索马鲁肽对饮食诱导肥胖小鼠骨骼肌的影响与热量限制相当:肌肉功能与停药后反弹的深度解析

【字体: 时间:2025年09月24日 来源:Journal of Physiology 4.4

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  本刊推荐:本研究深入探讨了GLP-1受体激动剂索马鲁肽(Semaglutide)在肥胖治疗中对身体成分的影响。研究发现,尽管索马鲁肽能有效促进减重和脂肪减少(优于单纯热量限制),但其导致的骨骼肌质量和握力下降程度与配对喂养(Pair-Feeding)组相当。停药后,瘦体重和脂肪均反弹至基线水平,肌肉功能得以恢复。该研究提示,索马鲁肽引起的肌肉流失主要归因于热量摄入减少,而非药物直接作用,为临床联合运动或营养策略以保存瘦体重提供了重要依据。

  

摘要

索马鲁肽(Semaglutide)是一种胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂,在减少食物摄入和降低体重方面非常有效。尽管索马鲁肽能减少脂肪组织,但也会导致包括骨骼肌在内的瘦体重流失,目前尚不清楚这是否会转化为肌肉功能的丧失。此外,停药后体重反弹和身体成分变化的效应也未得到充分了解。本研究旨在探讨索马鲁肽和匹配的热量限制对饮食诱导肥胖(DIO)小鼠身体成分的影响。

引言

全球肥胖及其相关 cardiometabolic 疾病发病率的上升构成了重大的公共卫生挑战。尽管对肥胖的多因素原因有了显著的认识进展,但长期治疗和管理肥胖的成功方案仍然有限。针对身体活动和营养的生活方式修改往往只能产生短期效果,体重反弹是一个重要问题。肠促胰岛素激素(incretin hormones)的减重效应及其长效类似物的开发代表了体重管理的一个潜在突破。

GLP-1是一种由α细胞、肠道细胞和大脑部分区域产生的肠促胰岛素激素。它以营养素敏感的方式释放到循环中,通过外周和中枢机制调节餐后血糖、增加饱腹感和延缓胃排空。GLP-1在调节全身代谢和食欲的多个通路中扮演重要角色,使其成为治疗肥胖的有希望的候选药物。临床试验表明,GLP-1类似物索马鲁肽能在肥胖人群中产生有意义的体重减轻。

尽管索马鲁肽在引起体重减轻方面非常有效,但GLP-1受体激动剂的一个未被充分认识的方面是治疗过程中发生的瘦组织流失。例如,索马鲁肽减少了饮食诱导肥胖小鼠的骨骼肌重量。然而,目前尚不清楚这种肌肉质量的减少是否转化为肌肉功能的损伤。与啮齿类动物数据相似,临床试验中瘦体重占体重减轻的约40%。虽然未具体测量骨骼肌质量,但瘦体重的损失中约有50%可能是骨骼肌。这与普通成年人二十年年龄相关的骨骼肌损失幅度相似。目前尚不清楚索马鲁肽引起的骨骼肌损失是GLP-1受体激动剂独有的,还是热量限制引起的体重减轻的更普遍反应。

骨骼肌是葡萄糖处理的主要场所,约占静息能量消耗的25%。骨骼肌对整体健康的重要性体现在以下发现:骨骼肌质量的减少与生活质量下降、机构化护理年龄提前和全因死亡率增加有关。虽然在代谢健康改善的背景下,骨骼肌的减少可能不被过多考虑,但当GLP-1受体激动剂治疗停止时,这可能是一个更紧迫的问题。在这方面,约40%接受这些药物治疗的个体在一年内停止治疗。停止索马鲁肽会导致体重迅速反弹,参与者恢复了先前体重减轻的大约三分之二,同时HbA1c水平回归基线。这种肌肉损失加上脂肪质量与瘦体重相比不成比例地恢复,可能会增加肥胖相关代谢功能障碍的风险,特别是在多次热量限制循环之后。

