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为探究肌肉废用后质量和功能下降机制，研究人员对人比目鱼肌（m. soleus ）和股外侧肌（m. vastus lateralis ）在基线和废用 6 天后进行研究。发现两种肌肉转录组有显著差异，该研究为深入了解基因表达调控提供线索。
在我们的日常生活中，肌肉就像身体这部精密机器的 “动力引擎”，支撑着我们的每一个动作。然而，当肌肉遭遇 “废用” 危机，比如长期卧床、肢体固定，又或是在太空飞行这类特殊环境下，一系列问题便接踵而至。肌肉质量会迅速下降，力量大不如前，原本能轻松完成的动作变得困难重重；有氧性能（耐力）也大打折扣，稍微活动一下就气喘吁吁；就连胰岛素敏感性也出现异常，身体的代谢平衡被打破。这不仅严重影响患者康复，还成为太空探索等领域亟待解决的难题。为了深入了解肌肉废用背后的秘密，俄罗斯科学院生物医学问题研究所的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms》杂志上，为我们打开了一扇探索肌肉奥秘的新窗口。
研究人员采用了多种关键技术方法来揭开肌肉废用的神秘面纱。首先是 RNA 测序（RNA-seq）技术，这一技术就像一个 “基因解码器”，能够精准测定肌肉组织在不同状态下的基因表达情况，帮助研究人员全面了解转录组的变化。其次是位置权重矩阵（PWM）方法，利用该方法，研究人员在共表达基因的单个启动子区域中寻找转录因子（TFs）结合位点的富集情况，进而确定可能参与基因表达调控的转录因子 。研究选取了 10 名年龄在 25 - 38 岁的男性志愿者，让他们经历 7 天的干浸（dry immersion，DI）实验，在实验前后分别对他们的比目鱼肌（m. soleus ，一种具有强大姿势功能的 “慢” 肌）和 “混合” 股外侧肌（m. vastus lateralis ）进行活检取样，获取研究所需的肌肉样本。
比目鱼肌和股外侧肌在基线和废用 6 天后转录组谱的差异
研究人员通过 RNA 测序技术对肌肉样本进行分析，在去除低表达基因后，检测到约 10,000 个 mRNA。结果发现，在基线时，与比目鱼肌相比，股外侧肌中有 1341 个 mRNA 上调，这些上调的 mRNA 与翻译、转录、糖酵解酶以及内质网 / 钙信号传导相关；同时，股外侧肌中有 1152 个 mRNA 下调（或比目鱼肌中上调），这些 mRNA 则与有氧和脂肪酸代谢酶、收缩蛋白、细胞相关的功能富集有关 。这表明在正常状态下，两种肌肉的基因表达就存在明显差异，各自为维持自身的功能特点 “默默努力”。
研究结论与讨论
正如预期，“混合” 股外侧肌和 “慢” 比目鱼肌的基线转录组谱存在显著差异。而且，在经历 6 天严格废用后，两种肌肉都呈现出特定的转录组反应。它们都出现了编码众多膜蛋白、线粒体能量代谢酶和一些肌节蛋白的基因表达下降的情况 。但比目鱼肌的特定反应在数量上更为显著，其对废用的反应与线粒体能量代谢调节基因的抑制、炎症反应的激活以及泛素 - 蛋白酶体系统密切相关，并且这种反应与 IRF、STAT 等促炎转录因子家族有关 。通过对文献中相关转录因子功能的分析，间接证实了约三分之二预测转录因子的有效性。
这项研究意义重大。它首次深入揭示了比目鱼肌和股外侧肌在基线和废用后的转录组调控机制，让我们对肌肉在不同状态下的基因表达变化有了更清晰的认识。这些发现为后续进一步探究不同肌肉在正常、废用或不活动状态下基因表达调控的分子机制提供了重要线索。研究中确定的转录因子成为未来靶向研究的有前景的候选对象，有望基于这些成果开发出针对性的干预措施，比如开发新的药物，以预防或减轻肌肉废用带来的不良影响，无论是对于卧床患者的康复，还是保障太空探索中宇航员的肌肉健康，都具有潜在的应用价值 。可以说，这项研究为生命科学和健康医学领域在肌肉研究方面开辟了新的方向，让我们在攻克肌肉相关难题的道路上迈出了坚实的一步。
