ACSS2通过乙酰辅酶A合成调控骨骼肌功能：小鼠与果蝇模型揭示其在胆固醇代谢相关肌病中的关键作用

本综述系统阐述了酰基辅酶A合成酶短链家族成员2（ACSS2）通过催化乙酸生成乙酰辅酶A（acetyl-CoA）调控胆固醇代谢的核心机制。研究通过Acss2?/?小鼠和果蝇AcCoA基因敲低模型，首次揭示ACSS2缺失导致骨骼肌萎缩纤维、脂质积累、NADH耗竭及运动耐受力下降等表型，并证实ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）抑制可加剧运动功能障碍。该研究为胆固醇代谢相关肌肉疾病的机制研究和靶点干预提供了重要理论依据。

　　

ACSS2在乙酰辅酶A合成与骨骼肌功能调控中的作用机制

引言背景

酰基辅酶A合成酶短链家族成员2（ACSS2）是一种关键代谢酶，其催化ATP依赖的乙酸转化为乙酰辅酶A（acetyl-CoA）并生成AMP。在细胞质中，ACSS2参与脂肪酸和胆固醇的生物合成；在细胞核内，它通过回收组蛋白去乙酰化产生的乙酸，为组蛋白乙酰转移酶（HATs）提供乙酰基底物，从而调控表观遗传修饰。ACSS家族包括线粒体定位的ACSS1、胞质/核定位的ACSS2以及棕色脂肪中富集的ACSS3，各亚型在代谢调控中扮演不同角色。值得注意的是，甲羟戊酸胆固醇合成通路中的多个组分（如HMGCR、GGPS1、HMGCS1）已被证实与肌肉疾病相关，而ACSS2作为该通路上游关键调控因子，其与肌肉功能的关联尚未明确。

材料方法

研究采用Acss2^?/?纯合子小鼠模型（购自杰克逊实验室）与野生型（WT）对照，通过PCR基因型鉴定确认纯合性。动物在AAALAC认证设施中标准化饲养，实验终点为11周龄。表型分析包括每周体重测量、组织重量记录、氯化钡诱导的胫骨前肌损伤实验以及运动耐受性测试（跑台运动结合Actitrak系统监测活动量）。此外，研究通过口服给药ACLY抑制剂（BMS303141）7天，评估其对Acss2^?/?小鼠运动功能的影响。细胞实验部分，从新生小鼠分离原代成肌细胞，通过免疫荧光染色（MF-20抗体标记肌球蛋白重链）和qPCR（检测MyoD、MyoG表达）分析分化能力。组织学染色包括H&E（形态学）、NADH（氧化代谢）、PAS（糖原）和油红O（脂质）染色。果蝇实验中，利用RNAi技术敲低AcCoA（ACSS2直系同源基因），观察体型、运动能力等表型。

结果发现

基因缺失表型：Acss2^?/?小鼠出现胚胎期部分致死现象，纯合子比例显著低于孟德尔预期（P<0.001），且成年后不育。与WT相比，Acss2^?/?小鼠体重显著降低、体长缩短，但骨骼肌组织重量无差异。H&E染色显示肌纤维大小不均，NADH染色提示氧化代谢能力下降，PAS染色表明糖原积累增加，油红O染色显示细胞外脂质沉积显著。分子层面，肌肉萎缩标志物MuRF-1表达上调，脂肪酸转运蛋白CD36表达升高。

肌肉再生与分化：氯化钡损伤后第5天，Acss2^?/?小鼠再生纤维和中央核纤维数量减少，但第12天时纤维大小分布与WT无差异。原代成肌细胞实验中，Acss2^?/?细胞表现出早熟分化特征：融合指数升高、肌管长度增加，提示ACSS2缺失加速成肌细胞分化进程。

运动功能与代谢应激：正常饮食状态下，Acss2^?/?与WT小鼠运动能力无差异。但经16小时空腹处理后，Acss2^?/?小鼠表现出运动能力下降：静息时间延长、直立次数减少、慢速运动量降低。ACLY蛋白表达在两组间无显著差异，但ACLY抑制剂处理显著加剧Acss2^?/?小鼠的空腹后运动障碍，并伴随血糖水平下降。

行为与发育表型：三室社会行为实验显示雄性Acss2^?/?小鼠存在社交偏好异常，雌性无此现象。果蝇实验中，唾液腺特异性敲低AcCoA导致体型缩小、运动能力丧失或异常（如 erratic movement），但肌肉特异性敲低未引起明显表型，提示ACSS2在非肌细胞中通过代谢调控间接影响肌肉功能。

机制讨论

ACSS2通过双重机制调控骨骼肌功能：其一，通过维持乙酰辅酶A池支持脂肪酸氧化和能量代谢，其缺失导致脂质积累和NADH耗竭；其二，与ACLY协同补偿乙酰辅酶A供应，抑制ACLY可加剧ACSS2缺失的表型。值得注意的是，ACSS2缺失引起的代谢紊乱（如糖原积累、线粒体功能下降）与胆固醇合成通路缺陷疾病（如HMGCR相关肌营养不良）具有相似性。此外，性别特异性行为表型提示ACSS2可能通过组蛋白乙酰化调控神经发育相关基因表达。

研究意义

本研究首次揭示ACSS2在维持骨骼肌结构和功能中的关键作用，为其在胆固醇代谢相关肌病中的机制研究提供实验依据。ACSS2与ACLY的协同补偿效应为代谢性肌病的联合靶向治疗提供新思路。未来需进一步探索ACSS2与甲羟戊酸通路组分的相互作用及其在人类肌肉疾病中的临床意义。