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肌卫星细胞位于肌纤维膜与基底膜之间，是高度异质性的骨骼肌成体干细胞。但是目前还不清楚卫星细胞的异质性是如何形成和维持的。肌纤维具有不同的代谢类型，是卫星细胞最直接的微环境。同时，肌纤维可以分泌细胞因子(Myokine)调节卫星细胞的功能。然而，还未有报道肌纤维分泌的因子是否调节静息状态下卫星细胞的异质性？肌纤维分泌的因子又是如何被调节的？ 本课题的科学问题是:肌纤维代谢对肌纤维分泌功能的调控，以及代谢调节的肌纤维分泌因子对骨骼肌成体干细胞异质性形成与维持的调控功能及其分子机制。 近年来的研究表明，microRNA对细胞增殖与分化、个体发育和代谢起重要调控作用。因此，为了回答我们的科学问题，首先筛选鉴定在骨骼肌纤维中高丰度表达并对骨骼肌纤维代谢具有调控功能的microRNA。研究发现，一个microRNA(miR-F)在骨骼肌纤维中高丰度表达，更有趣的是，miR-F在酵解型代谢纤维中比氧化型代谢纤维中表达水平高。这些结果提示:miR-F可能参与骨骼肌纤维代谢的调控。因此，我们制备了骨骼肌纤维特异的miR-F转基因和敲除小鼠进行功能和分子机制的研究。 研究发现，miR-F转基因和敲除小鼠具有明显的肌纤维代谢改变的表型:骨骼肌纤维特异的miR-F转基因小鼠增加酵解型肌纤维、酵解代谢更加活跃;相反，miR-F基因敲除鼠氧化型肌纤维增多、酵解代谢减弱。采用骨骼肌损伤-再生模型研究发现，肌纤维特异miR-F转基因小鼠的骨骼肌损伤再生功能减弱。进一步分析表明，肌纤维特异miR-F转基因小鼠的骨骼肌干细胞异质性改变——Pax7Hi亚群的卫星细胞富集。因此，骨骼肌纤维特异的miR-F转基因和敲除小鼠提供了非常好的研究肌纤维代谢对骨骼肌干细胞异质性调控的遗传模型。 进一步探讨miR-F对骨骼肌干细胞异质性调控的分子机制发现:(1)只在骨骼肌干细胞中过表达miR-F，不影响干细胞中Pax7的表达水平及干细胞的异质性，说明骨骼肌纤维特异的miR-F转基因小鼠中miR-F对肌卫星细胞异质性的影响是来自于肌纤维的调控因素;(2)通过比较野生型和转基因小鼠肌纤维匀浆液中细胞因子的区别，鉴定了一个在转基因小鼠肌纤维中高水平表达和分泌的细胞因子A;(3)细胞因子A处理肌卫星细胞，可以富集Pax7Hi亚群，表明转基因小鼠骨骼肌纤维分泌高水平的细胞因子A调控了Pax7Hi亚群的富集;(4)进一步探讨细胞因子A在肌纤维中的表达调控及Pax7表达水平的相关性发现:细胞因子A在酵解型代谢活跃的肌群中表达水平显著高于氧化型代谢肌群，并且与Pax7表达水平呈正相关。此结果说明，骨骼肌纤维中特异过表达miR-F导致活跃的酵解型代谢导致转基因小鼠肌纤维表达与分泌高水平的细胞因子A，最终调控肌卫星细胞的异质性;(5)最后，我们发现miR-F通过靶向Akt-FoxO1信号通路调节肌纤维的代谢进而影响肌纤维细胞因子的表达与分泌，最终调控骨骼肌干细胞的异质性。 总之，本研究发现一个调节骨骼肌纤维代谢的microRNA miR-F通过影响肌纤维代谢调控骨骼肌纤维细胞因子A的表达与分泌，进而调节骨骼肌干细胞的异质性。本研究结果为骨骼肌纤维作为肌卫星细胞的微环境对骨骼肌成体干细胞异质性和功能的调控提供有力的实验证据和研究系统。