虹鳟鱼骨骼肌出生后生长的单细胞转录组图谱揭示了两种与增生和肥大相关的肌肉干细胞命运

《BMC Genomics》：Distinct muscle stem cell fates correlated with hyperplasia and hypertrophy during skeletal muscle growth in rainbow trout

摘要

背景

在脊椎动物中，骨骼肌在出生后通过不同的策略生长。虽然哺乳动物主要依靠出生后的肌纤维肥大，但许多硬骨鱼在幼年期仍保留通过增生产生新肌纤维的独特能力。与鱼类从增生-肥大到肥大肌肉生长模式的转换相关的分子机制仍知之甚少。

结果

我们构建了来自幼年虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）五个生长阶段肌肉衍生细胞的单细胞转录组图谱。鉴定了十五个组织驻留细胞群体，包括八个从静止干细胞到终末分化肌细胞的成肌亚群。通过RNA速率分析揭示了两个不同的转录轨迹：一个仅在增生生长期间存在，另一个在整个生长过程中维持，这提示肌肉干细胞可能向增生或肥大方向特化。与人类单细胞图谱的比较分析表明，某些与增生或肥大肌肉生长相关的虹鳟鱼成肌亚群与人类阶段特异性（胎儿或成人）成肌亚群具有相似性。引人注目的是，我们鉴定了一个pax7⁺/pdgfrα⁺细胞群体，表明其向成纤维细胞谱系的可塑性，并将这些细胞与肥大生长联系起来。此外，肌肉干细胞的内在变化和细胞外基质的外在重塑伴随骨骼肌生长，提示成肌细胞和间充质区室之间存在动态串扰。

结论

我们的发现揭示了两种转录上不同的肌肉干细胞命运，它们与虹鳟鱼的增生和肥大肌肉生长相关。组织驻留的pax7⁺/pdgfrα⁺亚群的鉴定为肌肉干细胞可塑性和微环境重塑提供了新的见解。这项工作建立了一个比较框架，用于探索脊椎动物出生后肌肉生长的调控。