揭秘地塞米松诱导骨骼肌萎缩中微小 RNA 的关键作用：开启肌肉健康研究新征程

《Experimental Gerontology》：The role of microRNAs in dexamethasone-induced skeletal muscle atrophy

地塞米松（Dex）治疗疾病时会引发骨骼肌萎缩。研究人员开展了 Dex 诱导小鼠骨骼肌萎缩中微小 RNA（miRNAs）的研究。结果发现相关 miRNAs 特征及与其他模型差异，还发现伴随脂肪积累。该研究为防治肌肉萎缩提供新方向。

　　骨骼肌在动物体内占据着极为重要的地位，它约占动物体重的 40% ，不仅是维持身体运动和力量的关键，还在氨基酸与蛋白质的存储和代谢过程中发挥着核心作用。肌肉的健康状况直接关系到整体的健康水平，它能够预防疾病、延缓衰老并降低受伤的风险。然而，骨骼肌萎缩这一问题却给人们的健康带来了诸多挑战。肌肉萎缩表现为肌肉质量、力量和活动能力的下降，同时肌肉的形态结构和纤维类型也会发生改变。这一病症由遗传和非遗传因素共同引发，像杜氏肌营养不良和肢带型肌营养不良 2B 型属于遗传性因素导致的疾病；而衰老、肥胖、缺乏运动、神经损伤以及慢性消耗性疾病等则是非遗传因素。

在肌肉的正常生理状态下，蛋白质的合成与分解处于动态平衡。但当蛋白质分解超过合成时，肌肉萎缩便会悄然发生。在这个过程中，泛素 - 蛋白酶体系统通路在蛋白质降解中扮演着关键角色，其中 Atrogin - 1 和 MuRF1 作为肌肉特异性的泛素蛋白连接酶，在肌肉萎缩时高度表达，常被视作肌肉萎缩的分子标记。PI3K/Akt/mTOR 通路则促进肌肉细胞中的蛋白质合成，FoxO 信号通路会增强蛋白质降解并抑制合成，TGF - β 对维持肌肉内环境稳定也至关重要，它在肌肉生长和修复中有着双重调节作用。

近年来，非编码 RNA 在骨骼肌萎缩过程中的作用逐渐受到关注。微小 RNA（miRNAs）作为一类长度约 22 个核苷酸的短链非编码 RNA，在物种间高度保守，它参与调节肌肉萎缩的过程。例如，miR - 23a 和 miR - 27 可通过调节 MuRF1 和 atrogin - 1 的表达来缓解肌肉萎缩；miR - 221 和 miR - 152 则通过 PI3K/Akt/mTOR 通路对肌肉萎缩进行调控 。然而，地塞米松（Dex）这一用于治疗过敏和自身免疫性疾病的合成糖皮质激素，在使用过程中却存在问题。短期高剂量或长期低剂量使用 Dex 会导致骨骼肌萎缩，虽然此前有研究表明 Dex 能调节肌肉 miRNAs 进而影响肌肉萎缩进程，但仍缺乏系统研究。为了深入探究这一现象背后的机制，来自中国重庆动物科学研究院的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Experimental Gerontology》上。

研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，他们选取 10 周龄的 ICR 雌性小鼠构建肌肉萎缩模型，将小鼠分为两组，一组腹腔注射 Dex，另一组注射等量磷酸盐缓冲液作为对照。接着，从小鼠腓肠肌中提取总 RNA 进行小 RNA 测序，构建小 RNA 文库并测序。然后，利用特定软件对测序数据进行处理和分析，预测 miRNAs 的靶基因，并对靶基因进行功能注释和通路分析。最后，通过实时定量 PCR 对部分 miRNAs 的表达水平进行检测验证。

研究结果如下：

1. Dex 对小鼠肌肉的影响：注射 Dex 后，小鼠体重在 3 天后开始显著低于对照组，7 天后差异更为明显。同时，小鼠腓肠肌重量减少了 25% ，肌肉纤维面积也显著降低。肌肉萎缩标记基因 Murf1、Atrogin1 和 MSTN 的相对表达显著增加，而 Mb 的表达则下降。
2. miRNAs 的表达特征：研究共鉴定出 820 种 miRNAs，其中 682 种在两组中均存在，58 种仅在萎缩肌肉中表达。两组中表达量最高的 10 种 miRNAs 相同，且占总表达量的比例相近。对 50 种差异表达 miRNAs 的验证结果显示，多数 miRNAs 的表达与测序结果一致。
3. miRNA 靶基因预测及功能分析：通过预测靶基因进行功能富集分析发现，差异表达 miRNAs 在多个信号通路中富集，如 PI3K - Akt、MAPK 和 FoxO 信号通路等。GO 注释结果表明，上调和下调基因在蛋白质多聚泛素化和泛素连接酶复合物等功能类别中富集，同时各自还有独特的富集功能。
4. Dex 在体内外对小鼠肌肉影响的异同：对比 Dex 处理 C2C12 成肌细胞和小鼠腓肠肌的 miRNA 表达差异，发现部分 miRNAs 表达模式相同。但体内外上调和下调 miRNA 富集的信号通路占比差异较大，说明体内外模型存在差异。
5. 不同骨骼肌萎缩模型中 miRNAs 的特征：将 Dex 诱导的肌肉萎缩模型与其他模型对比并进行聚类分析，发现 Dex 诱导的模型单独聚类。功能富集分析显示，其上调和下调的 miRNAs 分别在特定通路中独立富集，且 Dex 处理后小鼠出现脂肪积累现象。
6. Dex 诱导骨骼肌萎缩与脂肪积累的关系：Dex 处理后，促进脂肪细胞分化的基因标记 PPARγ 和 C/EBPα 显著上调，脂肪分解的限速酶 HSL 显著下调。同时，肝脏等主要能量代谢器官的重量和脂肪含量增加，不同脂肪组织中脂肪细胞大小也显著增大。

研究结论和讨论部分指出，该研究明确了 Dex 诱导小鼠骨骼肌萎缩后的 miRNA 表达谱，证实了 PI3K/AKT/mTOR/MAPK、FoxO、泛素介导的蛋白水解和 TGF - β 信号通路在调节肌肉蛋白合成和降解中的关键作用。研究还发现 C2C12 细胞和小鼠肌肉组织中 miRNA 表达模式存在显著差异，表明体外模型在研究肌肉萎缩方面存在局限性。此外，脂肪积累和异常脂质代谢可能是 Dex 诱导肌肉萎缩的独特特征，但 Dex 调节脂质代谢的具体机制，尤其是 PPARγ 和 C/EBPα 在这一过程中的作用尚不清楚，有待进一步深入研究。这一研究成果为深入理解骨骼肌萎缩的机制提供了重要依据，也为未来防治骨骼肌萎缩相关疾病开辟了新的方向，具有重要的理论和实践意义。