肌成纤维细胞，因其兼有平滑肌细胞和成纤维细胞的特性而得名，是一种具有收缩功能的成纤维细胞。肌成纤维细胞存在于多种组织中，可由多种细胞分化而来，在正常组织与损伤组织中起着不同的作用。本文围绕肌成纤维细胞的相关研究及其在正畸牙移动中的作用作一综述。
1.肌成纤维细胞的概述
1.1肌成纤维细胞的特征
肌成纤维细胞呈星形或纺锤形，细胞核常扭曲，可见多个折叠，呈锯齿状，核仁明显，染色质呈颗粒状散在分布，细胞内含大量微丝、微管，大多分布在细胞外周部。免疫表型为α-平滑肌蛋白和纤维连结蛋白ED-A片段阳性。电子显微镜下，先后观察到细胞骨架微丝和肌动蛋白微丝，细胞通过外周肌丝与周围细胞或细胞外基质间相连。聚合的肌动蛋白丝构成肌动蛋白应力纤维，这些肌动蛋白应力纤维与平滑肌细胞内的相似，并且这些细胞还具有典型的成纤维细胞功能，如胞浆内可见丰富的粗面内质网，因此，用“肌”成纤维细胞形象地描述这些细胞。
1.2肌成纤维细胞的来源
体内多种细胞都具有分化或去分化成为肌成纤维细胞的潜能，如肝星状细胞、内皮细胞、上皮细胞、间充质细胞、成纤维细胞等，均能通过不同的诱导方式分化为肌成纤维细胞；平滑肌细胞可以通过去分化成为肌成纤维细胞。其中，成纤维细胞是它的主要来源细胞。成纤维细胞分化成为肌成纤维细胞需要经历两个阶段：第一阶段，成纤维细胞在机械应力的作用下分化为原始肌成纤维细胞，此时，细胞内形成细胞质肌动蛋白应力纤维，并以纤维连接黏着斑复合体的形式结束此阶段；第二阶段，转化生长因子-β1（transforming growth factorβ1，TGF-β1）、ED-A纤连蛋白和机械应力共同诱导原始肌成纤维细胞转化为已分化的肌成纤维细胞。肌成纤维细胞一般存在于瘢痕组织、纤维化增生组织、上皮肿瘤间质和肉芽组织中。
1.3肌成纤维细胞的功能
肌成纤维细胞具有强大的合成细胞外基质的能力。在正常组织中，肌成纤维细胞作为一种收缩细胞，能够调节正常器官的功能。组织损伤后，肌成纤维细胞在介导损伤修复中起到至关重要的作用，但与此同时，在组织纤维化期间，肌成纤维细胞也可以在旺盛的细胞外基质形成中起异常作用。强健的肌动蛋白应力纤维网是肌成纤维细胞的一个重要的形态学特征，这将为调控跨越细胞膜的细胞外基质提供重要基础。
2.机械应力与化学性刺激促进多种细胞向肌成纤维细胞分化
机械应力与化学性刺激是影响多种细胞向肌成纤维细胞分化的两个重要因素。机械力，包括牵张力、压应力、液体静压力、流体剪切力等，它们对于体内的生理及病理活动起到重要调节作用。机体内细胞受到力学刺激后，力学转导将物理信号转化为化学信号，细胞外基质结构和细胞形态发生改变，进而影响细胞的增殖、分化、迁移、分泌、凋亡等生理活动。力学刺激可促进前体细胞向肌成纤维细胞分化，主要的力学感应途径为：细胞外基质蛋白、整联蛋白和细胞膜力学敏感离子通道。
TGF-β1是最主要的、也是目前研究最广泛的肌成纤维细胞向分化的化学调控因子，可诱导骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）、成纤维细胞向肌成纤维细胞分化。孟耀等采用5μg/L的TGF-β1诱导人牙周膜成纤维细胞后，通过细胞免疫化学染色，检测到α-平滑肌肌动蛋白的表达，说明成功诱导出肌成纤维细胞，但诱导出的肌成纤维细胞状态仅在72h内保持稳定。随后，该课题组进一步研究发现牙周膜肌成纤维细胞间可能通过纤连蛋白相连接。
研究表明，TGF-β1与机械张/压应力对人牙周膜细胞向肌成纤维细胞的分化具有协同作用，并且，这种协同作用有力值和时间依赖性。Fang等指出，尼古丁能抑制人牙龈成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，这也许是吸烟者伤口愈合缓慢的原因。
3.肌成纤维细胞来源的相关细胞信号转导通路
3.1TGF-β信号转导通路
TGF-β与细胞膜上的TGF-βⅠ、Ⅱ型受体相互作用，能激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、Wnt、Smad、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶（serine-threonine kinase，AKT）等多条信号通路，通过在通路间的交互作用调控TGF-β相关基因的表达。其中，以Smad为信号转导分子的通路称Smad通路。TGF-β同时结合2个Ⅰ型受体和2个Ⅱ型受体，形成异四聚体，Ⅱ型受体被激活，其激酶活性将Ⅰ型受体磷酸化并活化；Ⅰ型受体将Smad2和Smad3磷酸化，磷酸化的Smad2和Smad3与Smad4形成三聚体入核，与Smad结合元件结合，从而调节基因的表达，这是经典的TGF-β/Smad信号通路。
