高冲击性肌肉骨骼疼痛老年人骨骼肌转录组特征：来自肌肉、活动能力与衰老研究（SOMMA）的性别特异性分析

《Molecular Pain》：Skeletal muscle transcriptomic profile of older adults with high-impact musculoskeletal pain in the study of muscle, mobility and aging (SOMMA)

　　

摘要 高冲击性肌肉骨骼疼痛（即限制日常活动和功能的疼痛）影响着相当比例的老年人，并与加速的活动能力下降相关。尽管骨骼肌是运动和功能能力的核心，但其在与疼痛相关的老年残疾中的分子机制仍知之甚少。研究人员对来自肌肉、活动能力与衰老研究（SOMMA）的742名70岁及以上社区居住老年人的基线数据进行了横断面分析。对股外侧肌活检组织进行了批量RNA测序（RNA sequencing）。利用自我报告的疼痛及日常生活活动受限情况对疼痛影响进行分类。研究人员比较了高冲击性疼痛、低冲击性疼痛和无疼痛组之间的差异基因表达，并进行了性别分层分析。通过通路富集分析识别与高冲击性疼痛相关的生物学过程。高冲击性肌肉骨骼疼痛与独特的骨骼肌转录组谱相关，而低冲击性疼痛与无疼痛组之间观察到极小的差异。性别分层分析揭示了男性和女性在疼痛相关基因表达上的显著差异。在男性中，高冲击性疼痛的特征在于肌肉骨骼结构和细胞外基质通路的富集。在女性中，高冲击性疼痛与更广泛的转录改变相关，涉及免疫、炎症、代谢和细胞骨架过程。老年人中的高冲击性肌肉骨骼疼痛与性别依赖性的骨骼肌转录组特征相关，这些特征不同于低冲击性疼痛中所观察到的。这些发现提示了肌肉特异性分子通路在疼痛相关功能限制中的作用，并强调了采用性别知情方法理解和治疗衰老过程中慢性疼痛的重要性。

论文解读：高冲击性肌肉骨骼疼痛老年人骨骼肌转录组特征的性别特异性分析

一、研究背景与目的

慢性疼痛在老年人群中构成重大健康负担，影响超过三分之一的人口。活动能力受限常与慢性疼痛相伴，导致身体机能退化、社会孤立、抑郁及独立性丧失等一系列不良后果，其中高冲击性慢性疼痛（指限制日常活动的疼痛）风险尤为突出。在各类疼痛中，慢性肌肉骨骼（musculoskeletal, MSK）疼痛最为普遍，且在分子层面尚未得到充分理解。传统上，衰老过程中的疼痛被视为退行性关节病、神经病变等继发症状，但新证据表明，衰老的肌肉组织本身可能发生内在的病理生理变化，直接参与疼痛的产生和持续。这些变化发生在与衰老相关的多种生物学过程的交汇点，包括慢性炎症、细胞衰老、线粒体功能障碍和组织修复机制改变。骨骼肌作为活动能力的关键决定因素，并参与伤害性和炎症信号传导，可能为揭示连接疼痛与功能衰退的生物学过程提供重要线索。

现有研究很少专门探讨老年人群肌肉组织中与疼痛相关的转录组差异，且多集中于特定炎症标志物或孤立分子通路，缺乏RNA测序（RNA sequencing, RNAseq）所提供的系统性生物学方法。此外，疼痛体验存在显著的性别差异，女性报告肌肉骨骼疼痛的患病率、严重程度和分布范围均高于男性。鉴于上述背景，本研究旨在利用肌肉、活动能力与衰老研究（Study of Muscle, Mobility and Aging, SOMMA）的数据，识别与老年人高冲击性MSK疼痛相关的骨骼肌组织中差异表达的基因网络。由于已知的性别差异，研究人员进行了性别分层分析，以避免混合分析掩盖性别特异性机制。他们假设，与低冲击性疼痛和无疼痛相比，高冲击性肌肉骨骼疼痛与独特的骨骼肌转录组特征相关，并且这些关联因性别而异。

