《Scientific Reports》：Aerobic exercise induced skeletal muscle MOTS-c secretion: A novel therapy for MASLD via hepatic ACE2 regulation
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有氧运动对于管理代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）至关重要，但其机制尚不明确。本研究探讨了有氧运动期间分泌的线粒体肽MOTS-c在糖尿病MASLD小鼠和HepG2细胞中的抗MASLD效应。研究发现，MASLD小鼠骨骼肌中MOTS-c表达降低，但有氧运动可
有氧运动对于管理代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）至关重要，但其机制尚不明确。本研究探讨了有氧运动期间分泌的线粒体肽MOTS-c在糖尿病MASLD小鼠和HepG2细胞中的抗MASLD效应。研究发现，MASLD小鼠骨骼肌中MOTS-c表达降低，但有氧运动可恢复其表达。MOTS-c和有氧运动均通过抑制脂质合成和炎症显著改善MASLD小鼠的肝脏脂肪变性。MOTS-c的保护作用在ACE2基因敲除小鼠中减弱。结果显示，MASLD小鼠中磷酸化AMPK（pAMPK）和ACE2的表达协同降低，而MOTS-c干预可部分逆转这一现象。在HepG2细胞中，MOTS-c诱导的肝脏ACE2上调被AMPK抑制剂Compound C所抵消。这些发现表明，有氧运动诱导的骨骼肌MOTS-c分泌通过上调肝脏ACE2改善MASLD，为代谢性肝病提供了一个新的非药物靶点。
研究背景与现存问题
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）在2型糖尿病（T2DM）患者中患病率超过70%，影响全球约38%的成年人，已成为慢性肝病和肝细胞癌的主要原因。然而，目前尚无获批的特异性药物用于治疗MASLD。有氧运动已被证实可显著改善MASLD，能使肝脏脂肪相对减少至少30%，并改善肝细胞气球样变、小叶炎症和胰岛素敏感性。但长期维持有氧运动的临床疗效面临挑战，尤其对于久坐生活方式的患者而言。因此，阐明运动产生健康益处的机制，并探索替代药物疗法或辅助干预靶点，可能为MASLD患者带来持久获益。
骨骼肌不仅是执行运动的器官，也是人体最大的内分泌器官。运动可诱导肌肉因子如白细胞介素-6和鸢尾素的分泌，介导运动/骨骼肌/肝脏轴并调节肝脏脂质代谢。其中，由线粒体DNA编码的生物活性肽MOTS-c引起了特别关注。MOTS-c主要在骨骼肌中表达和分泌，对邻近和远端细胞发挥激素样效应，可增强叶酸-蛋氨酸循环，导致AMPK通路激活增加，具有调节能量代谢、促进胰岛素敏感性和抑制炎症反应等益处。已有研究表明MOTS-c也是一种运动响应性肌肉因子，但在肥胖、T2DM、MASLD和衰老状态下其表达水平降低。基于有氧运动改善T2DM和MASLD的共识，研究人员假设有氧运动可能通过促进骨骼肌中MOTS-c的产生和分泌来发挥抗MASLD效应。此外，前期研究显示肝脏局部肾素-血管紧张素系统（RAS）在维持肝脏脂质稳态中起关键作用，增强ACE2表达有助于重新平衡RAS并减轻MASLD相关病理改变，但MOTS-c与肝脏ACE2之间的关联尚未阐明。
研究方法概述
本研究采用高脂饮食联合腹腔注射链脲佐菌素（STZ）建立T2DM合并MASLD小鼠模型，并利用ACE2基因敲除（ACE2KO）小鼠进行验证。体外实验使用棕榈酸（PA）诱导HepG2细胞建立代谢应激模型。主要技术方法包括：酶联免疫吸附测定（ELISA）检测MOTS-c浓度、蛋白免疫印迹（Western blotting）和免疫荧光染色评估蛋白表达、实时定量PCR（RT-qPCR）检测mRNA水平、组织学染色（H&E、Oil Red O、Sirius Red）评估肝脏病理变化、以及葡萄糖耐量试验（GTT）和胰岛素耐量试验（ITT）评价糖代谢功能。动物实验经华中科技大学动物伦理委员会批准。
研究结果
有氧运动恢复MASLD小鼠骨骼肌MOTS-c表达
