鸢尾素通过调控糖皮质激素受体Ser212/Ser234磷酸化改善糖皮质激素诱导的小鼠肌肉萎缩

《Communications Biology》：Irisin regulates the phosphorylation of glucocorticoid receptor Ser212 and Ser234 and mediates glucocorticoid-induced muscle atrophy in mice

　　本研究聚焦于糖皮质激素（GCs）长期使用所致肌肉萎缩的临床难题，发现运动诱导的肌动蛋白鸢尾素（Irisin）可通过整合素αVβ5受体激活ERK/JNK信号通路，促进糖皮质激素受体（GR）Ser212与Ser234位点磷酸化，进而抑制GR核转位及其下游肌肉萎缩相关基因（如MuRF-1、Atrogin-1）的转录，最终缓解小鼠模型中的肌肉萎缩。该研究揭示了Irisin作为干预GCs基因组效应的新靶点，为内分泌代谢疾病相关肌肉萎缩的治疗提供了潜在策略。

　　

在临床治疗中，糖皮质激素（Glucocorticoids, GCs）因其强大的抗炎和免疫抑制作用被广泛用于治疗自身免疫性疾病、慢性炎症和器官移植后抗排斥反应。然而，长期或大剂量使用GCs会引发严重的副作用，其中骨骼肌萎缩尤为突出，不仅限制其临床应用，还常见于肥胖、糖尿病、慢性肾病和衰老等内分泌代谢疾病中。GCs通过激活糖皮质激素受体（Glucocorticoid Receptor, GR），调控肌肉蛋白质合成与降解的平衡，但其导致肌肉萎缩的具体分子机制尚未完全阐明。另一方面，运动被证实对维持肌肉质量有益，而鸢尾素（Irisin）作为一种由运动诱导的肌动蛋白，被发现能够促进肌肉肥大并改善多种疾病状态下的肌肉萎缩，但其是否以及如何干预GCs的信号通路仍属未知。

为探究Irisin在GCs诱导肌肉萎缩中的作用及机制，中国农业大学兽医学院的研究团队在《Communications Biology》上发表了题为“Irisin regulates the phosphorylation of glucocorticoid receptor Ser212 and Ser234 and mediates glucocorticoid-induced muscle atrophy in mice”的研究论文。该研究通过构建高脂饮食（HFD）模型、衰老模型以及地塞米松（Dex）诱导的肌肉萎缩模型，结合体内外实验，首次揭示Irisin通过整合素αVβ5受体—ERK/JNK—GR磷酸化轴抑制GCs基因组效应的新机制。

研究主要应用了以下关键技术方法：使用重组Irisin蛋白进行小鼠腹腔注射干预；通过RNA测序（RNA-Seq）和实时定量PCR（qRT-PCR）分析肌肉组织中GCs下游基因表达；利用免疫组织化学、免疫荧光和Western blotting检测肌肉纤维横截面积、GR核转位及关键蛋白表达；构建GR Ser212/Ser234位点磷酸化缺陷型（Ser→Ala）和持续磷酸化（Ser→Asp）突变体的C2C12稳定细胞系，结合激酶抑制剂（JNK抑制剂SP600125、ERK抑制剂U0126）和整合素αVβ5受体抑制剂（Cilengitide）进行机制验证。

Irisin改善HFD诱导的肌肉萎缩

通过高脂饮食诱导肥胖小鼠模型，研究发现Irisin治疗显著增加胫骨前肌（TA）纤维横截面积，降低肌肉萎缩标志物MuRF-1和Atrogin-1的蛋白水平，并促进AKT磷酸化，表明Irisin能缓解肥胖相关的肌肉萎缩。

Irisin预防GC诱导的肌肉萎缩

在地塞米松（Dex）诱导的肌肉萎缩模型中，Irisin联合治疗可逆转Dex引起的体重下降和肌肉重量/胫骨长度比降低，减少Atrogin-1和MuRF-1表达，并增强AKT磷酸化。

Irisin减弱Dex诱导的肌管萎缩

在C2C12肌管模型中，Irisin处理显著增加肌管直径，并调控萎缩相关基因的蛋白表达，证实Irisin对肌肉细胞的直接保护作用。

Irisin抑制GR核转位及GC基因组效应

RNA-Seq结果显示，Irisin下调Dex诱导的Trim63（MuRF-1）、Fbxo32（Atrogin-1）、MSTN（肌肉生长抑制素）等降解相关基因，上调IGF-1（胰岛素样生长因子-1）表达。免疫组化和核质分离实验进一步表明Irisin抑制GR的核转位。

Irisin通过调控GR磷酸化影响GC基因组效应

Western blotting显示Irisin促进GR Ser212和Ser234位点磷酸化，而不影响Ser143。利用GR磷酸化突变细胞系证明，持续磷酸化GR Ser212/234可模拟Irisin效应，减少GCs下游萎缩基因转录。

Irisin通过ERK和JNK磷酸化介导GR磷酸化

Irisin增强ERK和JNK磷酸化，而使用ERK/JNK抑制剂可阻断Irisin对GR磷酸化及下游基因的调控作用。

Irisin依赖整合素αVβ5受体发挥作用

抑制整合素αVβ5受体后，Irisin对ERK/JNK/GR磷酸化的促进作用及其对IGF-1和MSTN表达的调控均被取消。

研究结论强调，GCs的基因组效应是其诱导肌肉萎缩的主要途径，而GR Ser212/Ser234位点的磷酸化状态是调控该效应的关键节点。Irisin通过整合素αVβ5受体—ERK/JNK信号轴促进GR磷酸化，进而抑制GCs的基因组反应，为临床防治GCs相关肌肉萎缩提供了新的分子靶点和理论依据。该研究不仅深化了对GCs与肌动蛋白交叉对话机制的理解，也为运动模拟药物开发提供了方向。