空间转录组学揭示杜氏肌营养不良症肌肉内纤维类型重塑的区域异质性

《Skeletal Muscle》：Compartment-specific remodeling of skeletal muscle in Duchenne muscular dystrophy

　　

摘要

背景

杜氏肌营养不良症（DMD）的特征是进行性肌肉退化，伴随着肌纤维类型组成和代谢能力的显著重塑。然而，大多数研究分析的是整体组织或小活检样本，忽略了单个肌肉内部存在的区域异质性。本研究旨在表征 DMD 肌肉中纤维类型重塑的空间模式。

方法

我们应用了一种多模态方法，结合了空间转录组学、代谢酶活性分析、免疫组织化学和定量纤维类型分析。实验在表型正常对照组（Tg(Pax7-EGFP)15Tajb）、肌营养不良小鼠（hDMDdel52/mdx）和非肌营养不良遗传对照组（hDMD/mdx）上进行。我们绘制了整个胫骨前肌的图谱，并将分析扩展至趾长伸肌和比目鱼肌。统计模型评估了解剖位置与疾病状态之间的相互作用，而标准检验则用于纤维类型比较。

结果

我们的发现揭示，缺乏肌营养不良蛋白破坏了肌肉代谢的正常组织方式。在健康的胫骨前肌中，氧化型纤维在肌肉中心更为丰富，而糖酵解型纤维则集中于两端。在 hDMDdel52/mdx 胫骨前肌中，这种组织方式丧失，中央氧化区域缩小，组织学检查进一步证实氧化酶活性降低。胫骨前肌、趾长伸肌和比目鱼肌之间的比较分析显示，MYH2 阳性纤维一致减少。此外，我们发现疾病相关变化并未均匀影响肌肉。相反，肌肉沿不同区域显示出截然不同的组织重塑、免疫细胞浸润和瘢痕组织形成模式。

结论

这种全面的图谱方法揭示，在 hDMDdel52/mdx 模型中，肌营养不良性重塑在单个肌肉内造成了不同疾病状态的镶嵌分布。这些发现提供了一个空间分辨框架，以推进我们对肌肉重塑的理解，并为考虑区域异质性的生物标志物发现和治疗策略提供了基础。