《International Journal of Molecular Sciences》:Circular RNAs in Skeletal Muscle Aging and Sarcopenia: Mechanistic Evidence, Biomarker Potential, and Therapeutic Readiness
骨骼肌衰老源于蛋白质稳态(proteostasis)、线粒体质量控制(mitochondrial quality control)、炎症信号(inflammatory signaling)、神经肌肉完整性(neuromuscular integrity)、再生能力(regenerative capacity)以及机械-代谢可塑性(mechanical–metabolic plasticity)之间相互作用的缺陷,并可最终导致肌少症(sarcopenia)。环状RNA(circular RNAs, circRNAs)是可能的调控因子和生物标志物候选物,但多数证据来自发育性肌生成、表达谱分析或非衰老性萎缩模型。本批判性综述围绕骨骼肌衰老组织文献,并应用涵盖发现(discovery)、机制支持(mechanistic support)、体内因果关系(in vivo causality)和功能干预(functional intervention)的四层次框架(four-level framework)。研究人员分别评估人体关联(human linkage)、物种(species)、治疗时机(treatment timing)、作用部位(locus of action)以及内源性或工程化模态(endogenous or engineered modality)。circSnd1和circDdb1目前提供了功能性临床前证据(preclinical evidence)与衰老人体骨骼肌关联的最强组合。circFUT10、circBBS9、circNEB和circGLIS3界定了较不成熟的再生、发现、组织学或肌肉质量领域。非衰老性萎缩研究,包括circTmeff1和工程化circmiR-29b,检验所提出的机制在明确分解代谢应激(catabolic stress)下是否仍具活性。人体血液和血清囊泡(serum-vesicle)研究提供了与力量或活动能力的发现级关联(discovery-level associations),但循环circRNA作为肌少症生物标志物(biomarker)的临床验证仍不充分。治疗开发(therapeutic development)受定量靶点可信度(quantitative target credibility)、全身骨骼肌暴露(systemic skeletal-muscle exposure)、衰老生物体发病后功能疗效(post-onset functional efficacy)、安全性、可逆性和独立重复(independent replication)的限制。该领域现在应优先进行严格验证(rigorous validation),而非额外描述性编目(descriptive cataloging)。
1. Introduction
肌少症不等同于低肌肉量,共识强调力量与功能是核心,肌肉数量和质量提供补充。骨骼肌衰老是适应性储备进行性丢失,涉及蛋白质稳态(proteostasis)、线粒体质量控制、炎症、神经肌肉完整性、再生和机械-代谢可塑性。环状RNA(circular RNAs, circRNAs)由反向剪接产生,具组织和状态选择性,可互作microRNA(miRNA)或RNA结合蛋白(RNA-binding protein, RBP),部分可翻译;工程化circRNA可作诱饵或蛋白表达平台。本文聚焦衰老特异性、人体关联、生物标志物就绪度和治疗成熟度,并以去神经、固定、糖皮质激素、炎症和癌症恶病质作为机制可移植性测试,而非肌少症等价证据。
2. Evidence Review Approach
2.1 Literature Identification, Scope, and Retraction Audit
本文为结构化批判性叙述综述,非系统综述。检索更新至2026年9月,优先原始研究;衰老/肌少症证据池含自然衰老动物、衰老人骨骼肌、衰老肌干细胞等,比较性消耗池含去神经、固定、糖皮质激素、炎症和癌症恶病质。人体关联仅限直接相关人体组织、细胞或临床生物样本。撤稿审计排除三篇报告,其中2018牛circFUT10研究不同于2021衰老肌干细胞circFUT10研究。
2.2 Evidence Levels and Independent Modifiers
采用四层次证据框架:Level 1为差异表达/表达谱/临床关联;Level 2为验证环状身份、扰动和直接分子互作;Level 3为体内改变衰老/消耗相关组织表型;Level 4为体内干预并具握力、力量、收缩、耐力或功率等功能终点。干预时机、人体关联、物种、作用位点和模态作为独立修饰因子,避免观察性人体关联自动优于严格动物功能证据。
3. Biological Architecture of Skeletal Muscle Aging
3.1 Clinical Phenotype, Proteostasis, and Mitochondrial Function
肌少症是功能性骨骼肌疾病,分子研究应连接力量或表现。肌肉量反映蛋白合成、降解与质量控制平衡;泛素-蛋白酶体和自噬-溶酶体失衡导致收缩蛋白和细胞器丢失。合成抵抗(anabolic resistance)应视为情境和剂量依赖。circRNA研究需超越单一通路标志,连接蛋白周转、肌原纤维完整性和力量生成。线粒体异常与衰老肌相关,但需将线粒体质量控制、呼吸或底物利用与肌肉功能联合评估。
