植物乳杆菌MTY001通过抑制蛋白降解与激活合成通路改善地塞米松诱导的小鼠肌肉萎缩模型

本研究针对肌肉萎缩缺乏有效治疗策略的临床难题，筛选出具有抗肌肉萎缩潜力的益生菌菌株。研究人员通过体外细胞模型和体内动物实验，发现从泡菜中分离的植物乳杆菌MTY001可通过调控PHF20-YY1信号轴，同时抑制肌肉降解标记物Atrogin-1/MuRF-1表达并激活AKT/mTOR合成通路，显著改善地塞米松（DEX）诱导的肌管萎缩和小鼠肌肉功能，为益生菌干预肌肉萎缩疾病提供了新的候选菌株和理论依据。

　　

随着全球人口老龄化进程加速，肌肉萎缩已成为严重影响人类健康的重要临床问题。这种表现为骨骼肌质量与功能进行性下降的病理状态，不仅与衰老直接相关（即肌少症），还常见于慢性消耗性疾病、长期制动及糖皮质激素治疗等临床情况。尽管运动干预和营养支持作为基础治疗方案被广泛采用，但其效果有限且存在个体差异性，使得开发新型有效治疗策略成为迫切需求。

近年来，科学家们逐渐认识到肠道与肌肉之间存在着密切的双向调控关系，即"肠-肌轴"(gut-muscle axis)。肠道微生物群通过调节免疫炎症反应、营养物质代谢和线粒体功能等机制，远程影响骨骼肌的生理状态。这一发现为通过益生菌干预改善肌肉健康提供了全新的思路。虽然益生菌对肠道健康的益处已得到广泛认可，但其对肌肉系统的保护作用及具体机制仍有待深入探索。

在这项发表于《Journal of Functional Foods》的研究中，韩国Mitos生物医学研究所的研究团队开展了一项系统性的工作，旨在从传统发酵食品来源的乳酸菌中筛选具有抗肌肉萎缩潜力的益生菌菌株，并深入探讨其作用机制。

研究人员采用了多层次的实验技术方法：首先利用PHF20-YY1启动子报告基因系统对405株乳酸菌培养上清液(LBCS)进行高通量筛选；随后使用地塞米松(DEX)诱导的C2C12肌管萎缩模型评估候选菌株的抗萎缩效果；最后通过DEX诱导的小鼠肌肉萎缩模型进行体内验证，监测指标包括握力测试、跑步机运动性能、双能X线吸收测定法(DXA)身体成分分析和肌肉组织形态学检测。分子机制研究涉及Western blot蛋白免疫印迹和qPCR基因表达分析。

3.1. 筛选和鉴定靶向PHF20-YY1介导的肌生成抑制的益生菌候选物

通过PHF20-YY1启动子报告基因系统筛选，研究人员从405株乳酸菌中鉴定出7株能显著抑制PHF20诱导的YY1转录激活的菌株（抑制率>50%）。从中选择了两株来源于传统发酵食品（泡菜和萝卜泡菜）且具有良好生长特性的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)MTY001和MTY101进行深入研究。验证实验表明，MTY001培养上清液(CS)以剂量依赖方式抑制YY1启动子活性，且无细胞毒性，还能抵抗PHF20或DEX诱导的细胞死亡。

3.2. MTY001和MTY101通过调节分解代谢和合成代谢通路减轻DEX诱导的肌肉萎缩

在DEX诱导的C2C12肌管萎缩模型中，MTY001 CS显著抑制了肌肉降解标记物Atrogin-1和MuRF-1在mRNA和蛋白水平的表达，保持了肌源性分化标记物(MyoD、肌球蛋白和Myh7)的mRNA水平，并维持了合成代谢信号蛋白(AKT、S6K1和4E-BP1)的磷酸化状态。MTY101 CS表现出类似的抑制分解代谢标记物和保存合成代谢信号的作用。形态学评估显示，MTY001 CS prevented DEX诱导的肌管完整性破坏，而MTY101 CS在基础条件下增强了肌管形成。

3.3. MTY001在DEX诱导的萎缩小鼠模型中保存肌肉功能

在DEX诱导的小鼠肌肉萎缩模型中，所有DEX处理组均显示体重和握力(GS)显著降低。虽然停药后体重逐渐恢复，但仅接受DEX的小鼠表现出持续的功能障碍。相比之下，接受MTY001的小鼠在整个实验期间保持了与对照组相当的握力，表明对肌肉功能有保护作用。此外，MTY001给药改善了运动表现，第46天跑步机活动增加。

3.4. MTY001在DEX诱导的萎缩模型中增强瘦肌肉质量并保持肌纤维完整性

通过DXA和肌纤维横截面积(CSA)的组织学分析评估MTY001对肌肉质量和身体组成的影响。MTY001显著增加了总瘦体重和后肢瘦体重，同时降低了后肢脂肪百分比。组织学分析支持这些发现——DEX显著降低了腓肠肌(GA)中的CSA，而MTY001将其恢复到接近对照水平。

3.5. MTY001益生菌调节DEX诱导肌肉萎缩中肌肉降解、分化和合成代谢信号分子标记物

在DEX处理小鼠的GA组织中，MTY001显著阻止了DEX诱导的MuRF-1 mRNA上调，并逆转了Myh7、肌球蛋白和S6K1 mRNA水平的抑制。Western blot分析显示，MTY001有效调节了关键蛋白标记物：pAKT/AKT比值（被DEX显著降低）被MTY001处理有效恢复；MTY001还显著降低了DEX诱导的Atrogin-1升高，并缓解了4E-BP1蛋白水平的下降。

研究结论与讨论部分强调了本研究的重大意义。肌肉萎缩是一种使人衰弱的疾病，会显著降低生活质量，特别是在老年人群、慢性病患者和接受某些医学治疗的人群中。寻找有效策略来预防或逆转肌肉萎缩至关重要。

该研究通过体外和体内方法鉴定并表征了具有抗肌肉萎缩活性的益生菌候选物。MTY001通过抑制肌肉降解、保存分化能力和激活蛋白质合成途径，对DEX诱导的肌肉萎缩产生强大的保护作用。MTY101显示出类似的效果，突出了来自发酵食品的益生菌影响肌肉健康的潜力。

肌肉萎缩病症，如肌少症和恶病质，通常由炎症驱动，这表明益生菌的抗炎特性在其治疗效果中发挥作用。虽然研究使用了特定的萎缩模型和雄性小鼠，但这些发现值得进一步研究这些菌株产生的活性化合物、其作用机制（包括潜在的肠-肌轴相互作用）以及它们在其他萎缩模型和最终在临床试验中的功效。进一步探索能够增强肌肉质量和力量的益生菌菌株也是必要的。

该研究提供了强有力的体外和体内证据，表明MTY001对DEX诱导的肌肉萎缩具有有效的保护作用。值得注意的是，MTY001不仅对抗了DEX诱导的萎缩，还表现出合成代谢特性，增加了总瘦体重和后肢瘦体重，超出了基线水平。分子分析证实，MTY001调节肌肉降解、分化和合成代谢信号的关键调节因子，支持其多靶点作用方式。

总之，植物乳杆菌MTY001和MTY101是有前途的益生菌候选物，具有抗肌肉萎缩特性。MTY001作为一种多靶点益生菌，通过调节多种途径有效对抗糖皮质激素诱导的肌肉萎缩，保持瘦体重和功能，表明它作为功能性食品成分或治疗剂在改善肌肉健康和对抗肌肉萎缩病症方面具有巨大潜力。