过度使用性肌肉障碍大鼠模型揭示纤维脂肪源性祖细胞（FAPs）在肌肉纤维化中的关键作用及无损伤激活机制

　　本综述通过建立神经肌肉电刺激诱导的等长收缩（NMES-ISO）大鼠模型，首次揭示过度使用性肌肉障碍（OIMD）中纤维脂肪源性祖细胞（FAPs）可在无明显肌纤维损伤的情况下被激活并介导肌肉纤维化。该研究挑战了传统认为肌肉重复损伤是纤维化前提的观点，为运动康复及临床防治提供了新的理论基础和影像学（MRI T2*wi）评估策略。

　　

1 引言

过度使用性肌肉障碍（Overuse-Induced Muscle Disorder, OIMD）常见于运动员和高强度体力劳动者，表现为持续性肌肉疼痛和肌力减弱。尽管传统观点认为肌肉纤维化源于重复性肌纤维损伤引发的慢性炎症，但其具体机制尚未明确。纤维脂肪源性祖细胞（Fibro-Adipogenic Progenitors, FAPs），也称为间充质基质细胞（Mesenchymal Stromal Cells, MSCs），近年来被发现在多种疾病中介导肌肉纤维化。然而，由于难以获取患者肌肉样本，该领域研究进展缓慢。神经肌肉电刺激（Neuromuscular Electrical Stimulation, NMES）技术可通过表面电极精确控制肌肉收缩类型（如等长收缩ISO、向心收缩、离心收缩），为模拟过度使用提供高度可重复的模型。本研究通过每日NMES诱导的等长收缩（NMES-ISO）建立大鼠OIMD模型，旨在探究FAPs在无显著肌纤维损伤情况下的激活机制及其在肌肉纤维化中的作用。

2 方法

2.1 实验动物与模型建立

雄性Wistar大鼠（6-7周龄）分为三组实验：实验1评估2周NMES-ISO加载后的生理表型；实验2通过1-5天连续加载观察肌纤维损伤时序；实验3通过流式细胞术（FACS）和免疫荧光分析FAPs增殖。NMES-ISO于跖屈肌延长位（40°背屈）实施，刺激参数为：45 V电压、0.5 ms单相矩形脉冲、2秒收缩/6秒间歇，每日4组×5次收缩。

2.2 检测方法

通过体内扭矩测量、MRI（T2wi与T2*wi序列）、组织染色（HE、Masson Trichrome、Sirius red、Evans Blue染料）、免疫荧光（PDGFRα标记FAPs）及FACS分析（CD31^-/CD45^-/PDGFRα⁺细胞分选）综合评价肌肉功能、纤维化区域和细胞增殖。

3 结果

3.1 NMES-ISO导致肌力下降而无肌肉质量改变

2周连续加载后，跖屈肌扭矩显著降低（第5天起p < 0.05），但肌肉湿重无显著差异。宏观观察可见腓肠肌表层覆盖结缔组织（图2A-B），提示功能损害先于结构改变。

3.2 可逆性纤维化病变与MRI表征

Masson Trichrome和Sirius red染色显示胶原富集区域集中于腓肠肌浅层（图3A-C）。静止期（2-4周）后纤维化面积显著减少，表明病变具有可逆性。MRI T2wi序列在近中端肌肉区域检测到低信号区，与纤维化区域高度吻合，且信号随恢复期逐渐减弱（图4），提示T2wi可作为无创评估工具。

3.3 无肌纤维损伤的纤维化发生

Evans Blue染色显示1-5天加载期间无显著肌纤维膜破坏（图6G-K）。中央核化纤维比例虽增加（0.75% vs 0.04%, p = 0.0055），但绝对值低于2%，且肌纤维数量与横截面积（CSA）无显著变化（图5B-C），表明纤维化并非由肌纤维破坏直接引发。

3.4 FAPs早期增殖介导纤维化

免疫荧光与FACS分析显示PDGFRα⁺细胞在加载第3天即显著增加（图7B-D），且体外验证其可分化为脂肪细胞。第4天FAPs数量较对照组显著升高（p < 0.05），证实机械负荷可直接激活FAPs而非通过损伤间接作用。

4 讨论

本研究通过NMES-ISO模型证实，即使无显著肌纤维损伤，过度机械负荷仍可通过直接激活FAPs引发肌肉纤维化。这一发现挑战了传统“损伤-炎症-纤维化”范式，为OIMD提供了新机制解释。MRI T2*wi序列在定位纤维化区域及监测恢复过程中的有效性，凸显其临床转化潜力。局限性包括模型未模拟轻劳力过度使用、FAPs分化机制未深入探索，以及年轻大鼠与老年个体应答差异可能存在的偏差。

5 结论

本研究成功建立了一种特征明确的OIMD大鼠模型，阐明FAPs在无肌纤维损伤背景下介导纤维化的新机制。结果为运动员和劳力者的过度使用性肌肉障碍防治提供了理论依据，强调即使相对安全的等长收缩训练也需注重方法性与恢复周期，以避免FAPs异常激活及纤维化发生。

作者贡献与利益冲突

Hiroyori Fusagawa等完成概念设计、实验与数据分析；所有作者参与文稿修订；无利益冲突声明。