(growth hormone, GH)都表現出顯著促進MGF表達的調控作用。與生長激素類似，弗司扣林和雙丁酰環磷酸腺苷可以通過激活cAMP使得MGF在人或鼠的成肌細胞和微管細胞中的表達量顯著增加，并證明這種促進作用分別受到蛋白激酶C信號通路或蛋白激酶A結合蛋白激酶C信號通路的影響[7]。
與GH、第二信使、睪酮[8]、雄性激素[9]等因素相反，LY-83583、過氧化氫等卻對MGF的表達起到負調控作用。實驗發現，LY-83583和過氧化氫處理成肌細胞和微管后，MGF的表達量顯著下降[7]。
2.1.3 MGF在骨骼肌中的修復調控作用
當骨骼肌受到機械刺激時，MGF表達升高并在促進細胞的增殖、遷移、維持細胞干性以及損傷肌肉的修復等方面均有積極的作用。通過檢測損傷肌肉中標記物質表達的先后順序發現，MGF先于衛星細胞活化標記物M-cad和MyoD表達，顯示MGF可能僅與衛星細胞的增殖相關[10]，并且MGF在促進人體肌生的前體細胞的遷移方面也有著令人滿意的效果[11]。在細胞分化方面，MGF同樣能有效維持細胞干性，衛星細胞的分化似乎并不依賴于MGF，通過質粒介導基因轉染鼠骨骼肌C2C12細胞系發現，轉染MGF的細胞在14天仍為單核的成肌細胞，而轉染IGF-ⅠEa的細胞大多數已形成微管[12]，其主要機制可能是MGF通過下調肌生調節因子(MyoD)，間接抑制了肌肉分化時所需的周期素依賴激酶抑制劑p21、肌肉增強因子(MEF2)的表達[13]，并最終抑制了分化。
在體轉染實驗也發現，在肌肉組織的生長發育及功能方面，MGF表現出了優于IGF-Ⅰ的作用。向鼠的肌肉中注射MGF cDNA，3周后肌肉纖維的量增加25%，而利用含有IGF-Ⅰ的腺病毒轉染研究對象，4個月后肌肉的質量僅增加了15%。不僅如此，MGF cDNA或多肽注射肌營養不良的肌肉，3周后的肌肉力量增加35%。所以在促進肌肉生長發育、損傷及疾病修復方面，MGF表現出組織水平上的促進作用，且效果明顯優于IGF-Ⅰ[14]。
2.2 MGF在肌腱中的表達與功能
當肌腱受到運動刺激，MGF同樣也會出現高表達的情況。將3種不同的短時間的力量訓練(向心訓練、離心訓練、等長訓練)施加于雌性SD大鼠后發現，肌肉中MGF的表達增高并受運動形式的影響，顯示離心訓練的效果最好。但在肌腱中，MGF雖然在受到運動刺激的肌腱中表達，但是其表達并未因運動形式的影響而表現出不同的效果[15]，這一點與肌肉組織對運動刺激的響應是不同的。
當肌腱受損或是受到機械刺激時，MGF在肌腱中高表達，最終效應表現為促進了肌腱組織的生長發育。通過力學加載實驗發現，與未加載的對照組相比，實驗組中肌腱重要胞外基質膠原Ⅰ、Ⅲ前體分別在第2、8天時表達開始升高，到16天時，肌腱的局部濕重增加近一倍，同時相比于IGF-Ⅰ在第8天時明顯增加，MGF的響應更為迅速，在第4天時就已經顯著增加[16]。與此同時，IGFBP-4在第2天增加并保持高表達狀態，能夠提高IGF-Ⅰ的活性，以此來促進相關膠原的表達，因此MGF所在的IGF-Ⅰ體系可能與膠原的合成有關[16]，這為將MGF應用于治療肌腱損傷、維持肌腱正常生長發育提供了良好的理論依據。
2.3 MGF在心肌中的表達與功能
