《Cell Discovery》：Sympathetic nervous system-mediated fibro-adipogenic progenitor mobilization drives stroke-related sarcopenia
编辑推荐：
卒中幸存患者通常会经历快速的肌肉流失，且身体残疾风险增加。尽管营养不良、废用、全身分解代谢失衡和神经激素失调等多因素相互作用被认为参与了卒中相关性肌少症的进展，但这种脑-肌串扰的潜在机制仍不清楚。肌肉驻留的成纤维脂肪祖细胞（FAPs）对于维持肌肉稳态不可或缺，
卒中幸存患者通常会经历快速的肌肉流失，且身体残疾风险增加。尽管营养不良、废用、全身分解代谢失衡和神经激素失调等多因素相互作用被认为参与了卒中相关性肌少症的进展，但这种脑-肌串扰的潜在机制仍不清楚。肌肉驻留的成纤维脂肪祖细胞（FAPs）对于维持肌肉稳态不可或缺，并作为外部扰动的最初传感器。本研究报道，在卒中急性期，FAPs迅速响应过度活跃的交感神经系统（SNS）并从肌肉生态位中迁出进入循环。FAP特异性敲除β2-肾上腺素能受体（Adrb2）显著改善了卒中相关性肌少症，突出了SNS介导的FAP丢失在其发病机制中的核心作用。从机制上讲，去甲肾上腺素释放的增加通过激活促迁移信号和降解细胞外基质成分来启动FAP动员。利用转录组学分析，研究人员进一步确定胰岛素样生长因子-1（IGF-1）是主要由FAPs产生的一种关键的抑萎缩执行因子。总之，该研究证明，SNS介导的FAPs丢失及随后的IGF-1分泌受损导致了小鼠卒中后的肌少症。通过使用普萘洛尔进行早期抗交感神经治疗来靶向这一机制，可能有效恢复卒中后的肌肉稳态和质量。
研究背景与意义
卒中是导致成人长期身体残疾的主要原因，带来了巨大的社会经济负担。约30%的患者在卒中后无法独立行走。卒中相关性肌少症是指卒中早期患者发生的骨骼肌质量和功能快速下降，患病率高达42%，严重影响患者的康复和预后。尽管既往研究提出了营养不良、炎症等因素，但这些因素在实验模型中往往是短暂且次要的。目前公认，急性卒中会触发交感神经系统（SNS）的过度激活和儿茶酚胺溢出，这种全身性的应激反应是导致双侧骨骼肌（包括瘫痪侧和非瘫痪侧）快速萎缩的关键驱动力。然而，SNS过度激活导致肌肉稳态破坏的具体细胞和分子机制尚不清楚。本研究正是为了揭示这一机制，探索SNS如何通过影响肌肉微环境中的重要细胞群，从而提出新的治疗靶点。
关键技术方法
研究人员采用了多种前沿技术方法。在动物模型方面，构建了小鼠大脑中动脉闭塞（MCAO）模型模拟缺血性卒中，并结合了药物干预（如使用普萘洛尔阻断β-肾上腺素能受体）和基因工程小鼠模型（如条件性敲除Adrb2或Igf1的FAPs）。在细胞追踪方面，利用Cre-loxP重组系统结合他莫昔芬诱导或局部缓释系统，特异性标记并追踪肌肉内的FAPs及其向血液的迁移。在临床验证方面，收集了健康对照者和不同严重程度卒中患者的外周血样本队列，通过流式细胞术检测循环FAPs水平。此外，还运用了转录组测序（RNA-seq）、单细胞通讯分析（CellChat）、酶联免疫吸附试验（ELISA）、蛋白质印迹法（Western Blot）、Transwell迁移实验和划痕愈合实验等技术手段，从整体动物、细胞到分子层面系统解析了相关机制。
研究结果
MCAO诱导早期肌少症和FAP丢失
研究人员发现，MCAO术后第3天，小鼠体重显著下降，双侧肢体的骨骼肌质量及肌纤维横截面积均明显减少。通过对肌肉驻留干细胞群的流式细胞术分析，发现成纤维脂肪祖细胞（FAPs）的数量显著减少，而PAX7+肌肉卫星细胞（MuSCs）的数量未受干扰。免疫荧光染色也证实了组织中PDGFRα+ FAPs的显著减少，表明FAPs的丢失是早期肌少症的重要特征。
卒中动员FAP从骨骼肌迁出至循环
