《Journal of Muscle Research and Cell Motility》：Role of integrin αvβ5 receptor and microglia in delayed-onset muscle soreness in mice
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延迟性肌肉酸痛（delayed-onset muscle soreness，DOMS）以高强度或非习惯性运动后出现的肌肉疼痛、僵硬和压痛为特征。在人类中，症状通常在运动后6–72小时出现。本研究探讨了DOMS的一种新机制，重点关注鸢尾素（iris
摘要专业翻译
延迟性肌肉酸痛（delayed-onset muscle soreness，DOMS）以高强度或非习惯性运动后出现的肌肉疼痛、僵硬和压痛为特征。在人类中，症状通常在运动后6–72小时出现。本研究探讨了DOMS的一种新机制，重点关注鸢尾素（irisin）受体整合素αvβ5（integrin αvβ5）及脊髓小胶质细胞（microglia）在其发生发展中的作用。研究人员将雄性C57BL/6小鼠置于由急性有氧运动方案诱导的DOMS模型中，并使用von Frey纤维丝测试评估伤害性阈值。通过鞘内注射拮抗剂西仑吉肽（cilengitide），分别在运动前和运动后24小时评估脊髓整合素αvβ5的作用。为评估鸢尾素的伤害性效应，研究人员同样通过鞘内途径给予鸢尾素。此外，在鸢尾素给药前给予小胶质细胞抑制剂米诺环素（minocycline），以确定小胶质细胞的参与。体外实验通过流式细胞术评估鸢尾素对小胶质细胞的激活作用。促炎与抗炎细胞因子通过酶联免疫吸附测定（ELISA）进行定量。西仑吉肽逆转了运动诱导的DOMS并降低了脊髓促炎细胞因子水平。鸢尾素诱导了伤害性感受，该效应可被米诺环素减弱。鸢尾素在体外亦能激活小胶质细胞，增加促炎细胞因子的产生。上述发现表明，整合素αvβ5与脊髓小胶质细胞在DOMS发病机制中发挥关键作用，其中鸢尾素与促炎细胞因子是重要的介导因子。
论文解读
一、研究背景与科学问题
延迟性肌肉酸痛（DOMS）是剧烈或不习惯性运动后常见的一种肌肉疼痛状态，表现为疼痛阈值降低、肌肉僵硬与压痛。在人类中，症状通常在运动后6–72小时出现，24–48小时达到高峰，可持续4–5天甚至长达7天。DOMS的经典机制被认为是运动导致的肌肉收缩元件微损伤触发炎症反应，促进组胺、中性粒细胞、缓激肽和前列腺素等炎症介质释放，进而敏化骨骼肌中III组和IV组感觉传入神经末梢，形成外周敏化。然而，近年来研究发现DOMS的病理生理机制远比经典炎症模型复杂。热休克蛋白70（HSP70）可通过激活脊髓Toll样受体4（TLR4）参与伤害性突触传递；机械敏感离子通道Piezo2的功能获得性通道病可能破坏电压门控钠通道Nav1.1功能；此外，神经生长因子（NGF）、环氧合酶-2（COX-2）、胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、瞬时受体电位通道TRPV1/TRPV4及酸敏感离子通道（ASICs）等均被报道参与其中。尽管如此，DOMS的中枢机制，特别是与运动相关肌因子（myokine）的关联，仍远未阐明。
鸢尾素（irisin）是由骨骼肌在收缩、损伤或炎症状态下释放的肌因子，由纤连蛋白III型结构域包含蛋白5（FNDC5）经蛋白水解切割产生，运动期间迅速释放入血。鸢尾素具有多重生物学效应，涉及代谢调节、组织修复和中枢神经系统功能。近年证据提示鸢尾素可能参与肌肉再生和疼痛相关信号调控，包括促进伤害性敏化的神经炎症过程。然而，鸢尾素在DOMS中的具体贡献及其潜在机制此前尚不清楚。基于此，本研究旨在探讨鸢尾素及其受体整合素αvβ5以及脊髓小胶质细胞在DOMS发生发展中的作用。
二、研究设计与技术方法
