Ghrelin对老年性骨骼肌肉减少症的作用及分子机制的研究

The major characteristic of sarcopenia is skeletal muscle atrophy, which involves massive loss of muscle structural proteins, leading to muscle mass decrease and progressive loss of muscle function .Sarcopenia is a major debilitating disease of the elderly, which seriously affects their independence and quality of life. However, there is currently no effective therapy which is without major side-effects. Since ghrelin is a potent GH secretagogue, it has been considered a viable candidate for treating sarcopenia .Our preliminary studies confirmed that unacylated ghrelin (UAG) pharmacological treatment protects skeletal muscle from age-related atrophy in mice. The object of this study is to test whether acylated ghrelin (AG) ,specifically UAG ameliorate age-associated muscle loss and mitochondrial dysfunction, and whether AG and UAG up-regulate SIRT3-PGC-1α signaling cascades in vitro and in vivo. This study will not only provide a solid foundation for future detailed mechanistic investigation of AG and UAG in sarcopenia, but will also serve as a great “proof-of–concept” study for future clinical trials to validate the therapeutic effects of AG and UAG.

老年性骨骼肌减少症主要特征是骨骼肌萎缩，包括骨骼肌结构蛋白的丢失，肌肉体积减少和渐进性的骨骼肌功能的丢失。老年性骨骼肌减少症是干扰老年人日常活动的主要疾病，并且严重影响生活的独立性和生活质量。然而，当前没有针对老年性骨骼肌减少症有效且安全的治疗措施。由于ghrelin具有潜在的促生长激素分泌的特性，一直被认为是治疗老年性骨骼肌减少症最可能的药物。我们既往研究发现非酰基化ghrelin（UAG）治疗能明显改善老年小鼠骨骼肌功能和增加骨骼肌的体积。本研究拟从离体实验、在体实验探讨酰基化ghrelin（AG），特别是UAG能否改善与年龄相关的骨骼肌功能的下降和线粒体功能的失调，初步探明AG和UAG是否通过上调SIRT3-PGC-1α信号通路发挥其保护作用。该项研究不仅为AG和UAG 在治疗老年性骨骼肌减少症提供详尽机制的研究，也可为将来在临床验证AG和UAG疗效提供可靠的实验证据。

背景：肌少症严重威胁老年人的健康，并带来沉重的社会经济负担，已逐渐成为在发达国家老年医学关注的课题之一，然而在我国尚未引起足够的重视。肌少症的发病机制较为复杂，涉及中枢和外周神经系统退化、运动、激素、营养以及免疫功能等多种因素。目前为止还没有以肌少症为明确适应证的药物，本研究观察酰基化Ghrelin和非Ghrelin能否改善老年性肌少症。.方法 .体外实验：体外培养C2C12 细胞，采用real-time PCR检测地塞米松、地塞米松联合UAG、地塞米松联合AG等干预后C2C12肌萎缩相关基因的表达。Seahorse细胞能量代谢实时检测地塞米松、地塞米松联合UAG等干预后C2C12细胞能量变化。Westernblot检测地塞米松、地塞米松联合UAG等干预后C2C12细胞信号通道蛋白SIRT3-PGC-1α表达水平。.在体实验 SPF级野生型WT小鼠和Ghrelin基因敲除小鼠，采用开放式Oxymax间接测热系统采集并分析小鼠摄食量相关指标、自主活动。采用real-time PCR和western blot检测腓肠肌与肌萎缩相关的基因和蛋白表达水平。.结果：体外实验AG和UAG能增加地塞米松引起的C2C12细胞肌纤维直径的增加。Seahorse细胞能量代谢结果发现与对照组相比，地塞米松干预组C2C12细胞最大呼吸强度明显降低，而UAG联合地塞米松组干预后C2C12细胞最大呼吸强度较地塞米松干预组明显增加。研究还发现AG和UAG能够抑制地塞米松引起的肌萎缩相关基因增加表达，进一步发现可能通过信号通路SIRT3-PGC-1α所介导。.动物实验：动物代谢结果发现老年Ghrelin基因敲除小鼠跑轮活动量较野生型小鼠明显降低。在禁食48h状态下，老年Ghrelin基因敲除体重、体脂含量、瘦体质含量下降幅度虽然高于老年野生型小鼠。进一步研究结果发现AG和UAG能够改善禁食引起的腓肠肌肌萎缩相关基因的表达，可能通过信号通路SIRT3-PGC-1α所介导。.结论：本研究揭示了AG / UAG的复杂性，证明了AG / UAG在老年肌萎缩中起保护作用。虽然到目前为止AG / UAG受体仍是未知的，但是AG/UAG可能是未来治疗老年性肌萎缩有希望的靶向药物。