目前尚不清楚停止索马鲁肽治疗后骨骼肌质量和力量是否也会反弹,这是否与能量消耗的变化有关,以及体重反弹的程度是否与非药物方式限制食物时相似。我们假设索马鲁肽治疗期间损失的瘦体重不会恢复,这可能会加剧代谢功能障碍。

当前研究的目的是检查索马鲁肽对骨骼肌的影响,包括治疗期间和治疗停止后的一段时间,并将这些效应与食物摄入量等效减少的小鼠进行比较。我们假设索马鲁肽与食物限制类似,会减少骨骼肌质量和力量,并降低能量消耗。我们进一步假设,治疗后体重的反弹是脂肪组织增加的结果,而不是骨骼肌。

方法和材料

动物护理

所有实验程序均经不列颠哥伦比亚大学动物护理委员会批准(A22-0063),并遵循加拿大动物护理委员会指南。10-12周龄雄性C57BL/6J小鼠购自Jackson Laboratories(Bar Harbor, ME, CAT# 000664),并群养。房间环境温度保持在22°C,光暗周期为12:12小时。小鼠在实验前至少适应设施1周,并自由饮水和标准啮齿动物饲料(Teklad CAT #2018)。

实验大纲

小鼠维持高脂饮食(45% kcal脂肪,35% kcal碳水化合物,20% kcal蛋白质,Research diets #D12451)12周以诱导肥胖。然后进行预处理MRI以评估身体成分。将小鼠分配到体重匹配的载体(vehicle)、索马鲁肽和配对喂养组(每组n=10)。小鼠在整个治疗期间群养。然后小鼠每天接受索马鲁肽或载体盐水注射,持续4周。索马鲁肽给药采用斜坡方案,小鼠在第1天接受3 nmol/kg体重剂量,第2天接受6 nmol/kg剂量,第3天及以后治疗期间接受10 nmol/kg剂量。配对喂养小鼠的每日热量摄入与索马鲁肽组的平均食物摄入量相匹配。配对喂养组的食物津贴计算为索马鲁肽组前一天每只小鼠的平均食物摄入量。开始索马鲁肽治疗后,每天评估食物摄入量和体重。食物摄入量归一化为每笼小鼠数量,数据表示为每笼每只小鼠的平均食物摄入量。身体成分在治疗前和治疗后用EchoMRI身体成分分析仪(EchoMRI, Houston TX)测量。葡萄糖耐量、前肢握力和能量消耗在治疗的最后一周进行评估。所示数据代表两个不同实验队列的汇总结果。

对于索马鲁肽治疗停药实验,小鼠经历相同的高脂饮食和治疗期,之后停止索马鲁肽和配对喂养。停药后开始自由采食高脂饮食。在额外的6周内每天跟踪食物摄入量和体重。在索马鲁肽治疗结束时和6周停药期结束时评估握力。通过MRI在索马鲁肽治疗前、后以及停药期结束时测量身体成分。在索马鲁肽治疗的第四周和停药期结束时测量握力。在索马鲁肽停药六周后评估葡萄糖耐量。

组织收集

在最后一次索马鲁肽注射后24小时收集组织,并在喂食状态下进行。用戊巴比妥钠(5 mg/100 g bw)麻醉小鼠,并通过放血处死。收集心脏血液并在室温下凝固,然后置于冰上直至进一步处理。通过以5000 g离心血液样本10分钟收集血清,并储存在-80°C直至进一步分析。仔细解剖肝脏、性腺白色 adipose tissue (gWAT)、腹股沟皮下白色 adipose tissue (iWAT)、心脏、脾脏和肾脏(双侧),称重,然后在液氮中速冻并储存在-80°C直至进一步分析。从双侧肢体仔细解剖肱三头肌、股四头肌、腓肠肌、比目鱼肌和胫骨前肌,以及趾长伸肌骨骼肌,称重,并固定在10%福尔马林中用于组织学分析或在液氮中速冻并储存在-80°C。

