溶剂对照、两种单药及联用下的骨骼肌细胞模型概念示意
患者来源骨骼肌细胞比较溶剂对照、染料木素、利司扑兰及联用条件,测量 ROS 与肌管大小。图示说明比较设计。(NAMs China)(NAMs China)

用患者来源骨骼肌细胞检查肌管形成与大小

脊髓性肌萎缩(spinal muscular atrophy,SMA)与 SMN1 基因异常有关,既影响运动神经元,也涉及骨骼肌。斯坦福大学(Stanford University)团队利用患者来源的人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC),检查肌肉细胞自身的变化及药物反应。研究以 Research Letter 形式发表于 Circulation Research。

团队将 3 位 SMA 1 型患者和 3 位健康供者的 iPSC 分化为骨骼肌细胞。以 Pax3 阳性肌源祖细胞衡量时,分化效率超过 90%。两组早期肌生成标志结果接近,但患者来源细胞的运动神经元存活蛋白(survival motor neuron protein,SMN)水平较低。

患者来源肌管的直径较小,融合指数也低于健康对照。融合指数用于检查肌生成过程中形成多核肌管的程度,肌管大小则用于衡量相应形态变化。该模型把患者相关表型带入人源细胞实验,为后续比较药物提供了具体观察对象。

蛋白分析提示氧化应激与肌管表型有关

研究采用液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)分析两组细胞的蛋白变化,发现患者来源骨骼肌细胞中 276 种蛋白上调、131 种下调。下调蛋白与肌原纤维、肌节相关功能有关,上调蛋白则富集于细胞应激和代谢过程。

主文图 B 用 CellROX Green 检测应激处理后的活性氧(reactive oxygen species,ROS),患者细胞的荧光信号高于健康对照,与蛋白分析提示的应激变化一致。

团队从相关上调蛋白中选择单胺氧化酶 A(monoamine oxidase A,MAOA),并用 LC-MS 与蛋白印迹确认其增加。降低 MAOA 表达后,ROS 减少,肌管大小向健康参照部分恢复,支持 MAOA 参与了应激与肌管表型变化。

两种药物联用改善 ROS 与肌管大小

药理实验采用染料木素(genistein)与利司扑兰(risdiplam)。前者在研究中用于检查 MAOA 与氧化应激,后者提高 SMN 蛋白水平。图 D 的人源细胞比较使用 10 μM 染料木素和 150 nM 利司扑兰,包括溶剂对照、单药及联用条件。

染料木素降低了患者与健康参照细胞的 MAOA 活性。在患者来源骨骼肌细胞中,联用相较单独处理使 ROS 更低、肌管直径更大。比较同时覆盖应激和形态指标,显示针对不同作用环节的组合可改善这套模型的部分表型。

论文用“协同”描述联用效果,直接依据是活性氧和肌管直径相较单药进一步改善。研究主要观察肌管大小及相关细胞信号,主文未报告直接收缩力测量。

小鼠寿命、体重与肌肉形态的反应不同

团队另在 SMN delta7 小鼠中比较药物,图 D 的动物结果标注 N = 5。利司扑兰改善寿命,染料木素单独处理没有改善寿命。染料木素可能减轻体重下降,联用可能增加体重,肌肉组织切片也显示联用后肌纤维大小进一步改善。

人源模型用于检查患者背景下的应激和肌管表型;小鼠实验则提供寿命、体重和组织形态结果。作者将不同系统和指标分别报告,体外表型改善与动物生存结果各有具体证据。

作者还指出,染料木素具有抗氧化及抗炎等作用,可能通过其他通路影响肌肉表型;利司扑兰是否直接影响 MAOA 表达或活性仍需继续研究。

来源与延伸阅读

  1. Combinatory Treatment to Alleviate Cellular Stress and Improve Skeletal Muscle Phenotype in Spinal Muscular Atrophy. Circulation Research. 2025;137(5):699–701. Published 14 July 2025. doi:10.1161/CIRCRESAHA.124.325931 ↗