《Nutrients》：Skeletal Muscle Transcriptomic Responses to a High-Fat, High-Sugar Diet Across Sex and Maturation in Mice
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背景/目的：儿童肥胖症是全球健康的首要问题，影响儿童的实际生活质量，并严重损害其未来健康。肥胖已被证明会改变骨骼肌——一种具有二态性特征的高度可塑性组织，其在发育、稳态、适应性反应和疾病过程中发生变化。由于骨骼肌负责80%胰岛素刺激的葡萄糖摄取，其改变会建立恶
背景/目的：儿童肥胖症是全球健康的首要问题，影响儿童的实际生活质量，并严重损害其未来健康。肥胖已被证明会改变骨骼肌——一种具有二态性特征的高度可塑性组织，其在发育、稳态、适应性反应和疾病过程中发生变化。由于骨骼肌负责80%胰岛素刺激的葡萄糖摄取，其改变会建立恶性循环，深刻影响整体代谢。尽管已知致肥胖饮食对成年男性和女性肌肉的影响不同，但关于生长中个体的信息很少。因此，研究人员对致肥胖饮食在幼鼠成熟过程中对肌肉的早期影响进行了探索性分析。方法：研究人员分析了C57BL/6J雄性和雌性小鼠的胫骨前肌（tibialis anterior）转录组（transcriptome），这些小鼠从3周龄开始接受高脂高糖饮食（HFHS）4周和20周。结果：实验数据显示，在肌肉成熟过程中性别相关转录差异的背景下，雌性和雄性小鼠对HFHS相关的转录模式存在差异。结论：这些初步观察为进一步研究雌性和雄性骨骼肌之间饮食相关转录模式差异的机制奠定了基础，最终目标是解决肥胖及其合并症。
儿童肥胖症是全球健康面临的重大问题，不仅影响儿童当前的生活质量，还会严重损害其未来健康。骨骼肌约占体重的40%，承担80%的胰岛素刺激的葡萄糖摄取，其功能紊乱与肥胖形成恶性循环。骨骼肌是高度可塑性组织，具有性别二态性，其基因表达和生理反应受性别、年龄、饮食等因素影响。虽然已有研究探索高脂饮食对成年骨骼肌的影响，但针对幼年个体在成熟过程中早期致肥胖饮食暴露的转录组信息仍然缺乏。研究人员此前在幼年小鼠模型中观察到高脂高糖（HFHS）饮食诱导的肥胖表型及性别差异，但分子机制尚不清楚。因此，本研究旨在分析HFHS饮食对雌性和雄性小鼠胫骨前肌转录组的早期影响，并考虑成熟和性别因素。
研究人员对C57BL/6J小鼠从3周龄开始分别给予对照或HFHS饮食4周和20周，分析了胫骨前肌的转录组。结果显示，在性别相关转录差异的背景下，HFHS相关的转录模式在雌性和雄性之间以及不同暴露时长之间均存在差异。研究结论认为，性别二态性在早期已经建立，成熟是主导性转录重塑轴，而HFHS饮食仅干扰选择性模块，且与成熟重塑部分重叠，提示饮食反应取决于生物学背景。
主要技术方法包括：使用C57BL/6J小鼠，来源于University of Trieste动物设施，从3周龄起在无特定病原体（SPF）条件下喂食对照或HFHS饮食（Surwit饮食），实验设计为2性别×2饮食×2时间，每组4只，共32只。测量体重和鼻肛长计算BMI，并检测血糖和甘油三酯。提取胫骨前肌RNA，经质检后采用poly-A选择建库，在Illumina NovaSeq X Plus平台进行150 bp双端测序（每样本≥40 million read pairs），比对至GRCm39/mm39参考基因组，使用HISAT2和featureCounts定量，DESeq2识别差异表达基因（显著标准：FDR校正p<0.05且|log
2 fold change|>0.5），g:Profiler进行GO、KEGG和Reactome通路富集，并通过维恩图分析比较成熟和饮食效应重叠。
### 3.1 体重、BMI、血糖和甘油三酯水平
研究人员测量了各组的体重、BMI、空腹血糖和甘油三酯。结果显示，4周HFHS后雌雄体重均增加；BMI仅在20周后显著增加，雌性增加约25%、雄性约45%；血糖和甘油三酯仅在雄性20周后显著升高。这表明HFHS引起的全身性代谢改变存在性别和时间差异。
