线粒体分裂蛋白Drp1通过ROS-线粒体自噬反馈环路调控肌原性分化的分子机制

这篇研究揭示了线粒体分裂蛋白Drp1在骨骼肌分化中的核心作用：ROS作为上游激活剂诱导Drp1表达，而Drp1通过促进线粒体自噬（mitophagy）清除损伤线粒体，形成ROS-Drp1-mitophagy反馈环路维持氧化稳态。该环路通过调节cofilin磷酸化介导的肌动蛋白细胞骨架重塑（F-actin/G-actin），影响MRTF-A核转位及SRF转录活性，最终调控肌管形成。研究为肌肉再生障碍（如肌少症和DMD）的靶点干预提供了新视角。

　　

背景
骨骼肌作为哺乳动物核心代谢器官，其分化过程伴随显著的线粒体动态变化。线粒体分裂是肌原性分化的早期特征，但关键分裂蛋白Drp1的作用机制尚不明确。研究团队发现分化早期的C2C12细胞出现线粒体碎片化、膜电位(MMP)下降和ROS升高现象，提示线粒体质量调控可能通过Drp1介导的机制影响分化进程。

方法学突破
通过siRNA敲低C2C12细胞和小鼠体内AAV9-shDrp1干预，结合JC-1/TMRM检测线粒体膜电位、DCFH-DA探针监测ROS、共聚焦显微镜观察EGFP-LC3B自噬小体等技术，系统评估了Drp1缺失对线粒体自噬流的影响。电镜结果直观显示：Drp1敲低组线粒体出现空泡化，而对照组可见自噬体包裹线粒体的典型结构。

核心发现

1. 双向调控环路：分化早期ROS升高促进Drp1表达，而Drp1通过增强Pink1依赖的线粒体自噬清除受损线粒体，形成负反馈调节ROS水平。过表达Pink1可挽救Drp1缺失导致的线粒体自噬缺陷，但电子传递链抑制剂AA（Antimycin A）会阻断该效应。

2. 细胞骨架重塑机制：Drp1缺失导致cofilin去磷酸化（p-cofilin-Ser3↓），引发F-actin解聚和G-actin累积。免疫荧光显示MRTF-A核转位受阻，Co-IP证实MRTF-A/SRF复合物形成减少，最终抑制肌源性标志物MyHC和MyoD表达。

3. 动物模型验证：CTX诱导的肌肉损伤模型中，AAV9-shDrp1处理组出现肌纤维中央核积聚（再生延迟标志），TA肌重量显著降低。Western blot显示损伤后第5天关键时间点的F-actin/p-cofilin上调被抑制，MRTF-A/SRF相互作用减弱。

理论创新
研究首次阐明ROS-Drp1-mitophagy三元反馈环在肌原性分化中的枢纽作用：

• 线粒体分裂与自噬协同清除高ROS负荷的损伤线粒体
• 氧化还原稳态通过cofilin磷酸化精确调控肌动蛋白动力学
• 机械信号转导（MRTF-A/SRF轴）桥接线粒体功能与肌管形成

临床意义
为肌少症、杜氏肌营养不良(DMD)等肌肉病变提供潜在干预策略：

• Drp1激动剂或可改善老年性肌萎缩
• 靶向Pink1-mitophagy通路有望加速肌肉损伤修复
• ROS调节剂可能优化运动诱导的肌肉重塑