高同型半胱氨酸血症促进骨骼肌脂质沉积

《Frontiers in Neurology》：Hyperhomocysteinemia promotes lipid deposition in skeletal muscle

　　

**摘要**
**背景**：脂质贮积性肌病（lipid storage myopathy, LSM）以骨骼肌异常脂质积累为特征。新证据表明，环境因素（如抗抑郁药舍曲林）可能诱发LSM。鉴于高同型半胱氨酸血症（hyperhomocysteinemia, HHcy）与脂质代谢紊乱之间的已确立关联，研究人员探讨了其在骨骼肌脂质沉积中的潜在作用。
**方法**：研究人员招募了6名接受肌肉活检的HHcy患者，并探究了其骨骼肌的临床和病理特征。通过转录组学分析、定量实时聚合酶链反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）、蛋白质印迹法和酶学测定，在患者肌肉组织中探索了机制联系，并在C2C12肌管中进行了验证。
**结果**：6名患者中有4名出现临床肌病表现，包括进行性肌无力和运动不耐受，这些症状在补充B族维生素后完全缓解，而所有6名患者均观察到异常骨骼肌脂质沉积。转录组和qRT-PCR分析显示，患者肌肉组织中编码乙酰辅酶A羧化酶2（acetyl-CoA carboxylase 2, ACC2）的乙酰辅酶A羧化酶β（acetyl-CoA carboxylase β, ACACB）基因显著上调（p < 0.001）。此外，ACC2蛋白表达显著升高（p < 0.01），从而提高了细胞丙二酰辅酶A水平（p < 0.01）。该代谢物有效抑制肉碱棕榈酰转移酶1（carnitine palmitoyltransferase 1, CPT1），损害骨骼肌脂肪酸氧化代谢。涉及ACACB上调和随后的CPT1抑制（p < 0.05）的关键分子级联反应在C2C12肌管中得到进一步验证。
**结论**：本研究提示HHcy与异常骨骼肌脂质沉积密切相关。HHcy可能与ACC2表达增加相关，后者升高丙二酰辅酶A水平，进而抑制CPT1活性并促进骨骼肌异常脂质积累。

高同型半胱氨酸血症（hyperhomocysteinemia, HHcy）促进骨骼肌脂质沉积的机制研究

## 研究背景与目的

脂质贮积性肌病（lipid storage myopathy, LSM）是一类以骨骼肌纤维内异常脂质积累为病理特征的疾病，传统上被认为是由于脂肪酸代谢相关酶基因变异引起的孟德尔遗传病，如原发性肉碱缺乏症（primary carnitine deficiency, PCD）、多种酰基辅酶A脱氢酶缺乏症（multiple acyl-coenzyme A dehydrogenase deficiency, MADD）和肉碱棕榈酰转移酶（carnitine palmitoyltransferase, CPT）缺乏症等。然而，近年研究发现环境因素（如舍曲林）也可诱发LSM，提示其病因的复杂性。高同型半胱氨酸血症（HHcy）是冠状动脉粥样硬化、痴呆和非酒精性脂肪肝等疾病的独立危险因素，并与全身脂质代谢紊乱密切相关，如升高血清甘油三酯（triglyceride, TG）水平、促进泡沫细胞脂质积累和抑制脂肪细胞脂解。尽管HHcy与多种组织脂质代谢异常有关，但其在骨骼肌脂质代谢及脂质沉积中的作用尚不清楚。为此，研究人员旨在探讨HHcy患者骨骼肌的临床和病理特征，并阐明其促进脂质沉积的分子机制。

## 研究内容与结论

该研究共纳入6例HHcy患者（来自山西医科大学第一医院2020-2025年神经肌肉单元），其中1例诊断为LSM，5例诊断为脊髓亚急性联合变性（subacute combined degeneration, SCD）。通过肌肉活检发现所有患者均存在异常骨骼肌脂质沉积，且4例出现肌无力或运动不耐受，补充B族维生素后完全缓解。进一步通过转录组测序、基因表达验证和功能分析，发现HHcy与乙酰辅酶A羧化酶β（ACACB）基因上调相关，导致其编码的乙酰辅酶A羧化酶2（ACC2）蛋白升高，进而使丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）水平增加，抑制肉碱棕榈酰转移酶1（CPT1）活性，最终阻碍脂肪酸β-氧化，促进脂质在骨骼肌中积累。体外C2C12肌管模型验证了这一分子级联反应。该研究揭示了HHcy作为可逆性代谢因素与骨骼肌脂质沉积的关联，提示降低Hcy的维生素治疗可能具有临床获益。论文发表在《Frontiers in Neurology》。

