《Physiological Reports》：Voluntary wheel running attenuates peptidoglycan–polysaccharide-induced inflammation and preserves skeletal muscle remodeling in male C57BL/6J mice
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慢性系统性炎症（chronic systemic inflammation, CSI）与骨骼肌功能障碍相关，并可能损害适应性反应。本研究旨在探究暴露于CSI后，骨骼肌对自愿跑轮运动（voluntary wheel running, VWR）的反应是否仍能维持。
慢性系统性炎症（chronic systemic inflammation, CSI）与骨骼肌功能障碍相关，并可能损害适应性反应。本研究旨在探究暴露于CSI后，骨骼肌对自愿跑轮运动（voluntary wheel running, VWR）的反应是否仍能维持。研究人员将12周龄雄性C57BL/6J小鼠分为生理盐水+久坐组、肽聚糖-多糖（peptidoglycan–polysaccharide, PG-PS）+久坐组、生理盐水+运动组及PG-PS+运动组（每组n=12），采用PG-PS诱导CSI。干预3周后采集血液与后肢骨骼肌样本。结果显示，两组运动小鼠的总跑步距离无显著差异。PG-PS注射使久坐组小鼠血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）与白细胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）水平升高，而VWR组该升高被显著抑制。久坐条件下，PG-PS处理小鼠的比目鱼肌重量与肌纤维横截面积（cross-sectional area, CSA）均低于对照组；而运动使生理盐水与PG-PS处理小鼠的比目鱼肌质量与肌纤维CSA均显著增加。PG-PS可提升比目鱼肌中4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal, 4-HNE）水平，VWR则显著降低该指标。此外，VWR显著增强肌肉蛋白质合成（muscle protein synthesis, MPS）并降低肌肉蛋白质分解（muscle protein breakdown, MPB）标志物，表明其促进蛋白质周转的作用独立于PG-PS处理。综上，运动诱导的肌质量与肌纤维尺寸增加不受PG-PS处理影响。临床层面，全身性运动或可作为一种生理相关的非药物策略，在慢性炎症条件下支持骨骼肌健康。
该研究发表于《Physiological Reports》，针对慢性系统性炎症（CSI）背景下骨骼肌适应性受损这一科学问题展开。CSI广泛存在于癌症、慢性阻塞性肺疾病及慢性肾病等慢性疾病中，其特征为 unresolved 急性炎症进展为持续性低度炎症状态，伴随炎症细胞因子（如TNF-α、IL-1β）与活性氧（reactive oxygen species, ROS）累积，通过抑制肌肉蛋白质合成（MPS）、增强肌肉蛋白质分解（MPB）引发骨骼肌萎缩与功能下降。既往研究表明，局部电刺激等运动模式在CSI环境下仅能产生有限的肥大效应，提示全身炎症抑制可能是维持训练适应的必要条件。肽聚糖-多糖（PG-PS）作为革兰氏阳性菌组分，单次注射即可诱导持续低度系统性炎症及骨骼肌萎缩，是研究CSI相关肌肉改变的经典模型。尽管自愿跑轮运动（VWR）兼具肌肉肥大效应与抗炎特性，但其能否在CSI诱导后维持骨骼肌重塑尚未明确。因此，研究人员假设VWR可通过减轻炎症与氧化应激，保留PG-PS处理小鼠的骨骼肌肥大与蛋白质周转反应。
研究采用12周龄雄性C57BL/6J小鼠，经适应性饲养后分为四组：生理盐水+久坐组、PG-PS+久坐组、生理盐水+运动组及PG-PS+运动组（每组n=12）。PG-PS或生理盐水经腹腔单次注射，运动组全程自由 access 跑轮，记录跑步距离。干预3周后，禁食过夜，异氟烷麻醉下心穿刺采血，颈椎脱臼处死并采集后肢骨骼肌、脂肪组织等样本。关键技术方法包括：酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测血清炎症因子水平；免疫荧光染色结合MyoVision软件定量分析比目鱼肌肌纤维类型与横截面积（CSA）；蛋白质免疫印迹法（western blotting）检测线粒体标志物、氧化应激指标、MPS相关信号通路蛋白及泛素-蛋白酶体通路关键分子表达；体内蛋白质合成实时检测技术（surface sensing of translation, SUnSET）评估MPS速率；定量逆转录聚合酶链反应（quantitative reverse transcription-PCR, qRT-PCR）检测MPB相关基因mRNA表达。所有数据以均值±标准差表示，采用Student’s t检验或双因素方差分析（two-way ANOVA）结合Bonferroni事后检验进行统计分析。
