基质细胞蛋白ADAMTS-like 2通过TGF-β依赖性机制调控骨骼肌纤维-脂肪祖细胞分化的双功能作用

本研究针对骨骼肌再生过程中纤维-脂肪祖细胞(FAPs)异常分化导致脂肪浸润和纤维化的临床难题，通过构建Prx1-Cre条件性敲除小鼠模型，结合原代小鼠和人源FAPs实验体系，首次揭示了ADAMTSL2蛋白通过抑制TGF-β/SMAD2信号通路负向调控FAPs向肌成纤维细胞分化的分子机制。研究发现ADAMTSL2缺失导致FAPs增殖增强、成脂分化减弱而促纤维化分化增强，在体积性肌肉损伤(VML)模型中表现出再生延迟。该成果为理解肌肉疾病中ECM调控干细胞命运的分子机制提供了新视角，发表于《iScience》。

　　

骨骼肌具有惊人的再生能力，这一过程需要肌源性卫星细胞和非肌源性纤维-脂肪祖细胞(FAPs)的精密协作。然而在病理状态下，FAPs的异常分化会导致两种灾难性后果：分化为脂肪细胞形成脂肪浸润，或分化为肌成纤维细胞引发肌肉纤维化。这两种病理变化常见于肩袖撕裂后的退行性肌肉病变和杜氏肌营养不良等疾病，严重影响患者康复预后。尽管已知转化生长因子β(TGF-β)和WNT信号通路参与调控这一过程，但细胞外基质(ECM)成分如何精确调控FAPs命运决定仍存在认知空白。

针对这一科学问题，Icahn医学院的研究团队聚焦于ADAMTS家族基质细胞蛋白ADAMTS-like 2(ADAMTSL2)。既往研究发现该蛋白在心脏和皮肤成纤维细胞中具有TGF-β抑制功能，而在肌源性前体细胞中却能通过增强WNT信号促进肌生成。这种组织特异性功能差异促使研究者深入探索ADAMTSL2在骨骼肌FAPs中的调控作用。相关研究成果发表在交叉学科期刊《iScience》上。

研究团队采用Prx1-Cre条件性敲除技术特异性剔除FAPs中的Adamtsl2基因，结合磁激活细胞分选(MACS)分离原代FAPs，通过免疫荧光、Western blot和qPCR等技术分析分化表型。人源FAPs取自股外侧肌，用于验证临床相关性。体积性肌肉损伤(VML)手术模型用于模拟严重创伤后的再生过程。

研究首先通过单细胞转录组数据挖掘发现，约17%的骨骼肌间充质干细胞亚群表达Adamtsl2，主要分布在三种内膜下成纤维细胞亚群和肌旁细胞中。构建的CKO-Prx小鼠虽然骨骼肌发育未见异常，但免疫染色显示肌肉内膜中ADAMTSL2蛋白沉积显著减少。在VML损伤模型中，敲除组7天时胚胎型肌球蛋白重链(eMyHC)阳性再生肌纤维减少，28天时肌纤维横截面积显著小于对照组，表明FAPs缺失ADAMTSL2会延缓严重损伤后的肌肉再生。

通过MACS分选获得高纯度(>95%)的PDGFRα⁺ FAPs后，研究发现ADAMTSL2缺失导致三个关键表型改变：增殖标记Ki67阳性细胞增加2.3倍；成脂分化指标perilipin表达降低40%；而纤维化标志物α平滑肌肌动蛋白(αSMA)表达增加3倍。这种促纤维化表型具有TGF-β信号依赖性——Western blot显示敲除组磷酸化SMAD2(pSMAD2)水平升高2.5倍，而TGF-β受体抑制剂SB431542可完全逆转该表型。共培养实验证实，野生型FAPs分泌的ADAMTSL2能挽救ADAMTSL2缺陷型C2C12成肌细胞的融合障碍，但敲除组FAPs无此功能。

在人源FAPs实验中，外源添加重组ADAMTSL2使成脂分化增强1.8倍，同时使TGF-β2诱导的αSMA表达降低60%。值得注意的是，纤维化分化过程中内源性ADAMTSL2表达下降50%，提示存在负反馈调节环路。

讨论部分提出了ADAMTSL2在骨骼肌中的"双功能开关"模型：在肌源性谱系中通过WNT信号促进分化，在FAPs中则通过抑制TGF-β信号阻止纤维化转分化。这种细胞特异性调控机制解释了为何Prx1-Cre小鼠在稳态下无明显表型——肌源性前体细胞分泌的ADAMTSL2可能补偿了FAPs的功能缺失，但在VML等严重损伤时，两种细胞来源的ADAMTSL2需要协同作用才能确保有效再生。研究为肌肉纤维化疾病提供了新的治疗靶点，ADAMTSL2可能通过同时促进肌生成和抑制纤维化的双重作用改善创伤性肌肉损伤和肌营养不良的预后。

该研究的创新性在于首次揭示ECM组分通过微环境信号通路交叉对话调控干细胞命运决定的精确机制。局限性在于尚未在慢性纤维化模型中验证ADAMTSL2的治疗潜力，且Prx1-Cre除影响FAPs外还会敲除其他肢芽来源组织的ADAMTSL2。未来研究需要开发FAP特异性Cre工具鼠，并探索ADAMTSL2重组蛋白在肌肉疾病中的治疗应用。