苦瓜天然化合物以性别特异性方式改善1型强直性肌营养不良骨骼肌表型

《Neurotherapeutics》：A bitter melon natural compound ameliorates the myotonic dystrophy type 1 skeletal muscle phenotype in a sex-specific manner

　　

1型强直性肌营养不良（DM1）是一种以严重骨骼肌功能障碍为特征的多系统疾病，其病因主要由DMPK mRNA中功能获得性突变引发的RNA毒性驱动。除这一标志性机制外，DM1还表现为AMP活化蛋白激酶（AMPK）通路受抑。既往研究表明靶向AMPK是DM1的潜在治疗新途径。研究人员从苦瓜（Momordica charantia）中筛选26种苦瓜源化合物（BMC），在C2C12成肌管中鉴定出BMC-25为强效AMPK激活剂。对DM1（HSALR）小鼠急性处理BMC-25可预期激活AMPK，慢性处理则恢复包括毒性核糖核蛋白聚焦（toxic ribonuclear foci）在内的多项病理特征。值得注意的是，BMC-25诱导了明显的性别依赖性分子获益：雌性DM1小鼠中，BMC-25纠正了骨骼肌中CELF1、MBNL1、Staufen1等RNA结合蛋白的表达模式，并对多个转录本可变剪接的纠正程度显著优于各自对照；雄性DM1小鼠在这些参数上仅表现极有限改善。综上，持续AMPK激活通过BMC-25以性别依赖方式改善DM1骨骼肌核心致病特征，凸显天然化合物作为DM1肌肉病变新型、可及治疗物的潜力。

研究背景与立项依据

1型强直性肌营养不良（DM1）由DMPK mRNA 3'非翻译区CUG重复扩增（CUG^exp）形成发夹结构并聚集为核内毒性RNA聚焦（foci）所致，引发RNA结合蛋白（RBP）如MBNL1、CELF1、Staufen1错位与功能失衡，造成ATP2A1、BIN1、CLCN1、RYR1等靶转录本可变剪接（ASE）异常，表现为肌强直、肌无力和再生异常。除RNA毒性外，AMP活化蛋白激酶（AMPK）信号在DM1骨骼肌中受抑，药理激活AMPK（如AICAR、MK-8722）可部分逆转聚焦、RBP紊乱与剪接缺陷，但AICAR与MK-8722因细胞毒性未获FDA批准，二甲双胍（metformin）虽改善患者血糖与步态却对剪接作用有限。苦瓜（Momordica charantia）提取物具代谢益处且部分经AMPK介导，但其组分能否兼顾疗效与安全性尚待挖掘。该研究于《Neurotherapeutics》发表，旨在从苦瓜源化合物（BMC）中鉴定新型AMPK激活剂并评估其对DM1骨骼肌表型的干预价值及性别差异。

主要技术方法概要

研究采用3至7月龄雄性及雌性DM1转基因小鼠（HSA^LR系，携带250 CTG重复，由Charles Thornton提供），分 Vehicle、AICAR（500 mg/kg）、BMC-25（1.67 mg/kg）三组每日皮下注射6周；体外以C2C12成肌管经血清饥饿后予BMC处理并用Western blot检AMPK磷酸化（Thr172），MTT法检细胞活力。体内外蛋白检测用Western blot，RNA层面用RT-PCR跑胶定量ATP2a1 exon22、Bin1 exon11、Clcn1 exon7a、Ryr1 exon70包含/排斥率；核内CUG^exp聚焦与MBNL1共定位用荧光原位杂交（FISH）结合免疫荧光；肌纤维形态学（中央核化、横截面积CSA）用laminin染色与图像分析；统计采用Welch t检验或单因素ANOVA（GraphPad Prism）。

研究结果

BMC-25 activates AMPK and maintains high cell viability in C2C12 myotubes

在C2C12成肌管中筛查26种BMC，BMC-23/24/25/26/27显著诱导AMPK磷酸化（1.5至2.1倍），其中BMC-25活力约92%近未处理对照，选其深入体内研究。

Activation of AMPK by BMC-25 in DM1 mice

DM1（HSA^LR）小鼠单次BMC-25（1.67 mg/kg）处理30分钟与2小时，胫骨前肌（TA）中磷酸化AMPK（P-AMPK Thr172）相对Vehicle显著升高，证实其在病肌中可激活AMPK。

Improved muscle fiber morphology following BMC-25 treatment in DM1 mice

6周处理降低雌雄DM1小鼠TA中>4000 μm²肥大纤维比例与平均CSA（雌性AICAR P<0.001、BMC-25 P<0.01；雄性均P<0.05）；中央核化仅在雌性显著下降（AICAR P<0.001、BMC-25 P<0.01），雄性仅呈趋势。

BMC-25 reduces nuclear aggregation of toxic CUG^exp mRNAs

FISH显示6周BMC-25减少雌雄TA中RNA聚焦阳性核比例（雌P<0.01，雄P<0.05）及MBNL1与聚焦共定位（雌P<0.05，雄P<0.01），效果与AICAR相当。

Correction of misregulated RNA-binding protein expression by BMC-25 treatment

雌性DM1小鼠BMC-25下调CELF1（P<0.05）、MBNL1（P<0.001）及Staufen1趋势（P=0.0576）；雄性仅MBNL1下降（P<0.0001），CELF1/Staufen1无变。AICAR在雌性部分有效，雄性无效。

BMC-25 treatment preferentially rescues mis-splicing of key RNA targets in female DM1 mice

TA中雌性BMC-25纠正Atp2a1 exon22与Bin1 exon11（P<0.01），雄性仅Atp2a1呈趋势（P=0.0512）；腓肠肌（GAS）中雌性BMC-25纠正全部四个ASE（Atp2a1 P<0.05、Bin1 P<0.01、Clcn1 P<0.05、Ryr1 P<0.01），雄性均无显著性。

讨论与结论翻译

研究人员讨论指出，BMC-25源自植物、生物利用度高、安全轮廓明确，1.67 mg/kg即起效，适合联合用药；其通过AMPK激活促毒性RNA降解、解离MBNL1 sequestation，并可能经TGR5（两性）与GPR30（雌性强表达膜雌激素GPCR）双受体激活CAMK2β-AMPK轴，解释雌性在RBP与剪接层面的优效而雄性仅获组织学稳定。该性别二态性要求DM1治疗前临床设计纳入性别分层。

结论：长期BMC-25处理改善雌雄DM1小鼠组织学表型（中央核化、CSA、RNA聚焦），但仅雌性获得CELF1/MBNL1/Staufen1正常化与多转录本剪接救援；BMC-25通过持续AMPK激活以性别依赖方式多维度缓解DM1骨骼肌核心致病特征，为天然化合物治疗神经肌肉病提供新路径。