编辑推荐：
【编辑推荐】为探究细胞外高浓度 L - 谷氨酸（Glu）对骨骼肌生成的影响，研究人员以 C2C12 细胞和小鼠为模型，发现 5 mM Glu 可抑制肌细胞分化、融合及相关基因表达，下调 mGluR5、NMDAR 及其下游信号通路，且老年小鼠肌肉中相关受体表达与肌重下降相关，为衰老性肌肉衰退提供新视角。
在人体中，骨骼肌不仅是运动的核心执行者，还深度参与能量代谢与血糖调控。随着年龄增长或肌肉损伤，骨骼肌质量与功能衰退（如少肌症）成为困扰老年人的重要健康问题。尽管已知 L - 谷氨酸（Glu）在骨骼肌细胞内含量丰富，参与能量代谢，但细胞外高浓度 Glu 对肌细胞的影响却长期模糊不清。尤其当肌肉损伤导致细胞膜破裂时，大量胞内 Glu 泄漏至细胞外，是否会对周围肌细胞产生毒性作用？这一问题直接关联肌肉再生机制与衰老性肌肉退化的病理基础，却缺乏系统性研究。
为解开这一谜题，日本昭和大学（Showa Medical University）的研究团队开展了系列实验。他们以小鼠骨骼肌成肌细胞系 C2C12 为模型，结合细胞生物学与分子生物学技术，探究高浓度 Glu 对肌生成（myogenesis）的影响，并利用老年小鼠模型验证关键机制在体内的相关性。研究成果发表于《Scientific Reports》，为理解年龄相关肌肉衰退提供了重要分子证据。
研究主要采用以下技术方法：
- 细胞培养与分化模型：通过诱导 C2C12 细胞向肌细胞分化，模拟体内肌生成过程，设置不同浓度 Glu 处理组（0-30 mM），观察细胞形态与功能变化。
- 免疫荧光与流式细胞术：检测肌细胞分化标志物（如肌球蛋白重链 MHC、肌细胞生成素 myogenin）的表达，分析细胞融合程度（以多核肌管比例为指标）。
- Western blotting：定量分析谷氨酸受体（mGluR5、NMDAR）及其下游信号分子（p38 MAPK、MEF2A、CREB、PGC-1α）的蛋白表达与磷酸化水平。
- 动物实验：选取不同周龄 C57BL/6 小鼠，检测胫骨前肌（TA 肌肉）中谷氨酸受体表达、肌肉重量及衰老标志物（p53、galectin3）的变化。
研究结果
1. 肌细胞损伤导致细胞外 Glu 升高
C2C12 细胞内 Glu 浓度高达 20.7 mM，分化过程中细胞凋亡与膜损伤增加，导致培养基中 Glu 浓度随培养时间上升（第 3 天达 28.9 μM）。物理损伤实验进一步证实，细胞膜破裂可显著增加细胞外 Glu 水平，提示损伤肌细胞可能通过释放 Glu 影响邻近细胞。
2. 高浓度 Glu 抑制快肌纤维相关基因表达
5 mM Glu 处理显著降低 C2C12 细胞中快肌型肌球蛋白重链（MHCIIx、MHCIIa、MHCIIb）及肌细胞生成素（myogenin）的表达，而慢肌型 MHC（MHCI）不受影响。免疫荧光显示，高浓度 Glu 减少 MHC 阳性细胞比例，表明其特异性抑制快肌分化。
3. 高浓度 Glu 抑制肌细胞融合
5 mM Glu 处理后，C2C12 细胞融合形成的多核肌管数量显著减少，肌管表面积与宽度缩小。即使在分化后期添加 Glu，仍可抑制肌管成熟，提示 Glu 对肌细胞融合的抑制作用具有时间独立性。
4. 高浓度 Glu 下调谷氨酸受体 mGluR5 和 NMDAR
Western blotting 显示，5 mM Glu 处理降低 C2C12 细胞膜表面及全细胞中 mGluR5 和 NMDAR 的蛋白表达。使用受体拮抗剂（CTEP 抑制 mGluR5，MK-801 抑制 NMDAR）可模拟高 Glu 的抑制效应，而激动剂（VU 0357121 激活 mGluR5，NMDA 激活 NMDAR）则促进肌细胞分化与融合，证实两种受体在肌生成中的关键作用。
5. 高浓度 Glu 抑制下游信号通路
高浓度 Glu 导致 p38 MAPK、MEF2A（Thr312）、CREB（Ser133）磷酸化水平下降，并减少 PGC-1α 表达。这些分子均为 mGluR5/NMDAR 信号通路的下游靶点，提示 Glu 通过抑制受体 - 信号轴阻断肌细胞分化。
6. 老年小鼠肌肉中谷氨酸受体表达与肌重下降相关
在 64 周龄老年小鼠的 TA 肌肉中，mGluR5 和 NMDAR 表达显著低于年轻小鼠，伴随肌肉重量减轻及衰老标志物（p53、galectin3）升高。这一现象表明，年龄相关的 Glu 受体下调可能是肌肉衰退的重要机制。
研究结论与意义
本研究揭示了细胞外高浓度 Glu 通过下调 mGluR5 和 NMDAR 及其下游 p38 MAPK/MEF2A/CREB/PGC-1α 信号通路，抑制骨骼肌成肌细胞的分化与融合。老年小鼠体内实验进一步表明，谷氨酸受体表达下降与肌肉衰老密切相关。这些发现首次明确了 Glu 在肌肉微环境中的潜在毒性作用，为衰老性肌肉退化（如少肌症）提供了新的病理机制，并提示调控 mGluR5/NMDAR 信号通路可能成为干预肌肉衰退的新靶点。未来研究可进一步探索 Glu 代谢异常与肌肉疾病的临床关联，为开发针对性治疗策略奠定基础。