3.2 Inflammation, Regeneration, and Neuromuscular Remodeling
慢性低度炎症和氧化应激强化分解代谢、线粒体损伤、胰岛素抵抗和再生障碍,并汇聚核因子κB(NF-κB)、JAK-STAT、cGAS-STING等通路。衰老改变卫星细胞和再生能力,但再生失败不等同基础肌少症。circRNA改变肌母细胞或卫星细胞增殖,不应直接称为肌少症调控因子,除非连接老年肌体内维持或恢复。神经肌肉衰老包括运动单位丢失、去神经-再支配和神经肌肉接头变化;人活检和队列证据支持保留去神经模型作为机制比较,但不等于完整衰老生物学。
3.3 Mechanotransduction and Muscle Quality
机械信号随年龄、活动和细胞外基质变化。LINC复合体、核纤层、黏着斑和YAP/TAZ等连接力与转录、代谢和生长。肌少症模型中机械刺激与YAP介导的OCTN2转录相关。肌脂肪变性是互补肌肉质量轴;circGLIS3减少高脂饮食小鼠骨骼肌脂肪浸润,属衰老邻近肌肉质量证据,尚未代表时序衰老或肌少症。
3.4 Endocrine and Secreted-Factor Mechanisms
内分泌和分泌因子可间接影响肌肉衰老。ci-Ins2/ci-INS通过TDP-43支持胰岛素分泌,证明circRNA可控制肌肉外内分泌分泌,但不证明治疗肌少症。肿瘤circANAPC7减少TGF-β分泌和胰腺癌模型肌肉消耗,支持分泌因子途径,但癌症恶病质非原发性肌少症。肌肉内分泌机制需在源细胞扰动circRNA、测量分泌蛋白和循环暴露,并检测靶组织反应。
4. circRNA Biology Relevant to Aging Muscle
4.1 Circular Identity and Molecular Mechanisms
候选circRNA需用连接点跨接RT-PCR、序列确认、外切酶抗性等建立环状身份。扰动应区分环状转录本与宿主基因和线性异构体;连接点靶向反义试剂、环化缺陷对照和抗性rescue提供更强因果证据。ceRNA(competing endogenous RNA, ceRNA)机制需整合连接点特异扰动、直接互作、种子依赖对照、内源靶反应和rescue;仅预测位点或互斥表达不足。RBP和翻译机制也重要,编码声明需证明独特产物及环化依赖。
4.2 RNA-Binding Proteins in Muscle circRNA Regulation
RBP可调节circRNA产生、活性或下游mRNA命运。EIF4A3位于circSnd1和circDdb1表达上游;circTmeff1与TDP-43互作并促进其线粒体聚集,同时报告翻译产物。circSamd4与PURA/PURB互作,缓解其对肌球蛋白重链转录的抑制。AUF1缺陷小鼠出现肌肉消耗和再生受损,但未建立circRNA-AUF1机制。AGO2富集支持复合物关联,但不能证明内源miRNA隔离。肌肉RBP候选需通过结合位点破坏和互作缺陷rescue验证。
4.3 Extracellular circRNAs and Biomarker Interpretation
环状拓扑提高稳定性,但不等于组织特异性或诊断价值。溶血、血小板富集和血小板来源细胞外囊泡选择性释放可扭曲循环circRNA谱。循环circRNA可源自血液细胞、肝、肿瘤、脂肪或损伤肌肉,因此需来源归属和预设临床表型,方可称为骨骼肌衰老生物标志物。
5. circRNA Evidence Relevant to Skeletal Muscle Aging
5.1 Functional Benchmarks with Human Aging Linkage
circSnd1和circDdb1目前具最强功能临床前证据与衰老人骨骼肌关联。circSnd1涉及FAT10-EEF1A1、蛋白稳定和多萎缩模型,具握力和收缩终点,但人体比较仅每组5例且无肌少症判定。circDdb1编码circDdb1-867aa,经eEF2 Thr
56磷酸化降低翻译能力,具肌肉大小、握力、运动能力和收缩力数据,但人体比较无临床验证。年龄相关升高不等于调节性诱导,需环状/线性比、绝对定量和细胞类型分辨。
5.2 Regenerative and Exercise-Responsive Candidates
circFUT10在衰老肌干细胞中经miR-365a-3p-HOXA9影响增殖分化,支持Level 2衰老机制,但未证明老年生物体功能恢复;2018牛circFUT10撤稿不适用于2021研究。circBBS9在衰老小鼠肌肉降低并对有氧运动反应,过表达改变Foxo3、Atrogin、Pgc1α、Mfn1和Atpase mRNA,但读数非线粒体通量或功能,机制未解,仍为Level 1。
5.3 Aging Histology and Muscle Quality
circNEB来源肽连接SKP1相关p27-Kip1和肌源增殖,40月龄兔局部质粒注射改善短期组织学,但无握力、力量或耐力终点,属Level 3组织学证据。circGLIS3抑制肌内脂肪生成并减少高脂饮食小鼠脂肪浸润,属肌肉质量Level 3证据,但未检测时序衰老或功能恢复。
6. Evidence from Non-Aging Atrophy Models
非衰老急性萎缩模型可测试机制在分解代谢应激下是否活跃,但需自然衰老肌确认。
