《Peptides》：Ghrelin attenuates skeletal-muscle atrophy by regulating muscle protein degradation and lung inflammation in aged male mice with lipopolysaccharide-induced lung injury
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本研究发现，腹腔注射ghrelin可减轻老年小鼠脂多糖诱导的肺损伤引起的骨骼肌萎缩，通过抑制肌肉特异性泛素连接酶（如Atrogin-1和MuRF-1）的表达，减少氧化应激，改善肺损伤和肌肉功能。
本田萌香|坪内宏信|稻俣里香|柳木重久|酒井胜久|塚井胜也|塩見和隆|中里正光|宫崎泰和
日本宫崎大学医学院内科呼吸科、风湿病学科、传染病科及神经病学科，宫崎市清武5200，889-1692
摘要
肌肉减少症是一种进行性且全身性的骨骼肌疾病，其特征是肌肉质量和力量下降，导致虚弱和死亡率增加等不良后果。肺炎会通过促进全身炎症、减少体力活动以及损害呼吸和吞咽肌肉功能，加速肌肉减少症的进展，尤其是在老年人中。目前尚无有效的肌肉减少症治疗方法。胃饥饿素（Ghrelin）是一种内源性生长激素分泌刺激受体（GHSR）配体，主要在胃中产生，已知具有刺激食欲、抑制炎症和防止肌肉分解的作用。本研究显示，每12小时腹腔注射一次胃饥饿素可减轻脂多糖（LPS）诱导的肺损伤老年小鼠的骨骼肌萎缩。胃饥饿素治疗保持了肌肉重量和质量，抑制了腓肠肌中肌肉特异性E3泛素连接酶、RING finger蛋白-1和F-Box蛋白32的FoxO1依赖性表达，并改善了肌肉收缩力和自主轮跑能力。同时，胃饥饿素治疗还减轻了组织学上的肺损伤，并使支气管肺泡灌洗液中的炎症细胞因子水平降低。体外实验中，胃饥饿素处理LPS刺激的C2C12肌管细胞后，抑制了活性氧的积累，并增加了过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活因子1-α和超氧化物歧化酶2等氧化还原调节基因的表达。这些发现表明，胃饥饿素对炎症相关的骨骼肌萎缩具有保护作用，可能具有作为老年人呼吸系统肌肉减少症治疗剂的潜力。
引言
肌肉减少症是一种进行性综合征，其特征是骨骼肌质量、力量和功能的丧失，与老年人生活质量显著下降有关[1]、[2]。衰老不可避免地改变肌肉结构和生理功能，导致肌肉力量和身体表现下降[3]、[4]。除了衰老外，体力活动减少[5]、营养不良[6]以及癌症[7]和肺炎[8]、[9]等合并症也会加速肌肉减少症的进展。与年轻人相比，老年人骨骼肌质量的损失更快[10]，并且在长时间不活动后恢复能力有限[10]、[11]。这种损失与老年人生存率降低密切相关，因为骨骼肌质量与全因死亡率呈负相关[12]，这与心血管或代谢风险因素无关[13]。此外，肢体肌肉的力量与呼吸肌肉功能相关[14]，肌肉减少症已被确定为严重肺炎的风险因素[15]、[16]。除了已建立的营养和运动干预措施外，还研究了其他方法，包括维生素D和氨基酸补充[17]以及针对活化素II型受体的单克隆抗体[18]等药物；然而，有效的肌肉减少症治疗方法仍然有限[19]。多种病理生理机制导致肌肉萎缩，包括氧化应激和慢性炎症[20]、[21]，这些因素激活了泛素蛋白酶体和自噬溶酶体系统等分解代谢途径[8]、[22]，同时也干扰了IGF-1/PI3K/Akt信号通路中的合成代谢信号[22]。
