人类骨骼肌中广泛存在的性别差异基因表达与调控机制解析

这篇研究通过整合281例骨骼肌活检样本的批量RNA测序（bulk RNA-seq）、单核RNA测序（snRNA-seq）、单核ATAC测序（snATAC-seq）及miRNA数据，首次系统揭示了人类骨骼肌在细胞类型和全组织水平上存在>2,100个性别差异表达基因（sex-biased genes），并发现性别差异染色质可及性（sex-biased chromatin accessibility）与lncRNA/miRNA的性别偏好表达共同构成核质协同调控网络，为理解骨骼肌生理性别二态性及糖尿病、心血管疾病等性别差异性疾病提供了分子基础。

　　

引言
人类骨骼肌在质量、生理功能和疾病易感性方面存在显著性别差异。男性通常具有更大的肌肉质量和更强的收缩能力，而女性则表现出更好的耐力和抗疲劳特性。这些差异与慢肌纤维（type 1）和快肌纤维（type 2x）的组成比例差异相关，但分子机制尚未明确。既往研究受限于小样本量或尸检组织，且缺乏单细胞分辨率数据。

结果

细胞组成性别差异
对279例活体芬兰捐赠者的骨骼肌活检分析显示，女性神经元核数量高出男性25%，慢肌纤维核多21%，卫星细胞多11%；而男性快肌纤维核数量高出52%。这种组成差异可能影响氧化能力与肌肉修复功能。

基因表达性别差异
在三种肌纤维类型中鉴定出2,106-3,349个性别差异基因（FDR<5%），中位表达差异为1.2-1.3倍。非编码基因中，lncRNA和假基因经表达量校正后，性别差异富集度是蛋白编码基因的1.4-1.6倍。功能分析显示：

• 男性偏好基因富集于线粒体氧化磷酸化（如NDUF系列基因）
• 女性偏好基因富集于信号传导（如CAVIN1/4）和细胞分化通路

跨数据平台验证
批量RNA-seq鉴定出8,870个性别差异基因（39.7%），与单核伪批量数据重叠基因中96%方向一致。GTEx队列验证显示87.9%重叠基因效应方向一致。

表观调控机制
在肌纤维中鉴定出38,197-62,680个性别差异染色质开放区域（占5.3%-12.7%）：

• 男性偏好峰富集雄激素受体（NR3C1）结合位点
• 女性偏好峰富集肌肉特异性转录因子PITX2结合位点
  启动子区1kb内性别差异开放区域与同方向基因表达显著相关（OR=4.58-5.00）。

miRNA调控特征
发现156个性别差异miRNA（如miR-208家族），但未发现其靶基因在mRNA水平存在系统性调控效应。

讨论
该研究揭示了骨骼肌性别二态性的多层次调控框架：核内通过染色质开放状态差异和转录因子活性调控，胞质可能通过lncRNA介导。性别差异的肌纤维组成虽影响批量数据解读，但单核分辨率证实大多数差异源于细胞内在调控。线粒体功能通路的男性偏好表达可能补偿其慢肌纤维比例较低的特性，而女性卫星细胞丰度增高与雌激素调控的肌肉修复优势假说相符。

局限性
样本年龄偏大（中位61岁），可能低估青春期激素剧烈波动时期的差异；芬兰人群特异性需验证；单核数据对稀有细胞类型检测效能不足。这些发现为开发性别特异性肌肉疾病治疗策略提供了新靶点。