伤口愈合期间，脐带间充质干细胞来源外泌体（umbilical cord-derived mesenchymal stem cells-derived exosome，uMSCs-Exos）的miRNAs通过阻断TGF-β/Smad2信号通路抑制肌成纤维细胞的分化，该研究结果提示，uMSCs-Exos可以在预防疤痕形成方面发挥作用。在TGF-β通路中，Smad7属于抑制型Smad，通过阻止Smad2和Smad3的磷酸化抑制TGF-β信号转导。miR-877-3p能通过靶向Smad7抑制肺源MSCs向肌成纤维细胞分化。
TGF-β还可通过非经典通路进行细胞信号转导。TGF-βⅠ型受体还能激活Rho家族的GTP酶（RhoGTPases）以及它们的效应激酶——Rho螺旋卷曲激酶（Rho coiled-coiled kinase 1，ROCK1），导致肌动蛋白细胞骨架聚合，而独立于Smad信号。TGF-β1是最主要的肌成纤维细胞向分化的调控因子，并且，TGF-β信号转导通路是肌成纤维细胞向分化的经典通路，机械力能够调控细胞外基质释放TGF-β，TGF-β的释放量与力的大小有关。
3.2Rho信号转导通路
RhoGTPases属于Ras超家族，是真核细胞内重要的细胞信号转导分子，包括Rho、Rnd、Rac、Cdc42等，它犹如“分子开关”，在GTP结合的活化状态与GDP结合的非活化状态间互相转换，进而调控细胞信号转导通路。RhoGTPases参与细胞骨架的重排，并能调节肌动蛋白应力纤维和细胞骨架黏附系统。周期性张应力通过上调GTP-Rho、ROCK、磷酸化丝切蛋白（cofilin，CFL）的表达以及下调Rho-GDIa的表达促进人牙周膜细胞的细胞骨架重排。
Rho信号转导通路参与细胞周期的调控。ROCK作为Rho的下游靶效应信号分子，当Rho与GTP结合后被激活，与Rho构成的Rho/ROCK信号转导通路能够介导细胞迁移、应力纤维形成。多种细胞因子可激活Rho/ROCK信号通路。通过TGF-β活化的Rho/ROCK信号通路可决定MSCs的分化方向，当RhoA/ROCK信号转导通路开放时，MSCs分化为肌成纤维细胞；该通路关闭后，分化为内皮细胞。RhoA的活化能够促进细胞外基质复合体的形成。整合蛋白受到力学刺激后，生物力学信号激活Rho/MRTF-A信号通路，诱导肌成纤维细胞形成。
心肌素相关转录因子-A（myocardin-related transcription factor-A，MRTF-A）是一种肌动蛋白交互蛋白，负责协助血清反应因子（serum response factor，SRF）发挥作用。Sandbo等研究表明，Rho/Actin/MRTF-A/SRF信号通路轴是一个至关重要的促纤维化信号通路的集合，它能促进肌成纤维细胞的分化和组织纤维化。与此同时，Rho信号转导通路还参与介导正畸牙移动过程中的牙周组织改建。
Barcia等回顾相关文献，提出乙醇的摄入可能通过Rho/ROCK信号通路影响正畸牙移动的猜想，但仍需进一步验证。关于机械力通过Rho/ROCK信号转导通路诱导牙周膜细胞多向分化及骨改建的研究还有很多。但机械力是否通过Rho信号转导通路调节牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）的肌成纤维细胞向分化，目前还未见相关报道。
3.3Hippo信号转导通路
Hippo信号通路高度保守，包括Yes相关蛋白（Yes associated protein，YAP）/携带PDZ结合基序的转录辅助激活物（transcriptional coactivator with PDZ-binding motif，TAZ）、哺乳动物sterile20样激酶1/2（mammaliansterile20-likekinase1/2，MST1/2）及其支架蛋白1（Salvador1，SAV1）、大肿瘤抑制因子1/2（large tumor suppressor1/2，LATS1/2）及其调节蛋白MOB1、TEA结构域1-4（TEA domain1-4，TEAD1-4）。该通路先后在果蝇和哺乳动物体内被发现，调控细胞的增殖、凋亡、器官大小、组织的动态平衡以及肿瘤的发生。
