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雄激素受体（AR）印记卫星细胞干性并维持其储备以实现终身再生与最优修复骨骼肌干细胞（MuSC）是肌肉再生的守护者，通过在静息、激活与谱系定向之间的精细平衡维持组织完整性。尽管大量分子线索被认为参与这些过程，但雄激素受体（AR）信号——这一对雄性肌肉生理至关重要的激素通路——的影响长期未被充分研究。研究人员发现，AR表达界定静息MuSC并作为其休眠状态的保护因子。整合多组学分析显示，在修复过程中AR结合从静息维持位点重分布到驱动激活与代谢重编程的调控元件。年轻成年小鼠中AR缺失破坏该平衡，导致过早细胞周期进入、分裂模式偏移、干细胞储备耗竭与龛位失稳。这些缺陷与衰老相关雄激素下降的特征汇聚，而雄激素补充恢复再生能力。上述结果确立AR信号为MuSC命运的关键决定因子与骨骼肌稳态基石。 研究背景：骨骼肌具备损伤后再生能力，依赖肌纤维退化后炎症细胞浸润与卫星细胞即骨骼肌干细胞（MuSC）激活。MuSC位于肌纤维肌膜与基底膜间，以Pax7定义为身份标志，可自我更新或进入增殖分化程序。随年龄增长，MuSC数量与功能下降，循环雄激素减少被认为加剧该过程。雄激素经核受体超家族成员雄激素受体（AR）结合雄激素响应元件（ARE）调控靶基因。既往研究多关注肌纤维AR，MuSC内AR在再生中的作用、雄激素依赖衰退与年龄相关肌退化的因果联系尚未阐明。 研究人员构建Pax7-CreERT2介导的MuSC特异性AR敲除雄鼠模型，联合转录组、表观基因组、单细胞与功能验证，并在老年鼠与人源成肌细胞中进行转化验证，论文发表于《SCIENCE ADVANCES》。 主要关键技术方法：样本来自年轻与1岁雄性C57BL/6背景小鼠，以及年轻LHCN-M2与老年C79人源成肌细胞；采用MuSC特异性AR条件敲除模型、批量与单细胞质控测序（bulk RNA-seq、SMART-seq、scRNA-seq）、AR与H3K4me2的CUT&RUN染色质占位分析、流式分选FACS、组织学与超微结构评价、Seahorse线粒体应激、CellChat细胞互作推断，以及老年鼠5-α-双氢睾酮（DHT）补充干预。 研究结果： AR deficiency in MuSC in young individuals compromises regenerative capacity and alters metabolic and structural transcriptional programs in skeletal muscle：对年轻AR(i)sat-/Y鼠行心肌毒素（CTX）胫骨前肌损伤，组织学显示7天起再生缺陷、肌节紊乱、横截面积与收缩力下降，PAX7+ MuSC减少；bulk RNA-seq见肌发生与细胞骨架基因下调，氧化磷酸化与糖酵解向氧化代谢偏移，人成肌细胞用AR拮抗药flutamide后氧化磷酸化增强，表明AR缺失致MuSC耗竭、结构异常与肌纤维类型向氧化表型转换。 Androgen signaling in MuSC coordinates gene programs essential for homeostasis and regeneration：FACS分选7天损伤MuSC做SMART-seq与CUT&RUN，AR缺失MuSC中细胞周期基因下调、代谢基因上调；AR结合7346个峰，富集HIPPO、WNT、黏附与细胞外基质（ECM）通路，多数通过远端元件调控，证明AR以增强子驱动方式编排再生转录程序。 Single-cell RNA-seq reveals early molecular and cellular alterations in the AR-deficient MuSC microenvironment：5天损伤scRNA-seq分12群，MuSC-AR缺失使巨噬细胞增多、MuSC略减，Ar高表达于FAP、成纤维细胞与MuSC；CellChat显示MuSC内部与微环境通讯减弱；巨噬细胞早现抗炎标志，7天炎症持续；FAP向纤维化与脂肪生成偏移，Sirius Red与PLIN1染色证实体内胶原沉积与脂滴出现，说明MuSC-AR协调免疫与间质命运。 AR deficiency in MuSC at young age perturbs their stemness signatures, disrupts their commitment, and impairs their differentiation potential：MuSC再聚类见静息、激活、完全定向亚群；AR缺失出现PAX7+MYOG+与MYOG+KI67+细胞，对称分化增多、自我更新受损；二次损伤后AR(i)sat-/Y鼠炎症、畸形纤维与脂肪沉积加重，PAX7+细胞三相减少，表明AR防止过早定向并保储干细胞池。 AR controls MuSC fate through early chromatin remodeling：5天MuSC CUT&RUN示AR早期占位于远端活跃元件，调控HIPPO与PI3K-Akt通路，证明AR通过早期染色质重排控制干性。 AR dynamically repositions upon injury to govern time-dependent regenerative genomic programs：无伤时AR结合Pax3、Pax7、Kdm1a等干性位点；5天转至Myf5、Tead1等激活位点；7天转至Myod1、Mef2a、Numb等分化与不对称轴定位点，形成时序性染色质占位模型。 Age-related regenerative decline in skeletal muscle is causally linked to diminished androgen signaling：小鼠血清睾酮从年轻约25 nmol/L降至老年约5 nmol/L，TA中Ar与Pax7表达下降；老年AR缺失鼠再生更差、纤维化与脂肪化增强；老年鼠植入DHT后肌纤维形态改善、中心核增多、胶原减少，直接证明雄激素不足因果参与衰老肌再生障碍。 Androgen signaling orchestrates distinct gene networks in young and old individuals leading to similar phenotypes：老年与年轻MuSC差异基因部分功能相似但直接AR靶重叠有限；人LHCN-M2与C79中AR随龄下降，AR敲低损分化、过表达促老年细胞成肌，说明完整AR信号需配体与受体俱备。 讨论总结：静息自我更新MuSC富AR，定向细胞渐失AR；MuSC特异AR缺失打破休眠、促对称分化、耗竭储备，表型部分重现衰老干细衰竭。雄激素下降减少干细胞量与反应力，AR缺失破坏静息与命运内在程序，二者相加加剧老年缺陷。AR不仅管谱系命运，还塑代谢身份：肌纤维AR偏糖酵解，MuSC-AR缺失使再生纤维偏氧化；并通过间接机制影响巨噬细胞与FAP，使炎症清除与纤维脂肪漂移异常。研究人员提出动态染色质占位模型：AR随静息—激活—定向顺序切换伙伴与位点，保障干性到定向的平衡。 研究结论译文：MuSC内AR维持静息、支撑干细胞池、塑造糖酵解身份并编排龛位重塑；其衰退导致储备丧失、代谢漂移与再生失败，凸显MuSC-AR可作为衰老与疾病中的治疗靶点。 |