6.1 Functional Stress-Test Studies
circTmeff1结合结构验证、功能实验、TDP-43互作、线粒体DNA释放、cGAS-STING和TMEFF1-339aa产物,发病后抑制并测功能,属Level 4比较证据,但未建立时序衰老或人肌少症作用。工程化circmiR-29b作为合成环状诱饵减轻固定后萎缩,无力量终点,属Level 3发病后证据;载体介导表达影响暴露、可逆性和安全性。
6.2 Systemic, Species-Limited, and Discovery Comparators
circANAPC7经肿瘤中心PHLPP2-AKT-TGF-β减少胰腺癌模型肌肉消耗,但为间接作用。circPTK2涉及脂肪脂解;circAGO3和circCCDC91主要在鸡模型。去神经大鼠表达谱和circSMOX提供发现资源,circAtxn10和circTPM1提供肌源分化机制,但均未充分证明衰老因果。
7. Readiness of circRNAs as Biomarkers of Skeletal Muscle Aging
7.1 Current Evidence and Source Attribution
现有证据不足以建立临床有用循环circRNA肌少症标志物。InCHIANTI中血circFNDC3B与握力名义关联未达多重检验阈值;Fitz等血清囊泡circRNA与移动韧性相关但肌肉来源不明;马拉松后circMBOAT2变化为运动反应比较。组织机制、血液关联和诊断用途需分开。
7.2 Minimum Biomarker Validation Pathway
组织、循环诊断、预后和药效学标志物需分别验证。活检提供来源归属,但受肌肉群、活动、性别和共病影响。循环候选需连接点特异分析、预分析稳健性、来源归属和独立队列。肌肉来源需组织富集、配对组织-血液行为或释放实验支持。临床关联需预设肌少症标准、诊断性能和外部验证。
8. Therapeutic Intervention Concepts for Aging Muscle
8.1 Clinical Comparators and Endogenous Targets
运动和营养是肌少症当前干预参照。运动也提供RNA生物学扰动。circBBS9、circFUT10、circSnd1和circDdb1可作为机制读数或靶点,但需连接点选择性耗竭或rescue证明介导。对致病候选,连接点选择性ASO(antisense oligonucleotide, ASO)抑制最直接,但需证明选择性,并关注重复给药、肾肝处理、免疫激活和全身分布。
8.2 Protective and Engineered circRNA Modalities
保护性circRNA可通过直接RNA或DNA载体递送,药理学不同。工程化circmiR-29b证明环状拓扑可作治疗平台;工程化circRNA也可支持延长蛋白表达。RXRG001和RXIM002等已进入骨骼肌外早期人体测试,但不证明骨骼肌靶向或肌少症疗效。尚无干预性circRNA肌少症试验。
8.3 Delivery Constraints for Systemic Muscle Treatment
骨骼肌大且分布广,全身治疗需暴露多肢体和呼吸肌并限制肝脾心免疫暴露。LNP(lipid nanoparticle, LNP)可封装circRNA但非天然肌肉特异。局部肌内成功不能解释为全身肌少症治疗。递送策略应遵循因果细胞定位。
9. Translational Evaluation Framework
9.1 Criteria for Continued Development
治疗开发标准按顺序决定推进、重新设计或终止;早期标准失败不应由额外描述性数据抵消。
9.2 Replication and Model Relevance
多个先进候选来自重叠研究者网络和平台,限制泛化。独立重复方向、机制和功能应先于昂贵递送、毒理或制造。老年生物体在免疫、肝肾处理、灌注、基质、再生和共病方面不同,转化实验应含自然衰老动物或严格论证模型,并报告性别、活动、衰弱表型和基线功能。
10. Emerging Directions
10.1 Mechanotransduction and Cell-Resolved Discovery
机械转导是circRNA与衰老肌间有吸引力但欠发达桥梁。应鉴定老年人体肌肉负荷反应circRNA,定位细胞类型,定量内源丰度,测试连接点特异因果,并评估YAP/TAZ、MRTF/SRF、黏着斑、离子通道或线粒体反应。长读长、空间和单细胞兼容方法可改善异构体定义和来源归属。
10.2 Integrating Biomarkers, Interventions, and Mechanism
强转化项目应连接标志物和治疗开发。反映靶接合的circRNA可支持剂量选择和机制证明;干预反应circRNA可作药效学标志物。研究应更多测试RBP互作、翻译、定位依赖功能和宿主基因关系,而非默认circRNA-miRNA-mRNA图。
11. Conclusions
circRNA生物学与骨骼肌衰老有意义交叉,但成熟度差异大。circSnd1和circDdb1具最强功能临床前证据并与衰老人骨骼肌关联,但无临床验证。circFUT10、circBBS9和circNEB需更深功能测试;circGLIS3需直接在衰老中检验。血液和血清囊泡关联支持进一步研究但不建立临床测试。生物标志物开发需分析验证、来源归属、独立队列和纵向性能;治疗开发依赖全身暴露、发病后功能疗效、安全、可逆和独立重复。