《Food Research International》:Abalone visceral peptides alleviate skeletal muscle atrophy via antioxidant action: From mitigating oxidative stress in C2C12 myotubes to efficacy in mice
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•鲍内脏肽(AP)有效恢复了小鼠的肌肉量和功能。•AP保护C2C12肌管免受氧化应激和线粒体功能障碍的影响。•AP通过激活Keap1/Nrf2/HO-1信号通路减轻氧化应激。•AP下调肌肉特异性泛素E3连接酶Atrogin-1和MuRF1引言骨骼肌约占总体重的40%,在维持运
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鲍内脏肽(AP)有效恢复了小鼠的肌肉量和功能。
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AP保护C2C12肌管免受氧化应激和线粒体功能障碍的影响。
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AP通过激活Keap1/Nrf2/HO-1信号通路减轻氧化应激。
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AP下调肌肉特异性泛素E3连接酶Atrogin-1和MuRF1
引言
骨骼肌约占总体重的40%,在维持运动功能和全身代谢稳态中发挥着关键作用(Yin等,2021)。然而,骨骼肌萎缩表现为肌肉数量和质量的恶化,与组织学结构和纤维类型分布的深刻改变密切相关(Kunkel等,2011;Ren等,2024)。该疾病的进展会引发一系列有害的健康后果,尤其是增加跌倒和骨折的易感性,损害整体健康状况,并提高死亡率(Li等,2025)。虽然非药物干预手段,如体育锻炼和电刺激,通常用于对抗肌肉萎缩(Mijwel等,2018;Toth等,2020),但目前仍缺乏显著有效的药物或治疗方案(Seo等,2022)。
氧化还原平衡的精确维持是人类健康的基础,是细胞信号传导和生理适应性的关键调节因子(Daenen等,2018)。值得注意的是,ROS水平的严重升高会破坏这种平衡,引发氧化应激,进而导致骨骼肌萎缩(Huang等,2019;Powers等,2012)。例如,ROS升高会促进E3泛素连接酶的上调,特别是MuRF-1和Atrogin-1,从而加速肌肉蛋白的蛋白水解并导致肌肉流失(Li等,2003;Yang等,2025)。此外,ROS增加还会损害肌纤维对Ca2+的敏感性,影响肌肉收缩功能(Di Lian等,2022)。更重要的是,ROS严重激增会引发炎症性中性粒细胞浸润、蛋白酶释放以及大量活性代谢产物的产生,从而加速衰老并促进各种疾病的发生(Trachootham等,2008)。值得注意的是,骨骼肌萎缩经常作为衰老、糖尿病、癌症、肾功能不全和败血症等多种病理状况的并发症出现(Bonaldo和Sandri,2013;Schakman等,2013)。因此,抑制氧化应激被认为是改善肌肉萎缩的潜在策略。
与此同时,中国目前是全球最大的鲍鱼生产国和消费国,占全球鲍鱼养殖产量的绝大部分。因此,鲍鱼加工副产品的产生,特别是内脏,也大幅增加。在鲍鱼加工过程中,内脏约占体重的15%–25%,尽管中国在全球鲍鱼生产中占据主导地位,但内脏通常被视为利用效率相对较低的加工副产品(Liu等,2023;Zhang等,2018)。然而,鲍鱼内脏营养丰富,含有大量多糖、氨基酸、牛磺酸等营养成分(Jia等,2024)。特别值得注意的是,研究表明鲍鱼内脏富含蛋白质,可作为生物活性肽的优良前体,尤其是抗氧化肽(Majura等,2022;Wu等,2021)。这些抗氧化肽具有安全性高、成本低、结构稳定、易于吸收等优势(Mao等,2023)。海洋来源的生物活性肽因其抗氧化、抗炎和代谢调节活性而受到广泛关注。特别是,氧化应激与骨骼肌功能障碍密切相关,先前的研究表明,鱼胶原蛋白、牡蛎蛋白等其他海洋资源来源的肽可以通过调节氧化应激相关通路来减轻骨骼肌功能障碍(Lin等,2024;Oh等,2021)。然而,鲍鱼内脏——一种富含蛋白质的副产品——所衍生肽的生物活性尚未得到充分探索。由于这些副产品通常被丢弃或用作低价值饲料,从鲍鱼内脏开发生物活性肽不仅拓展了海洋功能成分的应用,还促进了海产品加工副产品的高值化利用。