二、研究方法概述

本研究是对SOMMA基线数据的横断面分析。SOMMA是一项多中心队列研究，旨在探究老年人肌肉和活动能力衰老的生物学及功能性驱动因素，共招募了879名70岁及以上的社区居住成年人，最终分析样本为742人。研究人员对参与者股外侧肌活检组织进行批量RNA测序。疼痛影响分类依据Pitcher等人的方法，将报告疼痛同时伴有一项或多项日常生活活动（activities of daily living, ADL）或工具性日常生活活动（instrumental activities of daily living, IADL）受限的参与者归类为高冲击性疼痛，仅有疼痛而无此类限制的为低冲击性疼痛。差异表达（differential expression, DE）分析使用DESeq2软件包，按性别分层，并校正年龄、种族、民族、体重指数（body mass index, BMI）、用药数量、体力活动、多重病症、研究地点和技术批次效应。基因本体（Gene Ontology, GO）富集分析使用clusterProfiler R包进行。

三、研究结果

1. 高冲击性肌肉骨骼疼痛与独特的转录组谱相关

在对年龄和批次进行校正后，全样本分析发现，与无疼痛组相比，高冲击性疼痛组有467个基因显著差异表达；与低冲击性疼痛组相比，高冲击性疼痛组有750个基因显著差异表达。相比之下，无疼痛组与低冲击性疼痛组之间仅有3个基因差异表达。这表明高冲击性疼痛具有独特的转录组特征。

2. 性别特异性的转录组关联

在完全校正协变量后的分层分析中，男性和女性的差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）无重叠，且女性显示出更广泛的DEG谱。在男性中，与无疼痛组相比，高冲击性疼痛组有7个上调的DEGs；与低冲击性疼痛组相比，有4个上调的DEGs。在女性中，与无疼痛组相比，高冲击性疼痛组有19个上调、5个下调的DEGs；与低冲击性疼痛组相比，有4个上调、1个下调的DEGs。

3. 功能注释与通路富集分析

男性高冲击性疼痛的DEGs功能富集于肌肉骨骼结构通路，如肌球蛋白丝、收缩性肌纤维、含胶原蛋白的细胞外基质和生长因子复合物。女性则富集于肌动球蛋白结构组织、肌原纤维组装、组织迁移和内皮细胞分化等通路。当比较高冲击性与低冲击性疼痛时，男性富集于多巴胺能神经元分化和儿茶酚胺代谢；女性则富集于肌纤维组织和脂质代谢相关过程。具体基因方面，男性中TNMD（腱调蛋白）、MYH15（肌球蛋白重链15）和LEFTY2（左右决定因子2）在高冲击性疼痛中上调。女性中，高冲击性疼痛相关的DEGs涉及干扰素和免疫信号（STAT1、ETV7、BATF2）、抗原加工（TAP1）、补体激活（C4A、C4B）和磷脂代谢（PLAAT4）等基因。

四、讨论与结论

本研究表明，高冲击性疼痛不仅严重程度不同，其骨骼肌转录谱也与低冲击性疼痛存在本质区别。结果突出了肌肉骨骼结构通路在高冲击性疼痛中的作用，提示致残机制可能超越单纯的伤害感受。重要的是，高冲击性MSK疼痛背后的生物学机制在老年男性和女性间存在显著差异。男性主要涉及肌肉结构和结缔组织完整性的改变，而女性则表现出更广泛的转录特征，涉及结构、炎症和代谢过程的复杂交互作用。

结论： 高冲击性肌肉骨骼疼痛在老年人中以独特且性别依赖的骨骼肌转录组谱为特征。肌肉结构、免疫信号和细胞应激通路之间复杂的相互作用（因性别而异）可能导致衰老过程中的疼痛和功能限制。未来需要纵向研究进一步验证这些发现，并探索其作为治疗靶点的潜力。