研究人员采用雄性C57BL/6野生型小鼠（7–8周龄，来自联邦阿尔芬纳斯大学动物房），通过急性递增跑台运动方案建立DOMS模型。运动前一日进行5 m/min、5分钟的适应性行走；次日采用渐进式跑步方案：前5分钟5 m/min，第10分钟增至8.5 m/min，第15分钟增至10.7 m/min，随后维持13.4 m/min直至结束，无坡度，全程不施加外部刺激。对照组动物在静止跑台上停留相同时间。行为学评估采用von Frey纤维丝测试测定足底机械性缩足阈值。主要技术方法包括：鞘内注射（L5–L6节段，5 μl体积）给予整合素αvβ5拮抗剂西仑吉肽（cilengitide，10或100 nmol）、重组鸢尾素（250 ng）及小胶质细胞抑制剂米诺环素（minocycline，100 μg）；酶联免疫吸附测定（ELISA）定量脊髓组织（L4–L6节段）中IL-1β、TNF-α和IL-10水平；体外培养C8-B4小鼠小胶质细胞系，以重组鸢尾素（1 μg/mL，6/12/24小时；0.1–0.3 μg/mL，24小时）刺激，脂多糖（LPS，1 μg/mL，12小时）作为阳性对照，通过流式细胞术检测CD45表达评估细胞激活状态，ELISA检测培养上清中TNF-α和IL-1β水平。统计分析采用双因素或单因素方差分析（ANOVA）结合Bonferroni事后检验，p<0.05为差异有统计学意义。
三、主要研究结果
脊髓整合素αvβ5受体参与运动诱导的DOMS。 急性有氧运动方案成功诱导DOMS。运动前鞘内给予西仑吉肽（10和100 nmol）在运动后24小时（p<0.001）和48小时（10 nmol：p<0.05；100 nmol：p<0.001）均显著逆转DOMS。运动后24小时给予最高有效剂量（100 nmol）西仑吉肽，在给药后24小时（p<0.05）、27、30、33和48小时（均p<0.001）显著逆转DOMS。溶剂对照无效应。上述结果表明整合素αvβ5在脊髓水平参与DOMS的发生与维持。
鸢尾素诱导脊髓伤害性感受，小胶质细胞参与其中。 鞘内注射鸢尾素（250 ng）在给药后24小时显著降低伤害性阈值（p<0.05）。预先给予米诺环素可显著逆转鸢尾素诱导的伤害性效应（p<0.05），提示小胶质细胞参与鸢尾素的促伤害性作用。
整合素αvβ5受体调节DOMS期间脊髓细胞因子水平。 运动后24小时，脊髓TNF-α和IL-6水平显著升高（分别p<0.01和p<0.001），鞘内给予西仑吉肽可阻止这一升高（分别p<0.01和p<0.001）。此外，西仑吉肽显著增加抗炎细胞因子IL-10水平（p<0.001）。
鸢尾素体外激活小胶质细胞并促进促炎细胞因子释放。 重组鸢尾素（1 μg/mL，12小时）显著增加C8-B4小胶质细胞CD45表达，效应与LPS阳性对照相当（p<0.001）。鸢尾素刺激显著增加培养上清中TNF-α和IL-1β水平：1 μg/mL刺激12小时（p<0.05）以及0.1和0.3 μg/mL刺激24小时（p<0.05）均观察到显著升高。
四、讨论与结论
本研究首次在DOMS模型中评估鸢尾素及其受体整合素αvβ5的作用。与文献中鸢尾素在炎性痛和神经病理性疼痛模型中表现出的镇痛效应不同，本研究在较低剂量下观察到鸢尾素的促伤害性作用，提示其效应可能具有剂量依赖性，同时疼痛模型、动物品系和重组鸢尾素类型等因素也可能影响结果。研究人员提出，运动期间及运动后鸢尾素的持续释放——运动即刻由FNDC5蛋白水解切割产生，运动后数小时通过PGC1-α激活诱导FNDC5从头合成——可能激活脊髓小胶质细胞上表达的整合素αvβ5受体，促进促炎细胞因子释放，从而调节伤害性突触传递。西仑吉肽逆转运动诱导的TNF-α和IL-6升高并增加IL-10水平，进一步支持该受体参与DOMS的神经炎症调控。
研究人员承认若干局限性：实验仅使用雄性小鼠，可能限制结论的普适性；足底von Frey测试反映的可能是继发性机械性痛觉过敏而非直接的原发性深部肌肉痛觉过敏；外源性鞘内鸢尾素不能直接证明内源性运动来源鸢尾素的中枢效应；αvβ5整合素可与多种配体相互作用，观察到的效应不能完全归因于鸢尾素信号；CD45作为激活标志物不能完全表征小胶质细胞激活状态的复杂性。
研究结论：脊髓αvβ5整合素信号与小胶质细胞参与DOMS相关的伤害性反应。外源性鸢尾素的效应支持鸢尾素敏感的αvβ5整合素信号在调节脊髓伤害性感受和小胶质细胞激活中的潜在作用。然而，内源性运动来源鸢尾素对这些机制的贡献仍有待确立。这些发现为DOMS相关的神经免疫机制提供了新见解，可能为未来识别潜在治疗靶点提供指导。