为了探究FAPs减少的原因，研究人员排除了细胞凋亡、坏死、衰老、分化、纤维化或巨噬细胞吞噬等途径。流式细胞术和外周血检测发现，循环中出现了CD45-CD31-PDGFRα+SCA-1+的细胞（cFAPs）。利用PDGFRα-CreER小鼠结合AAV9-DIO-tdTomato局部标记技术，研究人员直接证实了这些循环细胞来源于骨骼肌。此外，转录组分析显示，循环FAPs与肌肉驻留FAPs高度相似，但表现出更强的迁移表型。临床样本分析进一步证实，重症卒中患者外周血中cFAPs的数量显著增加，且与NIHSS评分呈正相关，提示其可作为疾病严重程度的潜在生物标志物。
去甲肾上腺素激增驱动MCAO小鼠的FAP丢失及随后的肌少症
研究人员探讨了SNS的作用，发现MCAO后血浆去甲肾上腺素（NE）浓度升高，且酪氨酸羟巴胺（TH）+交感神经纤维与FAPs紧密相邻。给予糖皮质激素受体拮抗剂米非司酮未能缓解肌少症，而给予β-受体阻滞剂普萘洛尔则能有效恢复FAPs数量、减少cFAPs、恢复体重和肌肉质量，并改善肌纤维横截面积。此外，皮下输注NE也能在没有卒中的情况下诱发FAP丢失和肌肉萎缩，证明了NE激增足以驱动这一过程。
ADRB2信号介导卒中诱导的FAP耗竭和肌少症
研究人员进一步明确了受体机制。FAPs主要表达β2-肾上腺素能受体（ADRB2）。在FAPs中特异性敲除Adrb2的cKO小鼠中，MCAO诱导的体重下降、肌肉质量减少、FAP释放和肌纤维萎缩均被显著抑制。细胞移植实验也证实，移植缺失Adrb2的FAPs比移植野生型FAPs更能有效抵抗卒中后的肌少症，确立了ADRB2信号的核心地位。
NE通过激活促迁移信号和降解细胞外基质成分启动FAP动员
转录组测序分析发现，MCAO后FAPs中参与细胞迁移和细胞外基质（ECM）组织相关的基因发生显著改变。体外实验证实，NE处理上调了基质金属蛋白酶（MMPs）、细胞骨架重排相关基因的表达，同时下调了ECM成分基因。Transwell和划痕实验显示NE能直接增强FAPs的迁移能力。使用MMPs抑制剂TAPI-2可阻断FAP迁移并恢复肌肉质量，揭示了NE促使FAPs脱离微环境的分子路径。
IGF-1是主要效应因子，由FAPs分泌以维持骨骼肌稳态
通过CellChat分析肌肉微环境中的细胞通讯，研究人员发现FAPs是主要的信号发送者，其中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）是最主要的分泌因子。MCAO后，肌肉组织中IGF-1表达及下游IGF-1Rβ和AKT的磷酸化水平降低，导致FOXO诱导的萎缩相关E3泛素连接酶（如Trim63、Fbxo32）表达增加。在FAPs中特异性敲除Igf1可模拟卒中诱导的肌肉缺陷，而外源性给予IGF-1则能减轻肌肉萎缩，证实了IGF-1是关键的保护性效应因子。
讨论与结论
本研究讨论了卒中作为一种强烈的应激源，通过SNS过度激活释放NE，NE与FAPs上的ADRB2结合，引发细胞内促迁移程序和ECM降解，导致FAPs从肌肉微环境中迁出。这不仅剥夺了肌肉赖以生存的“营养支持细胞”，更直接导致了关键保护性因子IGF-1的分泌断崖式下跌。IGF-1/AKT信号的减弱解除了对FOXO通路的抑制，进而激活了肌肉萎缩程序。这一机制的阐明将卒中后的系统性神经内分泌紊乱与局部的肌肉微环境崩溃直接联系起来。
该研究的重要意义在于突破了传统认为肌少症仅由废用或营养不良引起的局限，确立了“脑-交感神经-肌肉FAPs”这一全新的病理轴。在临床转化方面，研究发现循环FAPs可作为评估卒中严重程度的生物标志物；更重要的是，早期使用临床常用的β-受体阻滞剂（如普萘洛尔）进行干预，有望成为防治卒中相关性肌少症的有效策略。此外，靶向FAPs动员或补充IGF-1也为未来的细胞治疗和蛋白替代疗法提供了理论基础。