胃饥饿素是一种由胃主要分泌的28个氨基酸组成的肽类激素，除了具有抗炎作用[25]、[26]外，还参与食欲刺激[23]和脂肪调节[24]。尽管胃是人体循环胃饥饿素的主要来源，但其他组织（如胰腺）中也存在低水平的胃饥饿素表达[27]。多项研究表明，胃饥饿素可以在慢性疾病模型中减轻肌肉萎缩[28]、[29]、[30]，表明其对骨骼肌萎缩具有保护作用。与这种保护作用一致，使用胃饥饿素缺乏小鼠的癌症相关恶病质模型显示，GHSR信号传导不足会加剧肌肉损失和厌食症，表明内源性胃饥饿素信号传导在分解代谢应激下对肌肉保护至关重要[31]。内源性胃饥饿素通过促进肌肉卫星细胞的自我更新，在刺激肌肉再生中发挥关键作用[32]。在缺乏胃饥饿素的小鼠中，心肌毒素诱导的损伤后的肌肉再生显著受损[32]。人类的胃饥饿素水平随年龄增长而下降[33]、[34]，其刺激生长激素（GH）释放的能力也减弱[36]，而生长激素是维持骨骼肌质量的重要内分泌因子。胃饥饿素通过激活下丘脑神经肽Y（NPY）神经元来增加食欲和食物摄入的能力也随年龄增长而下降[37]。体力活动减少会降低骨骼肌对胃饥饿素的敏感性[38]，这可能意味着老年人胃饥饿素信号传导减弱会促进骨骼肌萎缩的进展。鉴于老年人胃饥饿素敏感性降低以及肺炎（和其他急性疾病）导致长期卧床的可能性增加，目前尚不清楚胃饥饿素给药是否能够预防或逆转这种人群的肌肉减少症。
我们进行了这项研究，以探讨胃饥饿素治疗是否可以减轻脂多糖（LPS）诱导的肺损伤老年小鼠的骨骼肌萎缩。我们还研究了胃饥饿素对LPS加速的C2C12细胞（一种小鼠骨骼肌细胞系）中骨骼肌萎缩信号传导的直接影响。
实验部分
动物
我们从日本SLC（滨松）购买了3个月和12个月大的雄性C57BL/6小鼠。所有小鼠在受控温度（23±1°C）、湿度（55±10%）和光照（12小时光照周期）条件下饲养，并提供标准实验室饲料，直到实验使用。所有实验程序均符合日本生理学会的动物护理指南，并获得了宫崎大学的伦理批准
气管内注射LPS后，老年小鼠表现出更严重的肺部炎症和更明显的骨骼肌萎缩
为了研究衰老对急性肺损伤背景下肺部炎症和肌肉萎缩的影响，6个月和18个月大的C57BL/6小鼠接受了气管内LPS注射。气管内注射LPS后，6个月大的小鼠肺部浸润在2至7天之间趋于减轻，并在第14天完全消退。相比之下，18个月大的小鼠肺部浸润的程度随时间逐渐增加
讨论
本研究结果表明，胃饥饿素对衰老和LPS诱导的肺部损伤所加剧的肌肉减少症具有保护作用。胃饥饿素治疗不仅减轻了暴露于LPS的老年小鼠的体重损失和改善了食物摄入，还显著降低了肺部炎症。重要的是，这项研究首次证明了胃饥饿素能够保持骨骼肌质量，并下调了老年小鼠中肌肉特异性E3泛素连接酶Atrogin-1和MuRF-1的表达
结论
在本研究中，胃饥饿素对炎症和氧化应激相关通路具有调节作用，并对LPS诱导的肺损伤老年小鼠的骨骼肌萎缩具有保护作用。胃饥饿素在肺炎相关肌肉减少症的老年患者中的治疗潜力值得进一步研究。这些发现有助于开发针对肌肉减少症的药物治疗策略，目前尚无批准的药物治疗方法
伦理声明
所有实验方案均按照日本生理学会的指南进行，并获得了宫崎大学动物实验委员会的批准（编号2021-519）。
作者贡献声明
本田萌香：撰写初稿、数据可视化、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构思。稻俣里香：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析。坪内宏信：撰写初稿、实验指导、方法学设计、资金筹集、数据分析、概念构思。酒井胜久：撰写初稿、数据可视化、实验实施、数据分析。柳木重久：撰写初稿、数据可视化利益冲突声明
本研究得到了宫崎大学医院临床研究支持基金和日本学术振兴会（JSPS）KAKENHI项目（项目编号25K11482）（授予HT）的资助。MH、RI、SY、KSa、KSh、MN和TM没有需要声明的利益冲突。
致谢
我们感谢宫崎大学的栗田惠子和井上由子提供的技术支持。不存在需要声明的利益冲突。