通过ELISA、蛋白免疫印迹和免疫荧光染色发现，与正常对照组相比，MASLD组小鼠血清、骨骼肌和肝脏中MOTS-c浓度均降低，而有氧运动训练可逆转这一下降趋势。值得注意的是，外源性MOTS-c给药也能诱导其在骨骼肌中的自身合成，提示MOTS-c存在自分泌效应，但有氧运动提升MOTS-c的效果优于外源性给药。
MOTS-c改善MASLD小鼠代谢紊乱和肝脏脂肪变性
经过四周MOTS-c给药或有氧运动训练后，两种干预均稳定了体重并显著降低了空腹血糖水平。GTT和ITT结果显示，MOTS-c治疗和有氧运动训练均可有效缓解高血糖、葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗，其中有氧运动在恢复胰岛素敏感性方面更有效，而MOTS-c在改善葡萄糖不耐受方面更为突出。H&E和Oil Red O染色显示两种干预均有效减少了肝脏脂质积累。血清和肝脏甘油三酯（TG）水平显著降低，低密度脂蛋白（LDL）水平也有效降低。基因表达分析表明，MOTS-c和有氧运动均下调了脂肪酸合成相关基因FAS和ACC的表达，并抑制了促炎因子IL-1β和TNF-α的表达。但有氧运动还促进了脂肪酸β氧化相关基因ACOX1和CPT-1的表达，而MOTS-c对此无显著影响。
MOTS-c恢复MASLD小鼠肝脏ACE2表达
免疫荧光和蛋白免疫印迹结果显示，MASLD组肝脏ACE2表达显著降低，而MOTS-c治疗或有氧运动训练可明显逆转这一降低。在PA诱导的HepG2细胞中，PA干预后ACE2蛋白水平下降，MOTS-c处理可部分恢复ACE2表达，与体内实验结果一致。
MOTS-c对代谢紊乱和肝脏脂肪变性的保护作用在ACE2KO小鼠中减弱
在ACE2基因敲除小鼠中建立MASLD模型后，MOTS-c或有氧运动干预未能显著降低GTT和ITT的血糖曲线下面积（AUC）。H&E和Oil Red O染色显示，有氧运动仍可减轻肝脏脂肪变性，但MOTS-c治疗组未见明显改善。有氧运动显著降低了血清和肝脏TG水平，并下调了脂肪酸合成基因、上调了脂肪酸β氧化基因并抑制了促炎因子表达，而MOTS-c的这些效应则显著减弱甚至消失。
MOTS-c通过AMPK信号通路调控ACE2表达
在野生型MASLD小鼠中，pAMPK水平显著降低，MOTS-c干预或有氧运动训练可逆转此变化，同时MOTS-c诱导了AMPK磷酸化并升高了ACE2表达。在HepG2细胞中，MOTS-c处理提高了pAMPK和ACE2水平，但联合使用AMPK抑制剂Compound C显著削弱了MOTS-c对ACE2的上调作用。同时，MOTS-c降低FAS蛋白水平的效应也被Compound C所减弱。MOTS-c有效抑制了脂质合成基因和促炎因子的表达，但对脂肪酸β氧化相关基因无显著影响，这些调控效应在联合Compound C处理后显著降低。
讨论与结论
本研究的核心发现是，MOTS-c通过激活AMPK信号级联反应并上调肝脏ACE2表达，从而改善肝脏脂肪变性和局部炎症。有氧运动诱导的MOTS-c释放具有高度特异性和敏感性，外源性MOTS-c给药可模拟运动效应，但两者并不完全等同——有氧运动在恢复胰岛素敏感性和促进脂肪酸β氧化方面更有效，而MOTS-c主要抑制脂肪合成和炎症反应而非促进β氧化，这表明有氧运动可能通过MOTS-c以外的途径发挥抗MASLD效应。未来药物开发策略可聚焦于增加骨骼肌MOTS-c表达或直接给予外源性MOTS-c作为运动模拟剂，后者可能特别适合久坐人群。然而，外源性MOTS-c可能存在加速肿瘤进展和增加动脉粥样硬化风险的潜在安全性问题，因此利用内源性骨骼肌分泌MOTS-c可能是更安全的方法，但其效果取决于运动方式、强度、持续时间和个体特征。本研究还发现，无论是运动还是MOTS-c干预均未降低MASLD小鼠体重，这与近期临床试验结果一致，强调了运动的非减重获益。MOTS-c还可增强肌肉收缩力和促进肌纤维生长，对肝硬化合并肌少症患者可能提供优化治疗方案。在机制层面，MOTS-c通过激活AMPK信号通路上调肝脏ACE2表达，进而抑制脂肪合成和炎症反应，保护肝脏免受MASLD损害。这一发现揭示了AMPK-ACE2轴在MASLD治疗中的重要性，为开发针对该轴的干预措施提供了理论基础。研究结论：有氧运动诱导的MOTS-c通过激活AMPK信号通路和上调ACE2表达，有效改善肝脏脂肪变性和局部炎症，为MASLD的管理提供了新的视角和治疗策略，也为创新药物靶点的开发奠定了理论基础。