## 主要关键技术方法

研究人员主要采用以下技术方法：①从山西医科大学第一医院2020-2025年神经肌肉单元回顾性纳入6例HHcy患者，获取骨骼肌活检标本；②病理学分析：苏木精-伊红（HE）染色、油红O（ORO）染色、BODIPY^TM 493/503荧光染色及透射电镜观察脂滴和线粒体超微结构；③转录组测序（RNA-seq）于Illumina NovaSeq 6000平台进行，对比患者与健康对照的差异表达基因；④定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）验证ACACB和CPT1B mRNA水平；⑤蛋白质印迹法（Western blot）检测总ACC、ACC2、磷酸化ACC和CPT1B蛋白表达；⑥酶联免疫吸附测定（ELISA）检测丙二酰辅酶A含量；⑦酶活性测定法检测CPT1酶活性；⑧体外C2C12肌管分化模型，以0、25和250 μmol/L同型半胱氨酸（homocysteine, Hcy）处理，模拟HHcy状态。

## 研究结果

**3.1 Clinical features（临床特征）**：通过回顾性分析6例HHcy患者的临床资料，发现4例（患者1-4）出现进行性肌无力和运动不耐受，其中2例以此为首发症状；所有患者均无使用舍曲林史，5例低肉类饮食。实验室检查示5例维生素B₁₂缺乏，1例叶酸缺乏，6例Hcy均升高，且血酰基肉碱谱正常。补充甲钴胺和叶酸后，4例有症状者肌无力和运动不耐受在2个月内完全缓解。

**3.2 Muscle biopsy and histopathological analysis（肌肉活检与组织病理学分析）**：通过HE染色、ORO染色和BODIPY^TM 493/503荧光染色，所有6例患者均显示空泡性肌病伴脂质沉积，主要累及I型肌纤维。透射电镜观察到脂滴簇、线粒体增殖和空泡变性，部分线粒体增大。

**3.3 HHcy promoted lipid deposition in both muscle tissues from patients and C2C12 myotubes（HHcy促进患者肌肉组织和C2C12肌管脂质沉积）**：通过BODIPY荧光染色和TG含量定量，患者肌肉组织（患者1、2、4）脂滴较健康对照显著增加（p < 0.01），患者3和5的TG含量也显著升高（p < 0.01）。在C2C12肌管中，25和250 μmol/L Hcy处理导致脂滴积累和TG水平显著增加（p < 0.001）。

**3.4 HHcy increased acetyl-CoA carboxylase β (ACACB) mRNA levels and ACC2 protein abundance（HHcy增加ACACB mRNA水平和ACC2蛋白丰度）**：通过转录组分析和qRT-PCR验证，患者肌肉组织中ACACB mRNA表达显著上调（p < 0.001），同时CPT1B mRNA也升高。Western blot显示总ACC2、总ACC和CPT1B蛋白表达增加（p < 0.05），而ACC磷酸化水平无显著变化。C2C12肌管中Hcy处理同样上调Acc2、Acc和Cpt1b蛋白表达，不影响Acc磷酸化。

**3.5 HHcy elevated malonyl-CoA levels and suppressed CPT1 enzyme activity（HHcy升高丙二酰辅酶A水平并抑制CPT1酶活性）**：通过ELISA测定，患者肌肉组织（患者3和5）丙二酰辅酶A含量显著升高（p < 0.01），C2C12肌管中Hcy处理也显著升高丙二酰辅酶A水平（p < 0.05），同时250 μmol/L Hcy处理组CPT1酶活性显著降低（p < 0.05）。

## 讨论总结

本研究首次报道HHcy与骨骼肌脂质沉积密切相关。6例患者均出现可逆性脂质沉积，且4例肌病症状在补充B族维生素后完全消失，提示其代谢性而非原发性遗传性病因。值得注意的是，5例患者存在维生素B₁₂缺乏，但体外实验在维生素B₁₂充足条件下Hcy仍诱导脂质沉积，表明HHcy的作用独立于维生素B₁₂缺乏。HHcy诱导脂质沉积的机制可能涉及ACC2-丙二酰辅酶A-CPT1通路：HHcy上调ACACB基因表达，增加ACC2蛋白，催化合成更多的丙二酰辅酶A，进而抑制CPT1活性，阻碍长链脂肪酸进入线粒体进行β-氧化，导致TG在胞质内积累。研究人员还提出表观遗传学假设：HHcy可能通过升高S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）导致DNA低甲基化，从而上调ACACB转录。但该研究存在局限性：转录组分析样本量小（仅2例患者和1例对照），需进一步验证；未完全排除遗传性肌病；患者存在多种代谢混杂因素（如维生素B₁₂缺乏、贫血、甲状腺疾病），仅能证明相关性而非因果关系。未来需通过ACACB敲除模型及上游机制研究进一步验证。

**结论翻译**：本研究在6例入选患者中观察到HHcy与骨骼肌脂质沉积之间的临床关联。初步机制探索表明，HHcy可能与ACC2表达增加相关，随后升高丙二酰辅酶A水平，这有可能抑制CPT1活性和脂肪酸氧化，从而促进骨骼肌脂质积累。体外实验进一步支持了这一调控模式。这些发现提示，针对降低Hcy的维生素治疗可能对同时患有HHcy和骨骼肌脂质沉积的患者带来临床获益。