流式分选后培养揭秘猪宝宝的肌肉生长潜能：往肌细胞还是脂肪细胞分化，这是一个问题

niwanmao

对于畜牧业来说，肌肉生长是决定产肉量和肉品质的核心。我们知道，动物的肌肉并非一成不变，其生长和修复依赖于一群被称为“干细胞”的神奇细胞。在肌肉组织中，最著名的干细胞是“卫星细胞”（Satellite cells, SCs），它们像忠诚的卫士一样，潜伏在肌纤维旁，随时准备在需要时被活化，分化成新的肌细胞，促进肌肉生长和修复。

然而，这些细胞的潜能远不止于此。已有研究表明，在某些情况下，它们甚至可以“变身”为脂肪细胞或成骨细胞 。这种多向分化的潜能，即细胞的可塑性，在动物幼年期——一个决定其终生肌肉发育的关键窗口期——尤为重要 。然而，关于新生仔猪肌肉干细胞的种类、特性以及它们如何决定自己的“职业道路”（是成为肌肉还是脂肪），我们还知之甚少 。


为了揭开这个谜团，一项于2025年发表在《Differentiation》期刊的研究，对5-7日龄新生仔猪的肌肉干细胞进行了深入的探索 。研究人员不仅精准描绘了这些细胞的“身份画像”，还通过巧妙的实验设计，探究了它们在不同“成长环境”下的命运抉择。

研究人员首先从新生仔猪背最长肌中分离出细胞，并利用流式细胞术技术，像细胞“人口普查”一样，分析了各种细胞表面标志物的比例。结果发现：
- 肌源性细胞占主导：表达肌源性前体细胞标志物CD29和CD56的细胞比例非常高，分别达到了80%和50% 。
- 间充质干细胞也很丰富：表达间充质干细胞标志物CD90的细胞比例为34% 。
- 脂肪前体细胞稀少：令人惊讶的是，被认为是脂肪前体细胞（FAPs）主要标志物的CD140a和CD34，其阳性细胞的比例非常低，均低于3% 。这说明在新生仔猪体内，专门的脂肪前体细胞可能还未大量出现，或者说这些标志物可能在生长后期才会显现。
- 免疫细胞：CD45阳性的免疫细胞（造血细胞）约占20% 。


接下来，研究进入了最有趣的部分。研究人员将这些有着复杂细胞群体的肌肉细胞分别放入两种不同的培养基中：一种是传统的“肌源性”培养基（旨在促进肌肉生长），另一种是“脂源性”培养基（旨在诱导脂肪形成）。

结果出乎意料（见下图， 左图（肌源性培养基）和右图（脂源性培养基）都显示了肌管（绿色）的形成。但在右图中，我们还能看到含有脂滴（橙色）的脂肪细胞，这在左图中是没有的。）。




在肌源性培养基中，细胞虽然能快速分化形成肌管（多核的成熟肌细胞），但这些肌管不够稳定，很快便会从培养皿上脱落 。然而，在脂源性培养基中，细胞不仅同样分化形成了肌管，而且这些肌管更长、更稳定，能维持更长时间 。更关键的是，在这种环境下，一部分单核细胞成功分化成了含有明显脂滴的成熟脂肪细胞——这是在肌源性培养基中从未观察到的现象 。


从基因表达上看，脂源性培养基诱导的肌管中，一种名为MyHC2B的快肌型肌球蛋白重链基因的表达量，比肌源性培养基中高出近20倍（4000倍 vs 200倍的增长） 。同时，调控线粒体生成的关键因子PGC1a的表达也在脂源性培养基中显著上升 。这说明，这种“脂源性”环境似乎不仅能诱导脂肪生成，还能以一种特殊的方式促进肌细胞的分化和成熟。


为了弄清楚到底是哪种细胞在“脂源性”环境下展现出如此强大的可塑性，研究人员动用了更强大的工具——流式分选，设门如下图，分出四种亚群：CD45+/CD56+, CD45+/CD56-, CD45-/CD56+, 和 CD45-/CD56- 。



分选后的培养结果揭示了最终的答案：
- CD45+细胞（无论是否表达CD56）无法在培养基中生长分化，证实它们确实是与肌肉生成无关的免疫细胞 。
- 最惊人的发现是：非免疫细胞（CD45-）中，无论是CD56+还是CD56-的细胞，都能够分化形成肌管 ！这一结果颠覆了“CD56是猪肌源性细胞唯一标志”的传统认知。
- 真正的“多面手”被锁定：在所有四种细胞中，只有CD45-/CD56+这一群细胞，在脂源性培养基中，表现出了既能分化为肌管，又能分化为脂肪细胞的“双重潜能” 。

这项研究告诉我们，在生命的最初阶段，肌肉干细胞是一个异质性很高的群体，传统的肌源性标志物CD56并不足以鉴定出所有的肌肉祖细胞，因为CD56阴性的细胞同样具备成肌潜力。这些发现加深了我们对动物早期肌肉发育生物学的理解，更有助于未来通过营养调控或细胞工程技术，引导干细胞更多地向肌肉（而非脂肪）分化，从而提高肉类产量和品质 。

参考文献：Vincent A, Stange K, Louveau I, Röntgen M, Dessauge F. Myogenic and adipogenic potential of porcine muscle satellite cells isolated by flow cytometry. Differentiation. Published online May 27, 2025. doi:10.1016/j.diff.2025.100871