《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Ketogenic diet induces metabolic remodeling and alters myogenic markers in skeletal muscle of obese male mice subjected to medial meniscus destabilization
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生酮饮食（Ketogenic Diet, KD）在肥胖雄性小鼠内侧半月板失稳（Destabilization of the Medial Meniscus, DMM）诱导的骨关节炎（Osteoarthritis, OA）模型中诱导酮症与体重下降。骨骼肌中部分脂
生酮饮食（Ketogenic Diet, KD）在肥胖雄性小鼠内侧半月板失稳（Destabilization of the Medial Meniscus, DMM）诱导的骨关节炎（Osteoarthritis, OA）模型中诱导酮症与体重下降。骨骼肌中部分脂质利用相关基因表达上调。KD产生独特的血清长链及羟基酰基肉碱（acylcarnitine）谱。早期肌源性及蛋白质周转标志物发生选择性重塑。减重过程中肌肉质量与运动功能得以保留。
骨关节炎（Osteoarthritis, OA）是一种进行性退行性关节疾病，是全球范围内疼痛、功能障碍与残疾的主要诱因之一。肥胖是OA发生与进展的公认危险因素，既通过增加负重关节的机械负荷，也通过系统性代谢紊乱加速关节退变。因此，减重被强烈推荐为超重或肥胖OA患者管理的重要组成，以减轻疼痛、改善身体功能并降低关节负荷。然而，减重对骨骼肌的影响值得特别关注：骨骼肌对活动能力、关节稳定与功能表现至关重要，而OA患者中常观察到肌肉数量与质量的改变，并与较差的临床及功能结局相关。近年来，少肌症（sarcopenia）日益被视为OA的危险因素之一，而少肌性肥胖在终末期膝OA成人中相对普遍。骨骼肌不仅是运动器官，更被视作全身代谢与组织稳态的活跃调节者。因此，以减重为目标的饮食干预应理想地同时促进代谢改善并保留骨骼肌的适应能力与功能完整性。
在肥胖管理的饮食策略中，以高脂肪和极低碳水化合物为特征的生酮饮食（Ketogenic Diet, KD）受到广泛关注。已有研究表明KD可促进减重、改善包括血糖控制在内的多项代谢参数，并对抗血脂异常。多项研究显示，生酮类饮食可影响骨骼肌线粒体功能，增强肥胖个体骨骼肌的胰岛素敏感性，并在特定条件下保留瘦体重。在OA背景下，KD相关干预主要围绕体重、疼痛、炎症状态与功能结局展开，但KD在结合肥胖与关节损伤的实验模型中对骨骼肌的详细分子效应仍知之甚少。
新近证据表明，代谢底物偏好与线粒体活性速率与肌肉干细胞功能及再生能力密切相关。线粒体动力学与氧化代谢已被证实可调节卫星细胞（satellite cell）的再生能力，而线粒体脂肪酸氧化参与卫星细胞激活、增殖、肌源性定向与再生。这些发现提示，饮食诱导的代谢重编程不仅可能反映骨骼肌能量需求的改变，还可能调节参与肌肉适应与早期肌源性反应的信号通路。
基于此，研究人员提出假设：在同时包含OA两大危险因素（即肥胖与关节损伤）的模型中，KD诱导的代谢重编程将与系统性代谢改变以及参与代谢或早期肌源性通路的选定基因和蛋白的转录改变相关联。为验证该假设，研究人员采用雄性小鼠模型，结合饮食诱导肥胖与手术诱导的内侧半月板失稳（Destabilization of the Medial Meniscus, DMM）。DMM术后，动物或继续高脂饮食（High-Fat Diet, HFD），或转为标准饮食（Chow Diet, CD）或生酮饮食（KD），持续8周。通过整合系统性代谢评估与肌肉代谢及肌源性标志物测量、腓肠肌质量及倒网试验（Kondziela test）功能评估，该研究旨在确定在代谢与生物力学关节应激联合条件下，KD喂养是否诱导骨骼肌的适应性重塑。