在心臟中，缺血、缺氧以及心肌肥大都會誘導MGF在損傷區域的高表達，部分條件引起的表達還會響應于心率變化。當心臟處于心肌梗死狀態時，MGF在mRNA水平和蛋白質水平的表達量都明顯增加。van Dijk-Ottens等[17]發現甲狀腺激素引起的心肌肥大也可以誘導MGF集中表達在隔膜和左心室的中間區域，并且這種促表達作用可能是與甲狀腺激素引起心率增加有關：甲狀腺機能亢進引起心率增加，從而使MGF表達上調；甲狀腺機能衰減引起心率下降，MGF表達相對下降。
由于心肌是不可再生的有絲分裂后組織，使得心肌梗死導致的心肌壞死難以像其他組織一樣從細胞水平上修復，因此預防心肌細胞大面積的死亡以及使心肌具備有效的局部修復功能成為了改善心臟功能的有效方法。研究表明，MGF在預防心肌細胞凋亡和促進心肌再生過程中有重要的作用。以羊建立心肌梗死模型并通過向冠狀動脈的旋支分別注射無菌鹽水、成熟IGF-Ⅰ多肽、MGF E肽和MGF，結果發現相比于對照組和IGF-Ⅰ實驗組而言，MGF E肽和MGF使得受損的心臟左心室射血分數顯著增加(P＜0.01或P＜0.05)，受損心臟的縮短分數顯著增加(P＜0.05)。并且以pAktT308和Caspase 3作為心肌細胞存活的標記物發現，MGF E肽可通過促進pAktT308的表達量增加抑制Caspase 3的表達，以此保護細胞免于凋亡并改善心肌功能[18]。Mavrommatis等[19]通過離體和在體實驗證明，MGF E肽可通過防止線粒體靜止膜電位破壞和減弱Caspase 3的活性來保護受損的H9c2心肌細胞，并能有效抑制心臟的病理性肥大，改善心臟功能。以上研究成果表明，MGF和MGF E肽治療心肌損傷和心肌梗死的效果優于IGF-Ⅰ，能夠有效地抑制心肌血管阻塞區域的擴張，避免心肌細胞的大量凋亡，從而更好地保護了心肌組織。
2.4 MGF在神經中的表達和功能
缺血缺氧神經損傷主要是因為機體內神經血供不足引起的神經組織功能損害，受損的神經局部組織會出現MGF的高表達現象。Beresewicz等[20]發現在大腦發育過程中MGF和IGF-ⅠEa均有表達并具有暫時性和區域性，而在新生兒大腦缺氧、缺血條件下或者單獨的低氧條件下，在很長的時間內都會誘使MGF的高量表達。與之類似，Dluzniewska等[21]發現腦梗死時，局部缺血后的大腦CA3區域MGF快速高表達并集中在了椎體神經元的細胞核周圍，而DG區域和腦回也同樣出現了MGF快速而集中的高表達現象。
MGF在神經受損組織部位的高表達同樣預示了MGF與神經損傷修復的相關性，并得到了有效的驗證。對于因神經性疾病或衰老造成的神經元損失，MGF在其治療與預防上均表現出優異的效應，能夠維護成熟運動神經元并有效增加神經元數目，且其作用效果明顯優于IGF-Ⅰ體系中其它成員。MGF能夠表現出促進軸突的生長和分支的效果，有利于神經再分布及功能重建。不僅如此，在神經保護作用中，MGF表現出優于IGF-ⅠEa與IGF-Ⅰ的作用。將MGF cDNA和IGF-ⅠEa cDNA注射到運動神經元損傷的面部肌肉后，比較發現，MGF可以更有效地保護神經元細胞免于損傷引起的凋亡，且效果是IGF-ⅠEa的兩倍[22]。而與IGF-Ⅰ對比，MGF同樣具有自己的優勢。Dluzniewska等[21]通過在體和離體實驗證明，MGF能夠通過非IGF-Ⅰ受體途徑來行使神經保護功能，且不需要定位注射便能持久地起作用，具有更好的效果。除此之外，MGF E肽在神經受到氧化應激刺激時能夠通過激活蛋白激酶Cε和Nrf2來提高血紅素氧化酶-1的表達，由此來保護多巴胺神經元免于凋亡[23]。MGF本身作為一種神經營養型因子，對神經元的存活、生長和保護都有重要的作用，對于肌萎縮性脊髓側索硬化癥、腦梗死、帕金森病等疾病等都表現出一定的治療效果。或許在不久的將來，隨著研究的不斷深入，MGF在神經疾病或神經損傷的臨床治療中會擁有更優秀的表現。
