早产相关病理改变肌肉干细胞及其微环境，导致肌肉再生与功能的长久损害

　　本研究揭示早产相关病理通过促炎微环境（TNF-α/NF-κB通路）破坏肌肉干细胞（MuSC）功能，导致长期再生障碍与肌萎缩；靶向TNF-α（Infliximab）可恢复MuSC池与再生能力，为早产儿肌肉健康提供新治疗策略。

　　

引言

骨骼肌占成人体重的35–40%，是身体功能与生活质量的关键决定因素。每年全球约10%的婴儿早产（妊娠<37周），这些个体面临慢性疾病风险，包括糖尿病、心血管疾病和神经发育障碍。近年证据表明，骨骼肌也受早产影响。胎儿骨骼肌在妊娠晚期经历关键成熟阶段，早产使其从相对缺氧的子宫环境突然暴露于21% O₂的空气中（甚至更高氧浓度需呼吸支持），构成高氧损伤，对肌肉发育产生持久有害效应。肌肉生长与修复依赖于肌肉干细胞（MuSC），其功能受微环境影响。本研究通过单细胞转录组学、体外细胞培养和体内实验，探讨早产对MuSC功能与再生能力的影响。

方法

研究使用瞬态新生儿高氧啮齿动物模型和人类早产/足月婴儿肌肉样本。人类样本取自3名早产儿（1名女性26.3周、2名男性32和33.4周）和1名足月男性（37.4周），死后取股外侧肌活检，分离MuSC进行体外培养。动物模型采用Sprague–Dawley幼鼠，在生活3–10天暴露于80% O₂（氧致损伤组，OI）或室内空气（对照组，CTRL）。分析包括单细胞RNA测序（scRNA-seq）、体外成肌细胞或单肌纤维培养、离体肌肉收缩特性和体内实验（心脏毒素诱导肌肉损伤）。统计采用双因素ANOVA或Student t检验，显著性水平p < 0.05。

结果

3.1 MuSC池与再生能力减少

OI组雄性大鼠在10天、4周和16周时，胫骨前肌（TA）中MuSC（PAX7阳性）数量减少（分别–30%、–43%和–56%），伴随成肌能力和再生潜能受损。雌性OI大鼠也显示类似但较轻的减少。肌肉再生评估显示，OI组在损伤后7天和21天，MuSC数量减少，分化成肌细胞（肌生成素阳性）减少，多中心核纤维数量减少，表明肌核增殖降低。再生肌纤维（胚胎肌球蛋白重链eMyHC阳性）数量增加，但成熟肌纤维（肌营养不良蛋白阳性）减少，提示成熟延迟。OI组肌纤维尺寸减小，趾长伸肌（EDL）绝对力和比力降低，疲劳性增加。成年雄性大鼠（16周损伤）显示类似但较轻缺陷，雌性在幼年损伤后缺陷明显，但成年后差异基本消失。

3.2 MuSC命运决定与成肌进程受损

单肌纤维培养显示，OI组MuSC数量在基线、40小时和60小时均减少，MyoD和肌生成素阳性细胞减少。40小时培养时，自我更新（PAX7+/MyoD?）比例减少。原代成肌细胞培养显示，增殖能力无差异，但分化后肌管直径减小（–28%）。人类样本中，较低胎龄婴儿成肌细胞显示肌管直径减小趋势，与动物模型一致。

3.3 scRNA-seq识别TNF-α/NF-κB通路激活

scRNA-seq分析显示，OI组MuSC中506个基因表达改变（174下调、332上调），功能富集分析显示下调基因与细胞周期、成肌分化相关，上调基因与TNF-α/NF-κB通路、凋亡、线粒体组织相关。伪时间分析揭示OI组轨迹路径 divergent，免疫成肌细胞（myoblast_2）增多，MuSC（静止）减少。TNF-α在免疫细胞中高表达，与MuSC中Traf2和Cav1相互作用。ELISA验证OI组TA中TNF-α蛋白水平增加。免疫荧光显示CAV1在MuSC中表达，Western blot显示CAV1、TRAF2和NF-κB（磷酸-p65/p65）在OI组肌管中表达上调。MuRF-1表达增加，atrogin-1无差异。人类样本中，早产男性显示磷酸-p65/p65比率升高。巨噬细胞条件培养基培养成肌细胞显示，OI组肌管直径减小（–66.5%）。

3.4 TNF-α抑制剂改善再生能力

Infliximab（TNF-α抑制剂）处理OI组大鼠，MuSC池有增加趋势（p=0.057），肌纤维尺寸恢复至CTRL水平。损伤后再生评估显示，Infliximab恢复OI组MuSC数量、多中心核纤维比例和再生纤维尺寸，但对肌生成素细胞数量无影响。

讨论

早产相关病理促进炎症微环境，通过TNF-α/NF-κB通路破坏MuSC功能，导致长期再生障碍。scRNA-seq揭示通路激活源于免疫细胞与MuSC互动，影响细胞命运决定。TNF-α抑制剂可逆转缺陷，类似策略在炎症性疾病中已应用。局限性包括高氧模型不完全模拟早产复杂性，人类样本量小。结果支持MuSC缺陷是早产儿肌肉表型的上游事件，靶向炎症可能改善肌肉健康。

结论

早产相关条件通过炎症微环境破坏MuSC功能，TNF-α/NF-κB通路是关键机制。早期干预可能改善肌肉结局，为早产人群提供治疗新途径。