20世纪90年代，通过基因镶嵌筛选的方法，在果蝇体内发现了该通路的第一个基因——肿瘤抑制因子Wts，Wts基因的突变将导致组织过度增生。随后，又相继发现了Sav基因、Hpo肿瘤抑制基因、Mats基因和Yki基因。其中，Yki是Hippo通路的主要效应因子。YAP是Yki在哺乳动物中与之相对应的基因，位于染色体11q22上，是Hippo信号通路的关键下游效应分子，能与多种蛋白质相互作用，参与多条细胞转导通路的调控。YAP在细胞内的位置决定了它的转录辅助活性，当位于细胞核内时，与转录激活因子共同启动基因的转录；而进入胞浆后则丧失辅助功能。YAP的表达对于组织器官的大小具有正调控作用，YAP1在肌成纤维细胞分化中起重要调控作用。
McNeill等研究表明，肾元形成过程中，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶LATS1/2抑制YAP/TAZ活性，能诱导肾元祖细胞的自我更新与分化，而敲除LATS1/2基因后，使肾元祖细胞全部向肌成纤维细胞转化。Huelter-Hassler等指出，施加正畸张应力的初期，可促进牙周膜细胞的增殖，而后期则增殖能力下降，其中，YAP可能与人牙周膜细胞的增殖有关，细胞外信号调节激酶ERK1/2和YAP在正畸牙移动中可作为生物力学应答分子。以上研究提示，Hippo信号通路中的YAP通路可能参与介导机械力作用下牙周膜细胞的增殖。同时，施力后期细胞增殖能力的下降是否与其分化有关，YAP信号转导通路是否参与它的肌成纤维细胞分化，这些问题都有待进一步的研究。
4.肌成纤维细胞参与正畸牙移动中的牙周组织改建
正畸牙移动是一个复杂的牙周组织改建过程。矫治过程中，牙周膜内大量的胶原纤维传导并调节牙齿所受应力；矫治完成后，牙周膜的重建至少需要3～4个月，甚至更长的时间。最佳正畸力与牙周膜所维持的总的液体静压力直接相关，并且，只有在牙周膜的大多数体积都受到有效压力时，才能发生正畸牙移动。牙周膜作为一种致密结缔组织，是牙根与牙槽骨间的重要纽带，它的作用贯穿于整个正畸治疗的始终。
矫治结束后，由于牙周膜及牙槽骨改建仍未恢复稳定、咬合平衡和肌动力平衡均未建立、牙龈的改建比牙周膜和牙槽骨需要更长的时间，因此需要戴用保持器，将牙齿维持在最终的理想位置。
4.1肌成纤维细胞参与牙周膜的改建
近年来，有学者发现，在犬及大鼠移动牙的张力侧牙周膜中存在大量分化的肌成纤维细胞，提示牙周膜细胞还有向肌成纤维细胞分化的潜力，并且指出，肌成纤维细胞在正畸牙移动中起着至关重要的作用。Xu等采用四点弯曲细胞力学加载系统和外源性TGF-β1刺激体外培养的牙周膜细胞，结果表明，TGF-β1与张/压应力协同促进牙周膜细胞向肌成纤维细胞分化，并且，张/压应力越大，α-平滑肌蛋白和腱生蛋白-C的表达水平越高。
随后的体内实验研究结果指出，正畸力下，上调的Wnt-3α和TGF-β1信号在促进肌成纤维细胞向分化中起重要作用，再采用Wnt-3α和TGF-β1分别刺激牙周膜细胞的体外验证发现：二者均促进牙周膜细胞的肌成纤维细胞向分化。以上一系列研究表明，在机械应力与TGF-β1刺激下，牙周膜细胞能够向肌成纤维细胞分化。为进一步阐明正畸牙移动中牙周膜内纤维与血管组织的改建，Kimura等发现，表皮生长因子抑制牙周膜来源的内皮祖细胞样细胞向肌成纤维细胞分化。牙周膜内的牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）是维持牙周组织内稳态的关键因素，在牙周膜的自我更新和塑建中起到不可或缺的作用。随着研究的不断深入，脂多糖刺激能够诱导PDLSCs向肌成纤维细胞分化。
4.2肌成纤维细胞参与牙龈的修复
TGF-β1诱导牙龈成纤维细胞内的α-平滑肌蛋白表达提高，并且，α-平滑肌蛋白的表达有年龄依赖性，年龄越大，牙龈的愈合修复所需时间更长，这一结论能够解释成年患者戴用保持器时间更长的原因。肌成纤维细胞与牙龈的相关研究多集中在遗传性牙龈纤维瘤病方面，而对于在正畸牙移动及矫治后保持中的作用及机制研究则鲜少报道。
5小结
综上所述，肌成纤维细胞是一种多来源、多功能的细胞，在正常组织与损伤组织中均起重要作用，并且与正畸牙移动密切相关，在牙周膜、牙龈等牙周组织改建中具有重要意义。