2.5 MGF在其它軟組織中的表達和功能
在癌變的子宮內膜以及前列腺組織中，MGF同樣會出現高量表達，這表明MGF與癌癥的發病進程相關，也預示著可以從MGF入手來研究癌癥的發病機制與治療方法。研究發現，正常的子宮內膜腺上皮細胞不表達MGF，然而在子宮內膜異位的腹膜病變區出現MGF的高表達[24]。相似的，在正常的前列腺上皮細胞中雖無MGF表達，但MGF在前列腺癌變細胞和組織中出現高表達，表現出與前列腺癌的相關性[25-26]。在研究MGF與腫瘤病變機制方面，雖然通過外源添加MGF E肽證明MGF可以通過非IGF-Ⅰ受體途徑促進腫瘤細胞的增殖[24-25]，但是MGF與腫瘤發病過程的關系仍然不明確，需要進一步研究。
3 總結
在骨骼肌、肌腱、心肌、神經等組織受到物理刺激、化學刺激或者組織處于特殊的生理或病理狀態時都會出現MGF的高度表達。MGF的表達量和表達行為不僅與刺激的種類、強度密切相關，同時受到研究對象本身的生理狀態、年齡、性別和肌肉的營養狀況的影響。因此在對MGF的表達和功能的研究中，應該考慮到所用的研究對象和研究方式，從而更加精確地對MGF進行深入研究。
現有的研究成果表明，MGF在軟組織的損傷修復過程中表現出強有效的保護作用與修復促進作用：在肌肉衛星細胞的增殖、遷移以及肌肉組織的生長發育方面，MGF表現出令人滿意的效果，能夠有效促進胞外基質膠原的生成并改善了肌肉的功能；同樣地，MGF在肌腱與大腦的正常生長發育過程中起到重要的調控作用；更重要的是，在神經、心肌缺血缺氧狀態時，MGF具有明顯的保護作用，不僅能夠有效維持神經元的存活與活性，而且能夠防止因為心肌梗死而導致的射血分數和縮短分數的降低，改善心臟的功能。不僅如此，MGF在腫瘤區域高表達，顯示MGF與腫瘤發病過程的相關性。有鑒于上述MGF調控軟組織修復的優異作用，在后期的研究工作中，以MGF的生物學效應為基礎，結合藥理學、藥物化學、藥劑學等的理論研究，制備出促軟組織修復的基因或多肽藥物，或將MGF與干細胞、活性生物材料支架相結合，通過組織工程的方法來治療損傷的組織，均具有積極的臨床意義。
雖然MGF在軟組織的表達和功能方面的研究較多，但是仍有許多問題需要解決：①MGF本身的穩定性不好，半衰期短，給MGF的功能性研究帶來困難；②MGF的表達機制現在并不完全明了，雖然已知MGF的表達受到多種刺激的影響，但是這些因素作用機制未知且MGF下游調控的機制同樣并不明確；③在刺激因素對MGF的調控方面還存在著爭議，例如研究者對于生長激素是否直接調控MGF的表達仍存在不同意見，需要更多的實驗去驗證并予以定論；④由于MGF受體目前仍然未知，對于MGF的作用機制研究是一道難以逾越的難題。
有鑒于MGF已表現出的對軟組織修復的優異促進作用，選擇MGF作為調控軟組織損傷或疾病后組織修復的手段或將是一條可行的途徑。結合現有的細胞治療手段與組織工程手段，相信MGF在未來的軟組織修復研究中會有更加突出的表現。但我們仍不能回避現存的一些問題，仍需要我們在實驗中不斷研究檢驗，步步為營地走好將MGF相關的治療手段從實驗階段轉化到臨床藥物階段的這一段道路，為將來臨床軟組織修復提供堅實的理論基礎與科學依據。