鉴于上述考虑,本研究旨在探索AP改善骨骼肌萎缩的潜力及其潜在机制。地塞米松(DEX)是一种合成糖皮质激素,已知可在包括肌肉细胞在内的各种细胞中诱导氧化应激,并通过促进肌抑制素产生等途径引起肌肉萎缩(Seo等,2022)。因此,本研究旨在从鲍鱼内脏制备生物活性肽,并使用互补的体外和体内模型系统评估其对DEX诱导的骨骼肌萎缩的保护作用。除研究Keap1/Nrf2/HO-1信号通路的参与外,本研究还探讨了将一种未被充分利用的海洋加工副产品转化为具有骨骼肌健康应用潜力的功能性肽成分的可能性。尽管已有大量天然肽被报道可通过抗氧化机制减轻骨骼肌萎缩,但以往的研究大多集中在来自可食用肌肉组织或商业化海洋蛋白的肽上。相比之下,鲍鱼内脏作为鲍鱼加工产业的主要副产品,尽管蛋白质含量高且作为生物活性肽来源具有相当大的潜力,但仍未得到充分利用。据我们所知,来自鲍鱼内脏的肽在DEX诱导的骨骼肌萎缩模型中使用整合的体外和体内模型进行的抗萎缩活性尚未得到系统研究。因此,本研究不仅评估了一种此前未被探索的海洋肽资源,还提供了实验证据,支持将鲍鱼加工副产品进行增值利用以开发针对骨骼肌健康的功能成分。
章节摘要
材料与试剂
新鲜盘鲍(Haliotis discus hannai)购自昭安海联食品有限公司(中国福建省漳州市)。鲍鱼采自商业养殖农场,并在采集后24小时内进行加工。本研究中,"鲍鱼内脏"是指去除可食用足部肌肉后残留的内脏团,包括消化腺(肝胰腺)、胃、肠道、性腺及相关结缔组织,而壳和足部
分子量分布
图1展示了AP的分子量分布,揭示了加工后分子量明显向低分子量偏移。绝大多数成分(92.7%)低于3 kDa。其中,分子量小于1 kDa的肽最为丰富,占71.7%,而1–2 kDa和2–3 kDa范围的组分分别占14.2%和6.8%。
AP的氨基酸组成分析
为了研究AP的潜在功能特性,使用
讨论
骨骼肌对于运动、能量代谢和肌因子分泌至关重要(Karstoft和Pedersen,2016)。肌肉质量的过度丧失会损害身体功能并增加发病率和死亡率,带来巨大的社会经济和公共卫生负担(Cruz-Jentoft等,2018;Sartori等,2021;Ye等,2022)。然而,目前大多数肌肉减少症的有效治疗策略仍然有限,凸显了对安全有效干预措施的迫切需求。目前
结论
总体而言,体外和体内结果提供了证据,表明AP能有效对抗DEX诱导的骨骼肌萎缩。在C2C12肌管模型中,AP处理恢复了细胞活力和肌管直径,通过减少ROS积累、增强抗氧化酶活性和维持线粒体膜电位来减轻氧化应激。在小鼠中,口服AP减轻了肌肉质量流失,改善了握力,并维持了肌纤维形态。
CRediT作者贡献声明
林伦洲: 写作 – 审阅与编辑,写作 – 初稿撰写,调查,经费获取,形式分析,数据管理。陈薇薇: 方法论,经费获取,形式分析,数据管理。穆康颂: 软件,资源,项目管理,调查,概念化。许雨欣: 资源,项目管理,调查。何济源: 写作 – 初稿撰写,方法论,数据管理,概念化。郑海林: 调查,形式分析,
动物实验
本研究按照ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究经福建农林大学动物伦理委员会批准(批准号:PZCASFAFU24098)。
未引用参考文献
Cruz-Jentoft等,2018
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知的竞争性经济利益或个人关系。
林伦洲|陈薇薇|穆康颂|许雨欣|何济源|郑海林|田美玲|薛红|方婷