生长分化因子10通过抑制高脂饮食小鼠舌肌脂肪浸润改善肥胖相关阻塞性睡眠呼吸暂停的机制研究

本研究针对肥胖相关阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的核心病理特征——舌肌脂肪浸润，揭示了生长分化因子10(GDF10)通过调控纤维脂肪祖细胞(FAPs)的miR-144-3p通路抑制脂肪生成、维持神经肌肉连接的关键机制。研究人员采用高脂饮食(HFD)小鼠模型，结合单细胞分选和AAV基因治疗技术，首次证实GDF10过表达可显著改善舌肌脂肪浸润和神经肌肉接头(NMJ)去神经支配，为OSA治疗提供了新靶点。该成果发表于《Skeletal Muscle》，为理解肌肉-脂肪交互作用提供了重要范式。

　　

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)作为全球影响近10亿成年人的常见睡眠障碍，其发病与肥胖导致的舌体肥大密切相关。临床影像学研究显示，OSA患者舌根部脂肪沉积显著增加，但调控这一过程的分子机制长期未知。更棘手的是，舌肌作为上呼吸道的关键支撑结构，其独特的生物学特性——含有远高于其他骨骼肌的残留脂肪细胞，使其成为肥胖相关病理改变的"重灾区"。这种脂肪浸润不仅改变舌体体积，更可能通过破坏神经肌肉连接(NMJ)影响肌张力，最终导致睡眠时气道塌陷。然而，由于缺乏合适的动物模型，科学家们对舌肌脂肪重塑的细胞分子机制认知有限，严重阻碍了靶向治疗的开发。

针对这一空白，Emory University School of Medicine的研究团队创新性地建立了高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠模型，系统研究了舌肌脂肪浸润的调控机制。通过单细胞分析发现，HFD会显著抑制舌肌纤维脂肪祖细胞(FAPs)中生长分化因子10(GDF10)的表达——这是一种已知能抑制脂肪生成、维持神经细胞稳定的分泌蛋白。更深入的研究揭示，HFD通过上调miR-144-3p干扰GDF10 mRNA稳定性，从而解除对脂肪生成的抑制作用。令人振奋的是，通过AAV病毒递送GDF10可有效逆转HFD导致的舌肌脂肪浸润和NMJ损伤。这些发现不仅阐明了肥胖导致OSA的新机制，更为开发GDF10靶向疗法奠定了理论基础。

研究主要采用以下关键技术：1) 高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型构建；2) 荧光激活细胞分选(FACS)分离舌肌FAPs；3) miRNA mimics/inhibitors转染实验；4) 3'-UTR荧光素酶报告系统验证miRNA靶向作用；5) AAV8介导的肌肉局部基因过表达；6) 甘油损伤模型诱导肢体肌脂肪浸润。

Hypertrophy of adipocytes causes fatty tongue in HFD-induced obese mice

通过H&E染色和免疫荧光标记，研究发现6个月HFD喂养使小鼠舌肌脂肪面积增加2倍，主要源于脂肪细胞肥大而非增生。有趣的是，这种效应无显著性别差异，但男性HFD组脂肪细胞数量略有增加，暗示可能存在性别特异性调控机制。

HFD-induced obesity compromises tongue muscle NMJ integrity

纵向切片分析显示，HFD导致舌肌神经肌肉接头(NMJ)完全去神经支配率从5%升至15%，且男性更显著。虽然舔食速度仅女性轻微下降，但这一发现为解释OSA男性高发提供了实验依据。

HFD reduces GDF10 expression in FAPs and sex differences

单细胞qPCR揭示舌肌FAPs中Gdf10表达量比肢体肌高3,000-10,000倍，但HFD使其显著降低。雌激素处理实验证实β-雌二醇可增强GDF10启动子活性，解释了女性FAPs中更高的基线表达水平。

High GDF10 expression shifts tongue FAPs to fibrogenic lineages

分化实验证明舌肌FAPs自发向纤维化而非脂肪化分化，AAV介导的GDF10过表达使肢体肌FAPs脂肪生成减少50%。谱系追踪显示PDGFRα⁺细胞虽参与胚胎期脂肪形成，但对成年舌肌脂肪稳态贡献极小。

HFD-induced miR-144-3p interferes with Gdf10 expression

生物信息学预测和荧光素酶报告基因实验证实，miR-144-3p通过结合GDF10 3'-UTR的"AUACUGUA"序列抑制其表达。HFD使舌肌FAPs中miR-144-3p表达增加3倍，而抑制剂处理可恢复Gdf10水平并抑制脂肪生成。

GDF10 overexpression reduces fat infiltration

AAV8-Gdf10病毒注射使HFD小鼠舌肌脂肪面积减少40%，肢体肌甘油损伤模型中也观察到类似效果，同时后肢握力显著改善，证实GDF10的治疗潜力。

这项研究首次系统阐明了GDF10-miR-144-3p轴在调控舌肌脂肪重塑中的核心作用，突破了传统OSA研究局限于间歇性缺氧模型的局限。发现舌肌FAPs具有独特的纤维化分化倾向，为理解颅面肌与肢体肌的生物学差异提供了新视角。更重要的是，研究揭示了雌激素-GDF10通路可能是OSA性别差异的分子基础，为开发性别特异性治疗方案指明了方向。AAV介导的GDF10基因治疗在动物模型中展现的良好效果，为转化医学研究开辟了新路径。未来研究可进一步探索：1) GDF10对咽部肌肉的影响；2) 临床OSA患者舌肌GDF10表达特征；3) 小分子药物调控miR-144-3p-GDF10通路的可行性。这些发现不仅对OSA治疗具有直接指导价值，也为肥胖相关肌肉病变的研究提供了范式转移。