研究结果如下：
3.1 PG-PS短暂降低每日跑步距离但不改变总跑步距离：PG-PS处理组小鼠在第1天每日跑步距离显著减少（p=0.0008），但两组运动小鼠总跑步距离无统计学差异（p=0.40）。
3.2 PG-PS升高久坐小鼠血清TNF-α与IL-1β水平，自愿跑轮运动（VWR）可减弱该效应：PG-PS+久坐组两种细胞因子水平显著高于生理盐水+久坐组，而PG-PS+运动组较PG-PS+久坐组显著降低（p=0.01、p<0.0001、p=0.01、p=0.02）。
3.3 自愿跑轮运动（VWR）增加摄食量但不改变体重（BW）：各组体重无显著差异（p=0.53），总摄食量受PG-PS与运动双重影响，PG-PS处理组摄食量减少，运动组摄食量增加（p<0.0001、p=0.001）。
3.4 自愿跑轮运动增加生理盐水与PG-PS处理小鼠的肌重量：PG-PS+久坐组比目鱼肌重量低于生理盐水+久坐组；VWR使两组小鼠比目鱼肌、腓肠肌及跖肌重量均显著增加（p=0.003、p<0.0001；p=0.0088、p<0.0001），提示运动诱导的肌重量增加不受PG-PS处理影响。
3.5 自愿跑轮运动（VWR）增加比目鱼肌肌纤维CSA而不改变肌纤维类型组成：PG-PS处理降低所有肌纤维类型的CSA，VWR则显著提升各型肌纤维CSA（p=0.0001–0.03），但肌纤维类型比例无组间差异（p=0.1173–0.9877）。
3.6 PG-PS与自愿跑轮运动（VWR）不改变比目鱼肌线粒体蛋白表达：线粒体标志物细胞色素c氧化酶IV（cytochrome c oxidase IV, COX IV）与电压依赖性阴离子通道（voltage-dependent anion channel, VDAC）蛋白表达无组间差异（p=0.12–0.7872）。
3.7 PG-PS增加肌肉4-HNE水平，自愿跑轮运动（VWR）可部分降低该指标：PG-PS显著升高4-HNE水平，VWR可部分抑制该升高（p<0.0001、p=0.077）；运动对羰基蛋白水平存在主效应（p=0.0454）。
3.8 自愿跑轮运动（VWR）增加MPS且不受PG-PS处理影响：Puromycin掺入蛋白水平显示VWR主效应显著，运动组MPS更高（p=0.0002）；p70S6激酶（p70 ribosomal S6 kinase, p70S6K）磷酸化受运动主效应影响，运动组更高（p<0.0001）；核糖体蛋白S6（ribosomal protein S6, rpS6）磷酸化受PG-PS主效应影响，PG-PS处理组更低（p=0.0202）；真核起始因子4E结合蛋白1（4E-binding protein 1, 4E-BP1）磷酸化无组间差异。
3.9 自愿跑轮运动（VWR）降低比目鱼肌Atrogin-1与MuRF-1表达：肌肉萎缩F-box（muscle atrophy F-box, Atrogin-1）与肌肉环指蛋白1（muscle RING finger 1, MuRF-1）mRNA表达受运动主效应影响，运动组表达更低（p=0.0286、p=0.0069）。
讨论部分指出，本研究证实PG-PS可诱导CSI并伴随比目鱼肌萎缩，而VWR通过抑制全身炎症、减轻氧化应激，独立促进MPS并抑制MPB，最终保留骨骼肌肥大与重塑能力。与局部电刺激不同，VWR作为全身性运动，可能通过收缩肌分泌肌动蛋白（myokine）调节炎症与抗氧化反应，或增强炎症介质清除，从而克服CSI对肌肉适应的抑制作用。研究局限性包括：PG-PS模型未完全模拟人类慢性疾病复杂性；运动干预始于PG-PS注射后立即，不同时机与持续时间的效果待验证；仅纳入雄性小鼠，性别差异未探讨。结论强调，即使存在慢性炎症，全身性运动仍可维持骨骼肌质量，为类风湿性关节炎、炎症性肠病及慢性阻塞性肺疾病等患者的肌肉健康维护提供了非药物干预依据，未来需进一步明确最佳运动处方及与抗炎治疗的协同效应。
