肌肉特異性MicroRNA和肌肉減少癥發(fā)病機(jī)制的關(guān)系研究進(jìn)展

肌肉特異性MicroRNA與肌肉減少癥發(fā)病機(jī)制的關(guān)系研究進(jìn)展肌肉減少癥的發(fā)病機(jī)制重要涉及激素的變化、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元退化、線粒體功效障礙、長(zhǎng)久低水平炎癥和有關(guān)營(yíng)養(yǎng)因子代謝失調(diào)等。MicroRNA特別是肌肉特異性MicroRNA（myomiR家族）在肌肉減少癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，可直接或間接對(duì)骨骼肌細(xì)胞的增殖、分化和凋亡進(jìn)行調(diào)控。本文系統(tǒng)的討論了myomiR家族在肌肉減少癥中的調(diào)節(jié)機(jī)制，這可能為本病的精確診療和尋找新的治療靶點(diǎn)提供一種全新的思路。肌肉減少癥是指隨著年紀(jì)的增加以骨骼肌質(zhì)量和力量減退為特性，以骨骼肌萎縮造成的運(yùn)動(dòng)功效障礙為臨床體現(xiàn)的一種老年綜合征，又稱(chēng)年紀(jì)有關(guān)性肌肉減少癥，簡(jiǎn)稱(chēng)肌少癥。骨骼肌力量的下降是本病最重要的問(wèn)題，可造成機(jī)體虛弱、心肺功效受損、增加跌倒骨折的風(fēng)險(xiǎn)，肌少癥被認(rèn)為是一種新的老年綜合征[1]；亞洲肌少癥工作組數(shù)據(jù)顯示：亞洲老年人肌少癥的患病率為4.1%~11.5%，并且發(fā)病率隨著年紀(jì)的增加而增加，但肌少癥帶來(lái)的危害尚未引發(fā)廣大臨床醫(yī)生和社會(huì)足夠的重視[2]。MicroRNA（miRNA）被譽(yù)為21世紀(jì)最具但愿進(jìn)行靶向診療和治療的小分子RNA[3]，對(duì)骨骼肌的生長(zhǎng)、發(fā)育和代謝平衡含有核心的調(diào)控作用；miRNA的體現(xiàn)譜顯示：miRNA對(duì)骨骼肌形態(tài)和功效的維持都有重要的調(diào)控作用[4]。本文就肌少癥發(fā)病機(jī)制的最新研究進(jìn)展及其與miRNA的關(guān)系做一綜述。1肌少癥發(fā)病機(jī)制研究現(xiàn)狀肌少癥的病理特性是骨骼肌細(xì)胞的萎縮；骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞是骨骼肌的前體細(xì)胞，普通處在沉默狀態(tài)，在骨骼肌細(xì)胞受刺激的狀況下參加它的再生與修復(fù)，如骨骼肌細(xì)胞受損時(shí)肌衛(wèi)星細(xì)胞會(huì)加緊增殖、分化的速度。正常人骨骼肌細(xì)胞的數(shù)量在體內(nèi)維持代謝平衡，生成減少或凋亡過(guò)快均可打破此平衡，引發(fā)骨骼肌萎縮，造成運(yùn)動(dòng)功效障礙。1.1激素的變化肌少癥涉及的激素重要有雌激素、睪酮、IGF-1、胰島素和生長(zhǎng)激素等。正常男性30歲后來(lái)睪酮水平開(kāi)始下降（1%/年），并且骨骼肌的數(shù)量和力量也開(kāi)始下降，對(duì)低睪酮水平引發(fā)肌少癥的老年男性補(bǔ)充足量的睪酮，其骨骼肌數(shù)量和力量能夠恢復(fù)至正常水平，但有較大副作用[5]。雌激素、IGF-1和生長(zhǎng)激素都會(huì)隨著年紀(jì)的增加逐步減少；在老年女性中，大多肌少癥患者都有雌激素水平的下降，雌激素水平的下降可能與TNF-α和IL-6等促炎因子有關(guān)，另外，雌激素在骨骼肌細(xì)胞上有直接的作用靶點(diǎn)，并對(duì)體內(nèi)蛋白的合成有調(diào)節(jié)作用[6]。IGF-1重要與骨骼肌細(xì)胞的增殖有關(guān)，并且對(duì)維持骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的功效有重要作用；生長(zhǎng)激素能夠增進(jìn)骨骼肌細(xì)胞的增殖，但對(duì)骨骼肌力量的改善沒(méi)有太大作用[7]。通過(guò)刺激蛋白的合成，胰島素對(duì)骨骼肌纖維細(xì)胞量的維持有重要作用，肌少癥患者，特別是肥胖型肌少癥，大多存在胰島素抵抗。