代谢表型分析

使用Promethion代谢筛选系统(Promethion High-Definition Multiplexed Respirometry System for Mice; Sable Systems International, Las Vegas, NV, USA)进行间接测热法。小鼠单笼饲养总共48小时,其中第二个完整的光暗周期用于分析。小鼠在代谢笼中继续接受索马鲁肽和配对喂养。每5分钟测定一次呼吸测定值;每个笼子的停留时间为30秒,每四个笼子进行一次基线笼采样,频率为30秒。呼吸交换比(RER)值计算为V?CO2与V?O2的比率。通过笼子内的重量测量连续记录食物摄入量和体重。通过笼子内内置红外传感器网格中的光束中断确定身体活动。使用Weir方程计算能量消耗(能量消耗 = 3.941 kcal/L × V?O2 + 1.106 kcal/L × V?CO2)。

握力

使用Bioseb GS4测力计测量前肢握力。让小鼠仅用前肢抓住金属网格。然后在水平面上将小鼠从网格拉离,并以克为单位记录绝对力。如果不符合以下标准,则排除尝试:小鼠没有用双前肢抓握,小鼠在测试期间转身离开网格,或没有努力抓握网格。小鼠进行三次尝试,每次尝试之间休息5分钟。数据代表三次尝试的平均握力。

口服葡萄糖耐量试验(OGTT)

在索马鲁肽治疗的第四周和6周停药期结束时评估葡萄糖耐量。小鼠禁食6小时(从约08:00开始),然后口服葡萄糖灌胃(2 g/kg bw)。在葡萄糖灌胃后0、15、30、60、90和120分钟从尾静脉取一小滴血,使用手持式血糖仪和血糖试纸(Freestyle Lite; Abbott Laboratories, Abbott Park, Illinois, USA)测量血糖。葡萄糖曲线下面积(AUC)相对于基线血糖读数计算。

循环激素和代谢物

所有代谢物和激素测定均使用Versamax Tunable Microplate Reader和SoftMax Pro Software(Molecular Devices)进行分析。血清和股四头肌甘油三酯通过比色法测定(Cayman Chemical CAT #10010303),遵循制造商协议。使用HR Series (2)比色法测定血清非酯化脂肪酸(NEFA),如前所述(Fujifilm Reagent CAT # 999-34691, 995-34791, 991-34891, 993-35191, 276-76491)。使用市售酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒测量胰岛素(cat. no. 10-1247-01; Mercodia Inc.)。

如前所述测量腓肠肌中的糖原浓度。简言之,将组织在0.5 M NaOH中匀浆,然后在100°C加热30分钟,并定期混合。将Na2SO4和乙醇加入组织匀浆中,以2000 g离心样本10分钟以沉淀糖原,然后重悬于ddH2O中。将硫酸和苯酚加入50 μL样本中,反应进行30分钟。然后将样本转移到96孔板中,在488 nm读取吸光度。

RNA测序数据预处理

对每组的一个子集(n=6)进行RNA测序。使用Trizol和Qiagen RNeasy Mini Kits从腓肠肌骨骼肌中提取RNA。使用Agilent 2100 Bioanalyzer或Agilent 4200 TapeStation进行样本质量控制。合格的样本然后按照Illumina Stranded mRNA prep(Illumina)的标准方案进行制备。在Illumina NextSeq2000上进行测序,采用Paired End 59bp × 59bp reads。使用fastp对原始测序读段进行预处理,去除重复读段和测序接头。我们进一步启用了低复杂性过滤器和poly G尾巴修剪,以进一步减少任何可能的技术 artefacts。然后使用STAR将读段比对到硬掩码的参考基因组Mus musculus GRCm39和注释GRCm39.113。GRCm39参考文件从ENSEMBL门户访问。STAR比对后统计显示平均79%的读段唯一比对,表明比对质量良好。最后,使用biomaRt v 2.46将ENSEMBL ID转换为Gene Symbols。在12个或更多样本中读段数少于2的基因被归类为低表达并从分析中移除。最后,对具有重复ENSEMBL ID或Gene Symbols的基因的表达值进行平均,产生一个包含14,452个基因的基因表达表。RNA测序数据可在Gene Expression Omnibus (GEO, 登录号: pending)中获取。在最终表达表的探索性数据分析中,样本V1-SJ-01 0824_S28_L001被识别为异常值,因此将其从下游分析中移除。