研究结果显示，KD显著降低血糖水平并升高循环β-羟基丁酸浓度，确认营养性酮症的诱导。腓肠肌绝对质量在各组间无差异。功能评估显示，HFD组在饮食干预后第4周和第6周表现下降，而CD组和KD组动物均未随时间出现功能恶化。CD组和KD组动物持续减重，HFD组则出现体重增加。
在骨骼肌代谢适应方面，三组间总Ampk及磷酸化Ampk（p-Ampk）蛋白水平无差异。KD组脂联素（adiponectin）蛋白水平显著高于HFD组和CD组，而Adipoq与Adipor1转录表达无变化。KD组Acat1在mRNA和蛋白水平均升高，CD组Acat1 mRNA亦高于HFD组。Oxct1转录水平在CD组高于KD组，但蛋白丰度无组间差异。
在底物利用通路方面，Pparα表达在CD组最高，HFD组和KD组均显著降低；Ppargc1a在CD组和KD组均高于HFD组。Acadl表达在KD组高于HFD组和CD组；Pdk4在KD组高于CD组；Cpt1b在CD组和KD组均高于HFD组。Acadm、Bckdha与Slc16a1无组间差异，Bcat2在CD组高于HFD组。
血清代谢组学显示，KD以选定的长链及羟基酰基肉碱（包括C16、C18:1、C4-OH、C6-OH、C16-OH和C18:1-OH）标准化丰度升高为特征。C18在三个饮食组间均显著差异，而C0、C3、C4、C12和C14主要差异见于KD与CD之间。氨基酸相关代谢物方面，甜菜碱（betaine）和肌氨酸（sarcosine）在HFD与两个饮食干预组间差异显著，但CD与KD间无差异；对称二甲基精氨酸（SDMA）和α-氨基丁酸（AABA）在KD与HFD及CD间均差异显著；β-氨基丁酸（BABA）在三组间均显著差异。肌肽（carnosine）、鹅肌肽（anserine）、1-甲基组氨酸和3-甲基组氨酸在HFD与KD间差异显著。未发现任何循环游离氨基酸（包括支链氨基酸）同时满足FDR校正显著性与两倍变化阈值。
在肌源性标志物方面，KD组Pax7在mRNA和蛋白水平均高于HFD组；KD组Myod1蛋白水平高于HFD组和CD组，而转录水平无差异；Myf5在CD组和KD组均高于HFD组；Myog在HFD组高于KD组；Mef2c与Myh2无组间差异。Fbxo32 mRNA在CD组升高而蛋白水平无变化；MuRF1蛋白在KD组高于CD组，而Trim63转录水平在CD组较高。
讨论部分指出，KD诱导的代谢改变应被理解为特定KD配方的效应而非单纯酮症效应，向人类生酮干预的直接外推需谨慎。KD组脂联素蛋白升高可能反映系统性脂联素可用性增加而非局部转录调控。Acat1升高提示线粒体利用酮体衍生乙酰辅酶A的能力增强，但Oxct1蛋白无变化表明适应涉及选择性调控而非酮解机制的均一激活。多数底物利用基因的响应在CD与KD间共享，仅Acadl呈KD特异性升高，伴随独特的长链及羟基酰基肉碱循环谱，支持脂质衍生底物处理能力或方式的改变而非脂肪酸氧化通量的直接增强。BCAA分解代谢重塑的证据有限。氨基酸相关代谢物的改变部分为CD与KD共享的撤除HFD响应，部分为KD特异性改变。肌源性标志物的变化提示早期肌源性相关标志物的选择性调节而非协调的肌源性程序，蛋白质周转标志物的转录-蛋白解离提示不同分子层面的差异调控。重要的是，这些分子改变未伴随明显的肌肉萎缩，腓肠肌绝对质量在CD和KD组得以保留，且CD和KD组动物的运动功能未出现恶化。
研究结论为：在共同的DMM背景下，KD与肥胖雄性小鼠的系统性代谢改变及骨骼肌代谢、早期肌源性和蛋白质周转标志物的改变相关联。KD与支持脂质衍生底物利用能力增强的转录谱及独特的长链和羟基酰基肉碱循环谱相关。这些代谢改变伴随早期肌源性和蛋白质周转标志物的调节，而未出现绝对肌肉质量损失或持续性功能恶化。研究结果支持选择性适应性重塑，但未直接证明脂肪酸氧化通量增强、肌肉特异性代谢物产生或再生性肌发生（myogenesis）的激活。
