脊旁肌卫星祖细胞中不对称的ROS–METTL3–ESR1轴决定青少年特发性脊柱侧弯的进展

弯曲脊柱为何重要

青少年特发性脊柱侧弯是在青春期前后常见的一种脊柱扭转和侧向弯曲，尤其多见于女孩。对许多家庭来说，它常在学校常规筛查中意外被发现，而医生仍无法完全解释为何有些孩子的背部会开始弯曲而另一些则保持直立。本研究探究皮下之下、背部肌肉乃至单个细胞内的变化，发现一种可能助推弯曲的隐性化学失衡——并指出一种天然存在的简单化合物，或许有一天能减缓或减轻这一状况。

脊柱两侧肌肉的不对称

临床长期观察到，患侧脊柱周围的肌肉两侧并不相同。在弯曲内侧的“凹侧”，肌纤维相比外侧“凸侧”更小、更纤维化且更弱。研究者将注意力集中在这些肌肉中的干细胞与祖细胞上——负责修复和更新肌肉组织的“施工队”。通过比较脊柱两侧来自青少年脊柱侧弯患者的组织，以及一组患有其他类型脊柱畸形的对照组，他们发现只有在青少年特发性脊柱侧弯患者中，凹侧肌肉中存在明显更高水平的活性氧（reactive oxygen species，ROS），这些不稳定分子常被统称为“氧化应激”。

保护肌细胞的化学开关

在这些肌肉干细胞内部，有一个称为METTL3的分子“写入器”，它会在RNA上添加小的化学标记，RNA是基因的工作拷贝。这些标记有助于保持某些信息的稳定，使关键蛋白以适当的数量被合成。其中一种蛋白是ESR1，一种雌激素感受器，影响肌细胞的生长与成熟。研究团队表明，凹侧过量的氧化应激降低了细胞中METTL3的含量，进而使ESR1的RNA信息不稳定。由于ESR1信号减少，肌肉干细胞难以分化为强壮、正常尺寸的肌纤维，导致内侧肌肉更薄、更弱。

从细胞失衡到脊柱弯曲

为了验证这一连串事件是否真的会使脊柱弯曲，科学家们使用了经特殊培育的小鼠模型。这些小鼠能用后肢直立行走，研究者仅在一侧背部肌肉中增加氧化应激。数周内，这些小鼠出现明显的侧向弯曲和前后不平衡，类似于人类的脊柱侧弯。在受应激的肌肉中，研究人员再次发现METTL3活性降低、ESR1 RNA上的化学标记减少、ESR1蛋白减少以及肌纤维变小。这支持了这样的观点：脊旁肌的化学环境不均衡本身就能促成脊柱弯曲。

一种常见营养物质可能的辅助作用

研究团队接着询问是否可以将这种失衡扭转。他们选择了甜菜碱——一种存在于甜菜和全谷物等食物中的天然化合物，既具有抗氧化作用，又能作为在化学标记反应中使用的“甲基”供体。在体外试验中，向来自凹侧的人类肌肉干细胞添加甜菜碱，改善了它们形成长且融合的肌纤维的能力，并恢复了化学标记和ESR1水平。在一侧出现氧化应激的小鼠中，将甜菜碱注射到较弱一侧的肌肉，降低了氧化应激，提升了METTL3与ESR1水平，增加了肌纤维尺寸，并且随着时间推移显著减轻了脊柱弯曲的严重程度。

这对青少年和父母意味着什么

综合来看，研究结果表明不均衡的“ROS–METTL3–ESR1轴”——简而言之，是有害氧化产物、保护性RNA标记酶与雌激素感受器之间的失衡——有助于决定生长期儿童的脊柱是否会持续弯曲。研究还表明，一种安全且为人熟知的营养物质能够在动物体内部分重置该轴，这为将来从内而外强化较弱一侧背部肌肉的治疗策略提供了可能。此类方法距离临床应用尚有很长路要走，但为在青少年这一易感时期，通过更温和、基于生物学的方式减缓或预防脊柱侧弯的进展，提供了新的希望之路。

引用: Li, B., Kuati, A., Sui, W. et al. The asymmetrical ROS–METTL3–ESR1 axis in paraspinal muscle progenitor cells determines the progression of adolescent idiopathic scoliosis. Exp Mol Med 58, 725–738 (2026). https://doi.org/10.1038/s12276-026-01658-7

关键词: 青少年特发性脊柱侧弯, 脊旁肌, 氧化应激, RNA甲基化, 甜菜碱