差异表达分析

使用DESeq2 v 1.30进行所有差异表达分析,采用默认参数。在所有实验组(即实验条件)之间进行成对差异表达测试:Pair-Fed vs. Vehicle, Semaglutide vs. Vehicle, 和 Semaglutide vs. Pair-Fed。使用Benjamini-Hochberg方法对P值进行多重检验调整,并使用错误发现率阈值0.05识别差异表达基因。

组织学和纤维大小分析

收集比目鱼肌并在10%福尔马林(Sigma CAT #HT501128)中固定过夜。组织学由BC儿童医院研究所的核心组织学服务完成。简言之,样本石蜡包埋。从肌肉中腹部切取切片并进行苏木精和伊红(H&E)染色。然后使用10×明场放大倍数和多位置图像采集拼接(Olympus, BX61)对载玻片进行成像。使用9M彩色电荷耦合器件相机(Olympus, UC90)捕获图像。然后将图像导入ImageJ2 (v2.14.0)进行手动纤维大小测定。每个样本测量500根纤维。在纤维大小量化过程中省略边缘和纤维化区域。

Sirius red染色

将载玻片在二甲苯中浸泡20分钟,10分钟后更换新鲜二甲苯。随后,通过依次浸入乙醇溶液(100%、95%和85%)中再水化,总共各10分钟,并在5分钟时更换缓冲液。最后,将载玻片置于75%乙醇中5分钟。在蒸馏水中快速洗涤后,将载玻片浸入picrosirius red溶液(100 mL苦味酸1.2%,Ricca Chemical, Arlington, TX, 0.1%直接红,Thermo Scientific, Waltham, MA)中45分钟。之后,在蒸馏水中快速冲洗载玻片,并浸入0.5%冰醋酸(Fisher Chemical, Pittsburgh, PA)中2分钟。然后将载玻片在70%、80%、90%和100%乙醇中各脱水1分钟。完全干燥后,将载玻片在二甲苯中浸泡1小时,再次干燥,并用Cytoseal XYL(Thermo Scientific, Waltham, MA)封片。在Evos FL Auto 2显微镜(Thermo Scientific, Waltham, MA)上捕获图像,并在ImageJ软件(National Institute of Health, Bethesda, MD)上完成分析。以盲法方式进行分析。使用ImageJ(National Institute of Health, Bethesda, MD)的阈值功能,测量肌纤维之间的总胶原含量相对于总肌肉面积的百分比,并报告为百分比。

统计分析

使用GraphPad Prism v.10.0(GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)完成统计检验。体重、身体成分、葡萄糖曲线和面积通过双向ANOVA分析,如果存在显著的交互作用,则随后进行Tukey事后分析,这种情况下显示组间比较的P值。食物摄入量、组织/肌肉重量、Δ体重/脂肪/瘦体重、握力、循环脂质和曲线下面积通过单因素ANOVA分析,如果存在显著的组效应,则随后进行Tukey事后检验。急性食物摄入量通过t检验分析。使用CalR网络应用程序以体重作为协变量,通过ANCOVA分析能量消耗。使用Pearson相关系数分析检查瘦体重增加与脂肪反弹之间的关联。数据表示为平均值±标准差,并在可能的情况下显示个体数据点。当P < 0.05时认为关系显著。

结果

索马鲁肽导致显著体重减轻并改善葡萄糖耐量

我们的主要目标是确定索马鲁肽对身体成分的影响,特别是对骨骼肌大小和功能的影响。小鼠在接受每日10 nmol/kg索马鲁肽治疗4周之前,维持45%高脂饮食12周。正如预期,索马鲁肽治疗诱导了显著的体重减轻。索马鲁肽治疗的小鼠平均失去了起始体重的19%,绝对减轻了8.5克。包括一个配对喂养组,其中小鼠喂食与索马鲁肽组平均食物摄入量相匹配的饮食。配对喂养的小鼠体重减轻了11%,平均绝对减轻了4.3克。索马鲁肽组和配对喂养组之间的体重减轻在大约2周后开始出现分歧,并从第17天起直到治疗结束存在显著差异。配对喂养组的体重减轻趋于稳定,而索马鲁肽治疗继续降低体重。这导致绝对体重减轻比配对喂养组增加了两倍。

