新型巨噬细胞亚群F4/80+Csf1r-与BMP信号通路协同驱动肌肉异位钙化并抑制再生机制的发现

本研究针对创伤后肌肉异位钙化这一临床难题，揭示了F4/80+Csf1r-巨噬细胞亚群通过激活BMP信号通路诱导内皮-间质转化（EndoMT），进而促进钙盐沉积并阻碍肌肉再生的新机制。研究人员通过三种巨噬细胞清除模型对比和单细胞测序分析，发现BMP抑制剂可显著改善钙化并促进组织修复，为创伤性钙化的靶向治疗提供了新策略。

　　

肌肉损伤后的神秘钙化：谁在幕后操纵？
当骨骼肌遭遇创伤、烧伤或感染时，约半数患者会出现异位钙化——这种异常的矿物沉积不仅引发慢性疼痛和关节僵硬，更会严重阻碍肌肉再生。尽管临床需求迫切，其细胞机制却长期成谜。日本松本齿科大学的研究团队在《iScience》发表的研究，首次揭开了这场"钙化阴谋"的幕后黑手：一类特殊的F4/80⁺Csf1r^-巨噬细胞亚群，它们通过激活骨形态发生蛋白（BMP）信号通路，诱导内皮细胞"变身"为成骨样细胞，最终导致钙盐异常沉积。

关键技术方法
研究团队采用Notexin（NTX）和BaCl₂两种肌肉损伤模型对比，结合三种巨噬细胞清除技术（氯膦酸盐脂质体、Csf1r中和抗体、巨噬细胞特异性Csf1r基因敲除）。通过单细胞RNA测序重新分析公共数据库，并利用Cdh5-creERT2;tdTomato小鼠进行内皮细胞谱系追踪。关键验证包括BMP抑制剂（重组Noggin和LDN-193189）干预实验，通过组织学分析、钙浓度测定和旋转棒测试评估治疗效果。

关键发现

1. 钙化的细胞"帮凶"
   比较NTX（致钙化）和BaCl₂（非钙化）损伤模型发现，F4/80⁺Csf1r^-巨噬细胞特异性地聚集在钙化区域，而传统M2型F4/80⁺Csf1r⁺巨噬细胞则主导正常修复。

2. 坏死的肌肉并非元凶
   通过氯膦酸盐脂质体清除巨噬细胞后，尽管坏死肌纤维堆积、再生延迟，但BaCl₂模型仍无钙化，证明单纯组织坏死不足以触发钙化。

3. 基因敲除验证
   在巨噬细胞特异性Csf1r敲除（Csf1r cKO）小鼠中，BaCl₂损伤意外引发钙化，且钙化面积与F4/80⁺Csf1r^-细胞数量显著正相关（r=0.7426）。

4. BMP信号的"推手"作用
   单细胞测序显示，间质祖细胞高表达BMP配体（Bmp4/5/7），而内皮细胞和转化中的间质细胞表达BMP下游靶基因（Id1、Runx2）。谱系追踪证实CD31⁺αSMA⁺的内皮-间质转化（EndoMT）细胞直接参与钙化灶形成。

5. 治疗突破
   早期给予BMP抑制剂（LDN-193189）可使钙化面积减少60%，同时促进肌生成素（Myog）表达和肌纤维横截面积增大，且不影响远期肌肉功能恢复。

临床启示
这项研究首次建立了"巨噬细胞亚群-BMP信号-内皮转分化"的钙化轴心机制，突破了传统认为钙化仅与坏死组织相关的认知。特别值得注意的是，F4/80⁺Csf1r^-巨噬细胞作为新型生物标志物，其动态变化可预测钙化风险。而BMP抑制剂的短期干预策略，既避免了长期抑制导致的肌肉萎缩（BMP对肌量维持至关重要），又显著改善再生预后，为临床转化提供了精准治疗窗口。未来研究可进一步探索如何特异性靶向该巨噬细胞亚群，或联合抗炎治疗（如阻断IL-1β/TGF-β）以增强疗效。