### 3.2 7周和23周龄胫骨前肌的性别特异性转录组景观
在对照条件下比较雌雄小鼠，7周龄时鉴定出168个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），其中98个下调、70个上调；23周龄时鉴定出406个DEGs，其中249个在雌性中较低、157个较高。功能富集显示，7周龄时雌性下调基因主要涉及精胺/多胺相关代谢，上调基因涉及肌原纤维组装、肌节和细胞骨架等肌肉结构过程；23周龄时雌性下调基因仍与多胺代谢相关，而上调基因则涉及葡萄糖/碳水化合物转运、脂质分解、脂滴和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号等代谢调节过程。这说明性别二态性在早期成熟阶段就已存在，并随成熟显著加强。
### 3.3 骨骼肌对HFHS饮食的性别分层转录反应
按性别分层分析HFHS饮食效应，雌性在7周龄（4周暴露）时出现184个DEGs，其中164个上调、20个下调，富集于细胞外基质（extracellular matrix, ECM）结构和胶原组装等；23周龄（20周暴露）时仅55个DEGs，上调与下调基因均涉及昼夜节律和转录调控。雄性在7周龄时有79个DEGs，上调基因富集于脂肪酸代谢、脂肪酸氧化和PPAR信号通路；23周龄时有231个DEGs，下调基因富集于肌肉收缩、肌丝滑动和糖原代谢，上调基因富集于发育过程、脂肪酸代谢、ECM组织和甘油三酯代谢。这表明雌性表现为早期较强的ECM重塑反应，雄性表现为延迟但更广泛的代谢和结构反应。
### 3.4 成熟依赖性转录重塑主导饮食效应
通过维恩图分析成熟效应、早期饮食效应和晚期饮食效应的DEGs重叠。在雌性中，成熟相关独特DEGs有872个，早期饮食独特153个，晚期38个；在雄性中成熟独特1464个，早期46个，晚期146个。交集分析显示，雌性成熟与早期饮食共享28个基因，富集ECM相关条目；成熟与晚期共享14个基因，仅涉及FoxO信号；且Igfn1基因在雌性三个比较中均出现。雄性成熟与早期共享25个基因，富集氧化/脂质代谢；成熟与晚期共享77个基因，富集成纤维细胞生长因子受体结合、发育过程、ECM组织等。其余少数共享基因如Srebf1、Fabp3、Spns2、Fbp2、Zbed6等涉及脂质代谢、肌肉分化和生长调控。结果提示成熟是主导性转录重塑力量，饮食效应仅与成熟部分重叠。
### 3.5 性别、成熟和HFHS相关转录模式的综合概览
综合比较显示，成熟在雌雄中都是主要的转录变异来源，而HFHS饮食的效应较小且具有选择性。雌性早期反应以基质/重塑为特征，雄性晚期反应以代谢和结构广泛变化为特征。这一概览支持饮食反应依赖于性别和发育背景的观点。
讨论部分总结：研究人员认为，性别、成熟和饮食并非独立或简单叠加的变量，而是共同塑造骨骼肌转录组。ECM相关通路在雌性早期饮食反应和多个年龄-饮食交集中反复出现，提示肌肉微环境可能是HFHS暴露的早期转录界面。雄性对HFHS的延迟而广泛的反应可能与其胫骨前肌以快糖酵解纤维为主以及此前观察到的肌内脂质积累和纤维类型转变一致。雌性晚期的昼夜节律相关富集因单时间点采样不能判定为昼夜节律紊乱，仅作为假设来源。研究局限性包括：bulk RNA-seq无法确定信号来源；采用性别分层比较而非正式交互模型；转录组变化不代表蛋白或功能改变；样本量小，结果应视为探索性和假设生成。
研究结论：本研究表明，胫骨前肌转录组受性别和成熟过程塑造，而HFHS饮食在两个暴露时长下与不同的转录模式相关。本研究的主要贡献不仅在于鉴定饮食应答基因，还提出饮食应答取决于其发生的生物学背景这一假说。数据表明，性别特异性二态性在早期已经存在，成熟是主导性转录轴，HFHS暴露参与的转录模块仅部分与成熟相关重塑重合。尽管生物重复数量有限，这些发现强调了将性别和发育阶段纳入饮食诱导骨骼肌重塑研究的重要性，并提示生命早期致肥胖暴露可能通过性别特异性的转录轨迹影响肌肉生物学。