我们调查了整个治疗期间身体成分变化的时间过程。在治疗前以及治疗2周和4周后测量瘦体重和脂肪质量。与载体组相比,索马鲁肽组和配对喂养组在2周和4周时脂肪质量均显著减少。索马鲁肽治疗的小鼠比配对喂养减少了更多的脂肪质量。瘦体重在2周和4周时间点也因索马鲁肽和配对喂养而减少。索马鲁肽和配对喂养减少瘦体重的程度相同。与总脂肪质量减少一致,索马鲁肽治疗和配对喂养均减少了iWAT和gWAT储库。此外,我们观察到两种干预措施均减少了肝脏和心脏重量。脾脏重量因索马鲁肽和配对喂养而减少,但索马鲁肽减少脾脏重度的程度更大。仅索马鲁肽减少了肾脏重量。

食物摄入量(归一化为每笼小鼠数量)在索马鲁肽组和配对喂养组之间匹配良好,总食物摄入量匹配即可证明。索马鲁肽在整个治疗过程中使总食物摄入量减少了28%。为了了解总食物摄入量减少的动态,我们在整个治疗期间每周查看一次急性和每日食物摄入量。为了评估急性食物摄入量,在小鼠暗相开始前立即给予索马鲁肽治疗,并评估随后4小时的食物摄入量。与载体治疗的小鼠摄入量相比,索马鲁肽在治疗的每一周都减少了急性食物摄入量。类似地,每日食物摄入量在治疗早期受到强烈抑制,但 towards the end of the treatment period, this effect waned, despite a continued reduction in acute food intake.

索马鲁肽和配对喂养均改善了葡萄糖耐量,与载体小鼠相比。与载体治疗的小鼠相比,两组小鼠的空腹血糖和口服葡萄糖推注后的血糖均降低。循环血清甘油三酯在各组之间没有差异,但索马鲁肽降低了血清NEFA。仅配对喂养组血清胰岛素降低。

索马鲁肽减少骨骼肌重量和握力

为了评估索马鲁肽驱动的体重减轻期间肌肉大小的潜在变化,分析了前/后肢几块骨骼肌的重量。与载体治疗的小鼠相比,索马鲁肽组和配对喂养组的肱三头肌、股四头肌、腓肠肌、比目鱼肌和胫骨前肌湿重均显著降低。仅索马鲁肽小鼠的趾长伸肌重量减少。为了评估索马鲁肽对握力的功能影响,我们在治疗的最后一周测量了前肢握力。治疗期结束时,索马鲁肽治疗的握力降低了38%,配对喂养降低了30%。

为了了解肌肉重量变化的潜在原因,我们研究了纤维大小、代谢底物储存和细胞外基质含量的潜在变化。平均纤维大小在各组之间没有差异,但观察到与载体对照相比,索马鲁肽中较小纤维的数量有所增加。接下来,我们评估了肌肉内糖原和脂质的浓度。在喂食状态下,索马鲁肽或热量限制对腓肠肌中的糖原浓度没有影响。索马鲁肽和配对喂养均降低了股四头肌中的肌肉甘油三酯储存,程度相似。使用Sirius red评估比目鱼肌细胞外基质中的胶原蛋白。配对喂养的胶原面积略有增加。

索马鲁肽降低总能量消耗

鉴于索马鲁肽和配对喂养小鼠之间的体重减轻存在差异,我们调查了索马鲁肽治疗最后一周期间能量消耗的变化。24小时内的能量消耗在索马鲁肽组和配对喂养组均减少。光周期和暗周期的能量消耗均减少。当使用体重作为协变量时,没有显著的组效应。这些发现表明,代谢活跃组织的损失可能与能量消耗的减少有关。能量消耗的减少并非发生在分析期间笼内总活动变化之后。各组之间的RER相似,并在光相结束时显示出预期的上升。配对喂养组在每日食物配给后立即出现RER峰值。

