深入肌肉：肌少症的建模与干预
多年来，对肌肉减少症和衰老的研究越来越集中在改进的模型、机制见解和干预测试上。随着研究人员开发更复杂的动物模型，研究已转向表征和逆转肌肉损失，以进一步制定治疗策略。为了突出这一趋势，以下综述涵盖了对 Hutchinson-Gilford 早衰综合症的肌肉表现、大鼠舌功能障碍的特征以及神经保护化合物对减轻老年小鼠肌肉无力的作用的新见解。
特写图片（改编自 © Sieck et al. (2024),，采用 CC BY 4.0 DEED 许可）展示了 A） 纵肌（薰衣草色）和颏舌肌（绿色）的示意图。虚线表示 CSA 评估的剖切平面。B） 描述了通过在组织浴中刺激来评估纵向舌肌（薰衣草）单轴力的实验设置。C） 舌片近端区域的横切面的 H & E 染色，横截面上纵肌和下纵肌。比例尺代表 2500 μm。D） 不同年龄下纵向肌肉力量在单轴方向上肌肉纤维比例的散点图。每个符号代表一只大鼠的数据。
哈钦森-吉尔福德早衰综合征（HGPS） G608G 小鼠模型的心脏和骨骼肌表现
哈钦森-吉尔福德早衰综合征（HGPS）是一种罕见的常染色体显性遗传疾病，由 Lamin A 基因（LMNA）突变引起。具体来说，c.1824C > T（p.G608G）点突变导致第 11 号外显子剪接异常和不正确的翻译后处理。这种突变产生的早衰蛋白是一种截短的蛋白质，会积聚在核包膜中，导致核形态异常。这种疾病的患者通常会出现脱发、关节僵硬、肌肉无力和过早的心脏疾病，往往在十几岁时就会因心肌梗塞、心力衰竭和中风而死亡。由于 HGPS 的罕见性，人源化 HGPS 小鼠等动物模型成为研究该疾病和探索新型治疗药物的有力工具。因此，Hong et al. (2024)试图描述 G608G HGPS 小鼠模型的心脏和骨骼肌功能，以及成纤维细胞的衰老相关表型。
除了对小鼠进行经胸超声心动图检查外，他们还每 4 周对腓肠肌和伸拇肌的收缩功能进行一次评估。他们使用 Aurora Scientific 的 300C 双模式肌肉杠杆系统和 701C 大功率刺激器刺激腓总神经，测量等长收缩。然后，通过测量等长扭矩与刺激频率（20-300 赫兹）的函数关系来评估前胸肌的收缩功能。
分析结果表明，小鼠的心肌和骨骼肌都受到了干扰，雄性和雌性小鼠的体重存在显著差异。HGPS 小鼠体重大幅下降，到 28 周时，雄性小鼠体重下降 30%，雌性小鼠体重下降 25%。心功能分析表明，心输出量和每搏容积减少，舒张功能受损，但射血分数和分数缩短率稳定。心脏结构的变化包括舒张末期直径减小和左心室壁厚度增加，而骨骼肌显示肌肉重量和大小减少、肌肉扭矩减小和纤维化增加。在 HGPS 成纤维细胞中也观察到了类似的变化，显示出增殖减少、衰老标记物增加和 SASP 因子上调，这可能是导致所观察到的肌肉病理变化的原因。这些发现凸显了早衰素对心肌和骨骼肌的深远影响，并确定纤维化和细胞衰老是这些表现的关键驱动因素。
大鼠纵舌肌的肌肉疏松症
肌肉疏松症的特点是肌肉质量和力量随着年龄的增长而逐渐丧失。耐力下降、疲劳增加、虚弱和肌肉萎缩往往是这种病症的基础，从而导致身体功能的整体下降。事实上，老年人舌力下降甚至会增加患阻塞性睡眠呼吸暂停和肺炎等并发症的风险。之前在费舍尔 344（F344）大鼠模型中进行的研究表明，衰老会影响通气功能和膈肌力量，但衰老如何影响内在纵向舌肌还有待探索。因此，Sieck et al. (2024)旨在测量雄性和雌性 F344 大鼠舌肌的机械、疲劳和纤维类型特异性能。
