综述：疾病中的肌红蛋白：利与弊

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Myoglobin in disease: the good and the bad

肌红蛋白的双重作用及其在疾病中的机制研究。肌红蛋白既是急性肾损伤、糖尿病并发症等疾病的致病因素，又是癌症、肥胖和肝纤维化等疾病的潜在治疗靶点，但其作用机制仍需进一步阐明。

　　

Fengjiao Bao|Jing Wang|Lingzi Jin|Li Zhang|Sania Saeed|Herui Hao|Ou Qiao|Chunyan Zhang|Ning Li|Yanhua Gong

天津大学灾害与急诊医学学院，中国天津市南开区卫津路92号，300072

摘要

肌红蛋白属于珠蛋白家族，是首个被解析出晶体结构的蛋白质，主要存在于骨骼肌和心肌中。它在多种生理过程中发挥着重要作用，包括氧气储存与运输、一氧化氮代谢、脂质代谢以及线粒体呼吸。肌红蛋白在多种疾病中具有双重作用：一方面作为急性肾损伤（AKI）、糖尿病及其并发症、肌红蛋白病等疾病的致病因子；另一方面则作为癌症、肥胖、肝纤维化等疾病的 therapeutic 因子。尽管相关研究持续进行，但肌红蛋白在这些疾病中的具体作用机制仍不明确。本文旨在探讨肌红蛋白的不同功能，特别关注其作为致病因子和治疗因子的作用，并探讨相关机制，为进一步研究肌红蛋白在疾病中的功能提供理论支持。

引言

肌红蛋白作为肌肉中的关键氧结合蛋白，在其独立身份被确认之前经历了重要的认知演变。早期研究通常认为它只是血液中的一种简单血红蛋白成分。这一认知的转变始于1871年Lankester的发现，他首次证明了肌肉组织中存在独立于血液发挥作用的呼吸色素[1]。近三十年后，M?rner通过精密的光谱分析发现了这种色素与血红蛋白之间的系统差异，并基于其化学性质将其确定为独立的分子实体，并将其命名为“myochrome”[2]。到1919年，Günther等人确立了“肌红蛋白”这一术语，并将其研究范围扩展到疾病机制领域[3]。值得注意的是，肌红蛋白是首个被解析出晶体结构的蛋白质[4]。由于从抹香鲸肌肉中获得了大量高纯度蛋白质，这一突破成为可能[4]。肌红蛋白是一种分子量较小的蛋白质（约17 kDa）。研究表明，肌红蛋白参与多种生理过程，在疾病的发生和发展中起着重要作用，既可作为致病因子，也可作为治疗因子。有证据表明，肌红蛋白可能通过两种不同的机制促进疾病的发展。例如，骨骼肌细胞和心肌细胞在受到外部刺激时会经历细胞应激反应，导致内源性分子（称为损伤相关分子模式，DAMPs）的释放，这些分子可被其他细胞（包括免疫细胞和肾小管上皮细胞）捕获并内化[5]，从而改变受累细胞的原有生理特性[6]。此外，肌红蛋白在多种组织细胞中的异位表达直接参与了疾病的发生过程。一些研究提出，肌红蛋白可能影响某些疾病的治疗策略，例如内源性肌红蛋白的表达可抑制乳腺癌细胞的恶性进展，并预测乳腺癌患者的转移行为和化疗反应[7]。然而，肌红蛋白在这些疾病中的具体作用机制仍有待阐明。

本文旨在探讨肌红蛋白的不同功能，特别关注其在急性肾损伤、糖尿病及其并发症、肌红蛋白病等疾病中的致病作用机制，以及其在癌症、肥胖和肝纤维化等疾病中的治疗潜力。本研究旨在为研究人员提供理论支持，帮助他们全面深入地理解肌红蛋白在疾病发生中的多重作用。

肌红蛋白的结构和生理功能

肌红蛋白属于珠蛋白家族，这是一类广泛存在于人类、动物和植物中的小分子金属蛋白[8]。根据基因序列和蛋白质结构预测，珠蛋白蛋白可分为两类：一类具有典型的3/3 α-螺旋结构，另一类具有2/2 α-螺旋结构，后者被称为T（截短）家族[8]。3/3 α-螺旋结构进一步分为两个亚类[8]。迄今为止，除了广泛研究的血红蛋白（Hb）之外，...

肌红蛋白作为致病因子

肌红蛋白是肌肉中储存和运输氧气的关键蛋白质。但在特定病理条件下，它会从氧气储存器转变为组织破坏因子，最直接的证据是横纹肌溶解症及其相关的急性肾损伤[24]。我们在文章（3.1节）中对这一点进行了详细解释。此外，肌红蛋白还与糖尿病相关的代谢紊乱、肌红蛋白病等遗传性疾病以及心血管疾病有关

肌红蛋白作为治疗因子

人们普遍认为，肌红蛋白在肌肉组织以外的组织中的表达或存在可能会对这些组织造成损伤，从而诱发或加重多种疾病。然而，研究发现，异源表达的肌红蛋白在癌症和肥胖等疾病中具有抑制作用，甚至可能改善肝纤维化等状况[70, 71, 72]。目前尚无肌红蛋白直接用于疾病治疗的临床案例，相关研究仍在进行中

结论与未来方向

肌红蛋白的双重作用——在急性肾损伤和代谢性疾病中作为致病因子，在大多数癌症和纤维化中作为治疗因子——已被充分记录。然而，这一认识也揭示了两个阻碍治疗发展的重大障碍。因此，基于肌红蛋白的治疗策略仍然是一个遥远的目标。

其中一个主要障碍是，肌红蛋白在不同疾病中产生不同效应的分子机制尚未明确

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

作者贡献声明

Ou Qiao：撰写——审稿与编辑。Chunyan Zhang：撰写——审稿与编辑。Ning Li：撰写——审稿与编辑、监督、资金筹集、概念构思。Yanhua Gong：撰写——审稿与编辑、监督、资金筹集、概念构思。Li Zhang：实验研究。Sania Saeed：数据可视化。Herui Hao：数据可视化。Fengjiao Bao：撰写——初稿撰写、数据可视化、实验研究。Jing Wang：撰写——初稿撰写、实验研究。Lingzi Jin：撰写——初稿撰写

参与同意书

不适用。

出版同意书

所有作者均已审阅并批准最终手稿版本，同意提交。

伦理审查

不适用（数据已公开脱敏）。

数据来源

本文研究未使用任何数据。

资助

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号：82504898、82273998）、天津市自然科学基金（项目编号：25JCYBJC01570）以及天津大学自主创新基金（项目编号：2025XCG-0016）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。