目的

骨骼肌炎症易诱发肌萎缩，严重影响肌肉功能，而当前缺乏实时监测炎症状态下肌管电生理与钙信号动态的工具，制约了炎症性肌萎缩机制解析及药物研发。本研究旨在构建整合多电极阵列（MEA）与光学钙成像的多模态生物传感平台，实现 C2C12 肌管炎症状态下电生理活动及细胞内钙动态的实时监测，阐明炎症诱导肌萎缩机制，并评估双氯芬酸对脂多糖（LPS）触发病理反应的治疗效果。

方法

采用光刻技术在石英基底制备含 32 个金微电极的 MEA；将 C2C12 成肌细胞在含 2% 马血清的 DMEM 中分化为肌管，按 20-30×10⁴ cells/cm² 密度接种于 MEA。以定制 MEA 放大器（20 kHz）记录胞外动作电位，Fluo-4 AM 染料成像细胞内钙瞬变；用 10-20 μg/mL LPS 诱导炎症，2-10 μM 双氯芬酸干预。ELISA 定量促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α），活 / 死染色及 CCK-8 法检测细胞活力，MYH2 免疫荧光与吉姆萨染色验证肌管分化。

结果

20-30×10⁴ cells/cm² 的接种密度可稳定记录动作电位（振幅 > 300 μV）。LPS 呈剂量依赖性诱导炎症：20 μg/mL LPS 使 IL-1β 上调 2.3 倍、IL-6 上调 1.8 倍、TNF-α 上调 1.5 倍，破坏钙稳态（钙水平升至 11.98 RFU），并引发电生理异常（放电紊乱，收缩延长 > 72 h）。10 μM 双氯芬酸可显著缓解钙失调，使动作电位振幅恢复至 358.9 μV、放电频率达 0.1621 Hz，细胞活力提升至 70%（LPS 组为 50%）；机制上，其能抑制电压门控 L 型钙通道，减少促炎细胞因子分泌。

结论

本研究成功构建可重复的多模态生物传感平台，可精准复现 LPS 诱导的 C2C12 肌管电生理及钙信号异常。该平台为炎症性肌萎缩机制解析提供可靠工具，同时证实双氯芬酸的治疗潜力，为骨骼肌炎症性疾病临床前研究及靶向药物开发提供全新技术支撑与思路。