介绍
3-羟基丁酸（3HB）作为体内主要酮体，具有替代能量底物与细胞信号分子的双重功能，可调控线粒体功能、肌源性分化及自噬活性，成为代谢调控骨骼肌再生的潜在靶点。
图一 3-羟基丁酸
对hEUS成肌细胞分化的调控
3-羟基丁酸对人尿道外括约肌（hEUS）成肌细胞分化的调控并非单一的促分化作用，而是高度依赖于细胞外代谢环境。在高糖营养富集环境中，hEUS成肌细胞的肌管形成进程缓慢，至诱导分化144h才出现成熟肌管结构，而添加3HB后，细胞形态未出现明显改变，肌源性标志物MYOG、MYH7的表达也无显著上调，但MYHC免疫染色强度较未添加组略有提升，3-羟基丁酸在高糖环境下对hEUS成肌细胞的晚期分化存在轻度的促进作用。
而在低糖生理培养基中，hEUS成肌细胞的分化进程被显著加速，诱导96h即出现大量肌管形成，展现出远优于高糖培养基的促分化效果；此时添加3-羟基丁酸，虽能在分化48h、96h短暂上调MYOG、MYH7的表达，但至144h时LG-3HB组的肌管大量丢失，且MYHC染色强度略低于LG对照组，说明在生理代谢环境中，3HB无法进一步增强分化效果，反而会干扰肌管的稳定维持。这种代谢环境依赖性是3HB调控hEUS成肌细胞分化的核心特征，也印证了酮体的生理功能并非独立存在，而是与机体的营养代谢状态紧密耦合。
图二 培养基与3-羟基丁酸对hEUS细胞代谢谱的影响
调控hEUS成肌细胞分化的代谢
3-羟基丁酸并非通过单纯的能量供给发挥作用，而是作为代谢微调信号，调控与自噬、线粒体功能相关的代谢通路与基因表达。
在代谢重塑层面，培养基组成是决定hEUS成肌细胞代谢谱的核心因素，其对代谢通路的影响远大于3-羟基丁酸；3HB仅能引起代谢物的细微变化，且变化趋势因培养基不同而异。代谢组学分析显示，高糖环境中添加3HB会升高三羧酸（TCA）循环中间产物水平，激活硫代氨基酸、抗氧化相关通路，缓解高糖带来的氧化应激；而低糖生理环境中添加3HB则会降低TCA循环中间产物水平，富集碳水化合物、甘油脂相关通路。同时，3HB在两种环境中均会调控自噬、线粒体功能及表观调控相关代谢物的表达，如高糖组中儿茶酚、多巴胺等自噬相关代谢物改变，低糖组中油酰胺、对章鱼胺等调控肌细胞自噬的代谢物发生变化，提示3HB通过靶向这些特异性代谢物，参与hEUS成肌细胞的分化调控。
调控自噬与细胞器重塑
在自噬与细胞器重塑层面，自噬相关基因LC3B的表达变化与肌源性标志物高度一致，低糖培养基中LC3B在分化48h、96h显著上调，高糖培养基中则延迟至144h达峰，3-羟基丁酸在两种培养基中均能短暂上调LC3B表达。高糖环境中添加3HB可显著降低自噬体-自溶酶体的密度，减少异常线粒体的数量，缓解高糖导致的细胞应激与自噬体异常积累；而低糖生理环境中，对照组的自噬体-自溶酶体已处于低水平，线粒体形态更正常，肌原纤维样超微结构更成熟，添加3HB后反而会增加自噬体-自溶酶体的密度，干扰肌原纤维的有序排列，导致细胞器重塑的效率下降。3HB对hEUS成肌细胞自噬的调控即仅在自噬异常激活的高糖环境中发挥矫正作用，而在自噬处于最优状态的生理环境中，反而会造成自噬调控的失衡。
3-羟基丁酸在两种培养基中均未提升细胞ATP水平，反而使HG-3HB组、LG-3HB组的ATP水平略低于各自对照组，说明3HB并非通过提供能量底物来促进hEUS成肌细胞分化，其对线粒体功能的调控更多是通过信号传导而非能量供给[1]。
参考文献
[1]Kai H ,Hata S ,Hamamatsu N , et al.Physiological medium and 3-hydroxybutyrate modulate autophagy-linked organelle remodeling in human external urethral sphincter myoblasts.[J].Scientific reports,2026,DOI:10.1038/S41598-026-43453-4.