骨骼肌的全基因组转录组分析揭示了索马鲁肽和配对喂养的特异性特征

瘦体重和肌肉的损失导致我们对腓肠肌进行转录组分析,以研究驱动观察到的表型差异的潜在关键分子参与者,并确定索马鲁肽治疗和通过配对喂养进行的热量限制之间是否存在潜在的潜在差异。我们发现了13个在索马鲁肽治疗的小鼠中差异表达的基因,包括10个上调和3个下调的基因。类似地,配对喂养的小鼠中有10个基因下调,3个基因上调。有趣的是,只有两个基因,Tfrc和Tuba4a,在Semaglutide与Vehicle和Pair-Fed与Vehicle的差异表达基因中重叠。

索马鲁肽上调了Eef2和Igf1r的表达,这些基因与蛋白质翻译和肌肉大小有关。我们还观察到与肌肉损失相关的基因增加。Fbxo32,一种肌肉萎缩相关的 ubiquitin-ligase,也称为atrogin-1,它参与肌肉组织分解,其表达增加。与载体相比,索马鲁肽使Klf15的表达也上调了40%。Klf15作为肌肉蛋白质平衡的调节剂,该基因表达增加与肌肉萎缩有关。索马鲁肽组中来自谷胱甘肽途径的Gpx3也上调,表明治疗可能具有抗氧化作用。

在两个治疗组中,Semaglutide与Vehicle和Pair-Fed与Vehicle,两个共同的基因以相同的方向和相似的幅度变化差异表达:上调的Tuba4a和下调的Tfrc。这些基因参与Rho GTPases的信号传导。Tuba4a的上调,一个涉及吞噬体功能的基因,可能表明细胞成分的分解增加。

停用索马鲁肽诱导体重迅速增加

为了评估停止索马鲁肽治疗后瘦体重是否恢复,我们接下来研究了治疗期结束后体重反弹期间的身体成分。停止治疗和配对喂养,并给予小鼠自由采食食物6周。在比较停药期结束时的身体成分时,我们观察到治疗效果的丧失。停止治疗导致索马鲁肽组和配对喂养组的体重在约3周内迅速反弹,并在停药期的剩余时间内保持稳定。索马鲁肽治疗的小鼠在停药期间比配对喂养的小鼠体重增加明显更多。停药期间的总食物摄入量在各组之间相当。停药期结束时,索马鲁肽组和配对喂养组的总瘦体重和脂肪质量与载体组没有差异。索马鲁肽和配对喂养对葡萄糖耐量的有益作用并未随着治疗的停止而维持。在停药期的最后一周,各组之间的葡萄糖 excursions 或曲线下面积没有观察到差异。与瘦体重和脂肪质量的反弹一致,各组之间的iWAT、gWAT、肝脏、心脏、脾脏和肾脏重量没有差异。

停药期结束时,各组之间的肌肉重量没有差异。停药期后,索马鲁肽/配对喂养组的握力反弹至与载体对照组相当的水平。在治疗停药后的第五周测量能量消耗。总能量消耗以及光暗周期期间没有差异。索马鲁肽组和配对喂养组暗相RER增加,但载体组没有增加。笼内的总运动也相似。

相关性分析确定了索马鲁肽组中瘦体重反弹与总体重和脂肪质量变化之间的关联。瘦体重反弹与停药期间脂肪和全身体重增加之间存在强烈的负相关。恢复更多瘦体重的小鼠脂肪和全身体重增加较少。

