硅酸盐生物材料通过调控Sarcolipin/SIRT信号通路抑制炎症并增强肌肉再生治疗肌少症

针对肌少症(sarcopenia)这一与衰老密切相关的肌肉退行性疾病，中国科学院上海硅酸盐研究所团队创新性地开发了基于硅酸钙(CS)的生物活性材料疗法。研究发现衰老过程中肌肉和血清硅(Si)含量显著下降，通过局部注射CS水凝胶和静脉注射CS溶液两种给药方式，证实硅酸盐离子可同时激活抗衰老蛋白SIRT1/SIRT3并抑制Sarcolipin(SLN)过表达，实现抑制M1/M2巨噬细胞极化、促进肌原性分化的双重功效。该研究为衰老相关疾病治疗提供了新型生物材料策略，发表于《Bioactive Materials》。

　　

随着全球老龄化加剧，肌少症(sarcopenia)已成为威胁老年人健康的重大挑战。这种以进行性肌肉质量和功能丧失为特征的疾病，在80岁以上人群发病率超过50%。目前临床主要依赖运动康复和蛋白质补充，但存在效果有限、高蛋白饮食增加肾脏负担等问题。更关键的是，传统疗法难以针对衰老这一核心病因——肌肉细胞衰老伴随持续炎症反应和纤维化，而巨噬细胞异常极化(M1促炎/M2促纤维化)进一步加剧病情。

在这一背景下，研究人员注意到一个有趣现象：衰老过程中，肌肉和血清中的硅(Si)含量显著下降。硅作为生命必需微量元素，在结缔组织中含量可达5.51μg/g，而衰老个体仅剩0.86μg/g。前期研究已发现硅酸盐离子能延缓血管内皮细胞衰老，这促使中国科学院上海硅酸盐研究所的Zhen Zeng、Zhaowenbin Zhang等学者提出大胆假设：补充硅可能成为对抗肌少症的新策略。

研究团队设计了两套创新治疗方案：可局部注射的硅酸钙(CS)/海藻酸盐水凝胶(持续释放Si离子)和静脉注射用CS离子溶液。在24月龄(相当于人类80岁)自然衰老小鼠模型中，两种治疗均显著提升肌肉硅含量至年轻小鼠水平。令人振奋的是，CS溶液组小鼠死亡率降为零，毛发变得浓密有光泽，握力提升2.1倍；而CS水凝胶组在局部肌肉再生方面表现更优，肌纤维横截面积增加1.35倍。

为揭示机制，团队运用转录组测序发现衰老肌肉中Sarcolipin(SLN)基因异常高表达。进一步实验证实，CS通过双重途径发挥作用：直接上调巨噬细胞SIRT1促进NF-κB去乙酰化抑制M1极化，同时通过STAT3去磷酸化抑制M2极化；在肌母细胞中，CS上调SIRT3增强SOD2表达，清除线粒体ROS，并激活MyoD、MyoG等肌生成因子。更有趣的是，SLN过表达会抑制SIRTs，而CS能阻断这一负调控，形成"SLN/SIRTs"衰老调控轴。

关键技术包括：建立自然衰老小鼠模型评估肌肉功能；ICP-MS检测组织硅含量；流式细胞术分析巨噬细胞极化；SA-β-Gal染色检测细胞衰老；Western blot验证SIRT1/SIRT3通路；以及转录组测序筛选关键差异基因。

研究结果具体呈现为：

1. 衰老小鼠肌肉和血清硅含量下降：2岁龄小鼠肌肉硅含量(2.6μg/g)较年轻组(6.3μg/g)下降58.7%。
2. CS治疗恢复硅水平并改善生理状态：CS溶液组血清硅达3.0μg/mL，显著优于运动组。
3. 促进肌肉再生：CS水凝胶使肌纤维中央核比例提升2.04倍，胶原沉积减少37%。
4. 抑制M1/M2极化：CS使巨噬细胞M1(CD86⁺)比例从14.3%降至2.5%。
5. 激活SIRTs通路：CS处理使肌细胞SIRT3表达量达衰老组的2.19倍。
6. 发现SLN调控节点：转录组显示CS使SLN表达降低4.82倍，qPCR验证其与SIRTs负相关。

在讨论部分，作者强调该研究的三大突破：首次将硅代谢异常与肌少症关联；创新性开发可局部/全身给药的硅酸盐疗法；揭示"SLN-SIRTs"这一全新衰老调控轴。特别是CS溶液展现的系统性抗衰老效应，可能对阿尔茨海默病等衰老相关疾病具有普适价值。

这项发表于《Bioactive Materials》的研究，不仅为肌少症提供了首个生物材料治疗方案，更开创了"微量元素代谢调控衰老"的新研究方向。未来，基于硅酸盐的生物活性材料有望成为对抗衰老的"万能钥匙"，而团队正在探索其在太空失重性肌萎缩等其他肌肉疾病中的应用前景。