葛根素改善老年小鼠肌肉减少症:炎症与氧化应激调节下的新希望

【字体: 时间:2025年03月25日 来源:Inflammation 4.5

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  为探究葛根素对肌肉减少症的治疗效果,研究人员用老年小鼠开展研究,发现其能改善肌肉状况,为治疗提供新方向。

  肌肉减少症(Sarcopenia),听起来有些陌生,却实实在在地影响着众多老年人的生活质量。随着全球老龄化加剧,这种与衰老相关的慢性退行性疾病愈发普遍。它就像一个隐匿的 “健康杀手”,悄无声息地侵蚀着老年人的肌肉,导致肌肉质量和力量显著下降。这不仅让老人们日常活动变得困难,还大大增加了摔倒、骨折等风险,严重威胁他们的健康和独立性。
目前,针对肌肉减少症的临床干预手段有限。运动和营养补充对许多老年患者效果不佳,他们可能因身体原因无法承受有效的锻炼,或因肠胃功能问题影响营养吸收。而药物治疗方面,至今尚无获批药物。在这样的困境下,寻找一种安全有效的治疗方法迫在眉睫。
温州医科大学附属第一医院、复旦大学附属华东医院等机构的研究人员,将目光投向了葛根素(Puerarin)。葛根素是从葛根中提取的主要活性异黄酮,具有抗炎、抗氧化等多种生物活性。此前,其在治疗肌肉减少症方面的研究较少,它能否成为对抗肌肉减少症的 “新武器” 呢?带着这个疑问,研究人员展开了深入研究。该研究成果发表在《Inflammation》杂志上。
为开展此项研究,研究人员主要运用了以下关键技术方法:选用 20 月龄雄性 C57BL/6J 小鼠构建自然衰老肌肉减少症模型,分为葛根素干预组和对照组;采用握力测试、转棒耐力测试评估肌肉功能;运用 EchoMRI 体成分分析仪分析小鼠体成分;通过 H&E 染色、免疫荧光染色观察肌肉组织形态;借助 ELISA 测定血清炎症和氧化应激标志物;利用定量蛋白质组学分析(Quantitative Proteomics Analysis)和 RNA 测序(RNA Sequencing)探究分子机制 。
研究结果如下:
  • 葛根素延缓肌肉质量流失:对比两组小鼠下肢主要肌肉群重量,葛根素干预组小鼠除比目鱼肌(SOL)外,关键下肢肌肉质量显著高于对照组,且干预 8 周后,其体重增加幅度更大,表明葛根素可延缓老年小鼠肌肉质量流失。
  • 肌肉功能评估与体成分分析:握力测试和转棒疲劳测试显示,葛根素干预组小鼠肌肉力量和耐力明显提升。体成分分析发现,该组小鼠瘦体重增加,脂肪量减少,这意味着葛根素能改善肌肉功能和身体成分。
  • 葛根素抑制肌肉纤维面积减少和萎缩标志物表达:H&E 染色结果表明,葛根素干预组小鼠胫前肌(TA)肌肉纤维横截面积增大,小纤维数量减少,大纤维数量增加。同时,肌肉萎缩关键分子标记 Atrogin-1 和 MuRF1 在蛋白质和 mRNA 水平的表达均显著降低,说明葛根素可抑制肌肉萎缩。
  • 葛根素促进肌肉纤维类型转变:免疫荧光染色和 qRT-PCR 分析显示,葛根素干预组小鼠腓肠肌(GAS)中快肌纤维比例增加,慢肌纤维比例相对减少,且 Myh1、Myh2、Myh4、Myh7 等肌球蛋白重链基因表达上调,其中 Myh1 和 Myh2 增加尤为显著,表明葛根素促进了肌肉纤维从慢向快的转变。
  • 葛根素改善肌肉纤维超微结构并抑制凋亡蛋白表达:透射电镜(TEM)观察发现,葛根素干预组小鼠肌肉纤维肌节模式更规则,线粒体结构更完整,脂滴积累减少。同时,该组小鼠肌肉中磷酸化 P53 蛋白、Bax 蛋白表达降低,Bcl-2 蛋白表达升高,Bax/Bcl-2 比值降低,说明葛根素可减轻肌肉纤维衰老和凋亡。
  • 葛根素调节血清炎症和氧化应激标志物:ELISA 检测结果显示,葛根素干预组小鼠血清中促炎细胞因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 水平降低,抗炎细胞因子 IL-10、IL-15 水平升高,且氧化应激指标丙二醛(MDA)水平降低,谷胱甘肽(GSH)水平升高,表明葛根素具有抗炎和抗氧化作用。
  • 定量蛋白质组学分析:通过对两组小鼠血清样本的深度定量分析,共鉴定出 2966 种蛋白质,其中 250 种差异表达。这些差异表达蛋白质(DEPs)参与多种生物过程和信号通路,KEGG 通路富集分析表明,葛根素干预下调了 TNF 信号通路和 NF-κB 信号通路等炎症相关通路,同时上调了补体和凝血级联反应相关通路。
  • RNA 测序分析:对两组小鼠腓肠肌样本进行高通量转录组测序,鉴定出 380 个差异表达基因(DEGs)。GO 和 KEGG 通路富集分析显示,这些基因主要与能量代谢、细胞应激反应、线粒体功能等相关,且葛根素干预影响了 TNF 信号通路、FoxO 信号通路、MAPK 信号通路等多个关键生物学通路。
  • 葛根素通过抑制 TNF-α/NF-κB 通路减轻肌肉萎缩:KEGG 通路富集分析表明,炎症相关通路可能是葛根素发挥作用的关键机制。进一步研究发现,葛根素干预降低了老年小鼠肌肉组织中 TNF-α 的表达,抑制了 NF-κB 信号通路关键蛋白 Ikkα、Ikkβ、P65、IκBα 的磷酸化,从而有效抑制了该通路的激活,减缓肌肉萎缩。
研究结论和讨论部分指出,本研究全面评估了葛根素对自然衰老肌肉减少症模型的治疗效果。葛根素通过调节炎症细胞因子、减少氧化应激、抑制凋亡蛋白表达,显著改善了老年小鼠的身体成分、肌肉质量和功能。其作用机制可能与抑制 TNF-α/NF-κB 信号通路有关。这一研究结果不仅为葛根素成为治疗老年人肌肉减少症的潜在药物提供了有力证据,也为后续深入研究其作用机制和开发治疗策略奠定了坚实基础。不过,该研究也存在一定局限性,如小鼠模型不能完全模拟人类生理病理状况,葛根素对肌肉卫星细胞的影响尚未探究,肌肉脂质代谢研究方法有待完善等。未来研究可针对这些不足展开,进一步挖掘葛根素在治疗肌肉减少症方面的潜力。
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