讨论

在当前的调查中,我们提供的证据表明,4周的索马鲁肽治疗会导致体重显著减轻,包括脂肪和瘦体重的损失。该瘦体重损失的一部分是骨骼肌大小的减少。这种骨骼肌大小的损失具有功能意义,握力减少了30%。对于任何程度的体重减轻,预期都会损失瘦体重和脂肪质量。一个关键问题是,索马鲁肽引起的肌肉损失是适应不良的,还是在给定体重减轻的预期范围内。通过包括一个额外的小组,其中小鼠喂食减少的热量与索马鲁肽治疗的小鼠的食物摄入量相匹配,我们能够测试与热量限制相比,索马鲁肽对肌肉大小和握力是否有额外的药物效应。我们发现配对喂养导致类似的瘦体重损失、肌肉重量和握力损失。这些实验是在肥胖小鼠中进行的,这些小鼠相对年轻, otherwise healthy,并且没有接受额外的药物治疗。虽然注意到了肌肉质量/力量的减少,但这些效应在骨骼肌已经受到挑战的条件下可能更为突出,即衰老、慢性肾病、他汀类药物治疗。

体重减轻期间的肌肉损失很可能由进化适应驱动,通过减少能量昂贵的组织来降低能量需求以促进生存。热量限制导致肌肉蛋白质分解增加,对肌肉蛋白质合成率的影响较小。索马鲁肽引发了食物摄入量的大幅减少,尤其是在治疗的第一周,这可能是蛋白质分解激活增加和萎缩相关基因表达增加的触发因素。配对喂养组热量限制造成的类似肌肉损失支持了索马鲁肽驱动的肌肉损失可能是热量限制的一个功能的观点。我们没有观察到平均纤维大小的显著减少,尽管我们确实观察到较小纤维数量增加的趋势。有数据表明,与1型纤维相比,2型纤维对热量限制引起的萎缩更敏感。我们在比目鱼肌中评估了纤维大小,该肌肉主要由1型纤维组成,因此我们可能没有观察到在其他骨骼肌中发生的纤维大小变化。

为了了解是否有任何基因表达特征的变化可能驱动观察到的肌肉大小和握力变化,我们对肌肉转录组进行了分析。肌肉转录组的分析显示,在4周治疗期结束时,转录组没有发生实质性变化。我们仅在一小部分基因中观察到显著变化。特定与肌肉萎缩相关的基因有所增加,例如atrogin-1和klf15表达,这可能在意料中的肌肉损失中起作用。有趣的是,尽管配对喂养也减少了肌肉质量,但这些基因并未上调,表明对这些干预措施的反应存在分歧。索马鲁肽组和配对喂养组之间转录组差异的一个潜在介质是每日食物摄入模式的差异。在配对喂养组的小鼠中观察到了暴食行为,这与食物限制对进食行为的已知效应一致。配对喂养的小鼠在短时间内消耗了每日的食物分配,而索马鲁肽治疗的小鼠在整个夜晚摄入食物。尽管各组之间的食物摄入量匹配良好,但配对喂养的小鼠在一天中有更长的时间没有食物摄入。索马鲁肽似乎没有显著限制食物摄入以促进暴食行为。配对喂养组中较长的禁食时间可能导致肌肉中 distinct 的分子反应。RNAseq是在治疗或配对喂养的最后一周收集的肌肉上进行的,此时体重减轻已经趋于稳定。转录组的更大变化可能发生在治疗早期,当体重减轻率更大时。GLP-1受体似乎不在人类骨骼肌中表达,但有一些体外证据表明对小鼠骨骼肌有直接影响。需要更多的工作来了解这些基因在索马鲁肽驱动的肌肉损失中的重要性,以及索马鲁肽是直接作用于骨骼肌还是通过中枢机制。

一个有趣的发现是索马鲁肽组和配对喂养组之间体重减轻的分歧。减肥干预措施的效果通常在趋于稳定之前下降。在这项研究中,索马鲁肽组的小鼠在配对喂养组体重减轻趋于稳定后继续减轻体重,这主要是由两周索马鲁肽治疗后脂肪组织的更大减少所驱动。这一效应在两个独立的小鼠队列中均被观察到。能量摄入在各组之间匹配良好,这促使我们研究能量消耗的潜在差异。在治疗的最后一周,24小时能量消耗在索马鲁肽组和配对喂养组中减少的程度相似。这些数据与之前的研究相反,之前的研究表明索马鲁肽可以减轻体重减轻时代偿性能量消耗的

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