为此，他们分离、切除了 6 个月、18 个月和 24 个月大的 F344 大鼠的整个固有舌，并将其浸没在含有气泡碳源气体的里斯-辛普森溶液中。舌根被牢牢夹住并钉在腔室底部，舌头中线被缝合，另一端绑在 Aurora Scientific 的 300C 双模式肌肉杠杆系统上。在肌肉两侧放置白金板电极，用 701C 大功率刺激器进行刺激，然后进行力量和疲劳评估。
虽然在所有年龄段的小鼠中，肌肉纤维类型对舌头体积的贡献比例都保持稳定，但 24 个月大的大鼠等长比肌力显著下降，与年轻大鼠相比，最大张力下降了 33%。疲劳随着年龄的增长而增加，这体现在最年长大鼠的疲劳指数较高，但疲劳后的剩余力在不同年龄组之间没有显著差异。此外，虽然 24 个月大鼠的 IIx/IIb 型纤维横截面积减少了 27%，但 IIa 型纤维的大小保持不变，整体肌肉纤维横截面积也随着年龄的增长而减少。这些发现强调了肌肉疏松症对舌头肌肉的影响，并为探索与年龄相关的舌功能障碍的根本原因提供了背景。
使用腈化合物 OKN-007 进行神经保护治疗可减轻老龄小鼠与年龄相关的肌肉无力症状
众所周知，肌肉疏松症会严重影响老年人群的健康和生活质量，但目前用于缓解衰老过程中肌肉质量和功能损失的治疗方法却很有限。由于发现了肌肉疏松症的诱发因素，如外周运动神经元损伤和肌肉神经支配的丧失，这些干预措施的必要性得到了进一步加强。这些因素已被证明会导致线粒体功能障碍和肌肉氧化应激升高，从而为测试潜在的干预措施提供了一个尚未开发的治疗途径。为了探索这一点，Xu et al. (2024)评估了 OKN-007 对衰老小鼠肌肉质量和功能的影响，据报道 OKN-007 是一种抗氧化和抗炎化合物，可减少 α 运动神经元的损失。
由于后肢伸肌（EDL）在衰老和其他肌肉疾病中对氧化应激的反应已得到充分证明，因此我们分离了它。将肌肉绑在极光科学公司 1200A 隔离肌肉系统的 300C 双模式肌肉杠杆上，并固定在含有克雷布斯-林格溶液的水浴中。使用 701C 大功率刺激器对两侧的铂板场刺激电极进行刺激。然后使用动态肌肉控制和分析软件记录和分析抽搐、力频率和疲劳测量结果。
值得注意的是，OKN-007 治疗在保护与年龄相关的肌肉神经支配和力量方面表现出了良好的效果。与中年对照组相比，老年对照组小鼠的瘦肉量减少了 10%，而 OKN-007 治疗则有效地将瘦肉量恢复到了中年水平。此外，接受治疗的小鼠的 EDL 发力明显改善，而肌肉质量没有发生任何显著变化。在分子水平上，治疗小鼠的神经肌肉接头（NMJ）形态有所改善，神经支配减少，但 NMJ 的破碎程度和面积保持不变。治疗还显著提高了线粒体呼吸，但没有观察到肌浆/内质网钙ATP酶（SERCA）活性发生任何变化，这表明它对线粒体功能产生了积极影响。这些研究结果表明，OKN-007 可通过增强肌肉功能和线粒体健康来缓解与年龄有关的肌肉衰退，从而凸显了其作为一种神经保护干预措施治疗肌肉疏松症的潜力。
结论
衰老和肌肉疏松症研究对于改善受影响人群的健康状况和生活质量至关重要。Hong et al. (2024), Sieck et al. (2024), 和 Xu et al. (2024) 的这些研究通过描述 HGPS 和老年动物模型的肌肉骨骼表型，并测试潜在神经保护干预措施的效果，共同推动了该领域的进步。