1.2運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元退化運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元是維持機(jī)體運(yùn)動(dòng)功效的基礎(chǔ)，有數(shù)據(jù)顯示：大概25%的肌少癥患者明顯存在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化并且有神經(jīng)芽性生長(zhǎng)進(jìn)行代償，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生物活性的退化是重要問(wèn)題[8]。近來(lái)的研究證明，老年小鼠與年輕小鼠相比失神經(jīng)支配的神經(jīng)-肌肉節(jié)點(diǎn)明顯增加，特別是在趾長(zhǎng)伸肌腱等Ⅱ型肌纖維中，值得注意的是：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元在脊髓中的失神經(jīng)支配區(qū)域并沒(méi)有增大，表明可能是軸突的減少而不是神經(jīng)元本身的問(wèn)題[9]。1.3線粒體功效障礙隨著年紀(jì)的增加，線粒體的質(zhì)量和數(shù)量也會(huì)逐步下降；線粒體生物活性在健康老年人中被證明與ATP的合成、O2的消耗和行走速度親密有關(guān)[10]，線粒體的減少可造成行走速度的減少，因此有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)把行走速度也納入肌少癥的界定原則。線粒體的重要作用重要體現(xiàn)在能量的供應(yīng)、維持氧化-還原平衡和蛋白的合成起調(diào)節(jié)作用，對(duì)維持骨骼肌細(xì)胞的生物活性有非常重要的作用[11]；另外，其功效還與長(zhǎng)久慢性炎癥有關(guān)聯(lián)，線粒體能夠通過(guò)對(duì)氧化物、NF-κB通路和ATP的調(diào)節(jié)進(jìn)而介導(dǎo)體內(nèi)的炎癥水平和骨骼肌細(xì)胞的自噬水平[12]。1.4長(zhǎng)久低水平炎癥隨著年紀(jì)的增加骨骼肌細(xì)胞生成減慢、凋亡加緊，打破骨骼肌細(xì)胞代謝平衡逐步引發(fā)骨骼肌萎縮，這也是炎癥調(diào)節(jié)因子逐步釋放的一種過(guò)程，這些因子可克制蛋白合成、加速降解，并且能夠直接作用于骨骼肌細(xì)胞，加速骨骼肌細(xì)胞的凋亡[13]；炎癥因子能夠刺激和上調(diào)炎癥信號(hào)通路如NF-κB和JAK-STAT通路，并最后活化骨骼肌泛素-自噬系統(tǒng)[14]。長(zhǎng)久的炎癥含有雙向的促炎作用，隨骨骼肌逐步破壞而釋放的炎癥因子不僅能夠增加炎癥因子的體現(xiàn)并且能夠克制抗炎因子如IL-10的體現(xiàn)；研究發(fā)現(xiàn)TNF-α、IL-6和C反映蛋白等幾個(gè)特殊的炎癥因子在炎癥造成的肌少癥中發(fā)揮重要作用[12]。1.5蛋白質(zhì)、維生素D（VitaminD）和抗氧化營(yíng)養(yǎng)物等營(yíng)養(yǎng)因子代謝失調(diào)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)局限性和營(yíng)養(yǎng)吸取障礙均可引發(fā)骨骼肌萎縮；在眾多營(yíng)養(yǎng)因子中VitaminD、蛋白質(zhì)和抗氧化物與肌少癥有親密的聯(lián)系。老年人普通會(huì)有一定程度的蛋白合成障礙、VitaminD攝取能力下降和體內(nèi)活性氧簇（ROS）的堆積。VitaminD被認(rèn)為與肌鈣蛋白的合成和免疫應(yīng)答有關(guān)[15]；Pludowski等[16]發(fā)現(xiàn)VitaminD對(duì)體內(nèi)Ca2+的調(diào)節(jié)含有協(xié)同作用，VitaminD的缺少會(huì)造成骨軟化病和肌肉疾病；另外VitaminD的充足供應(yīng)可減少骨骼肌細(xì)胞的自噬水平和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的體現(xiàn)[17]。蛋白的攝入被認(rèn)為是通過(guò)維持氨基酸介導(dǎo)的雷帕霉素復(fù)合物1（mTORC1）的合成代謝來(lái)完畢對(duì)骨骼肌蛋白合成的調(diào)控作用，下調(diào)mTORC1的活性能夠克制Akt、mTOR、p70S6K和rpS6的磷酸化并減少骨骼肌蛋白的活性[18]。正常狀況下，氧化機(jī)制與抗氧化機(jī)制在體內(nèi)維持動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；而抗氧化機(jī)制發(fā)揮作用離不開(kāi)從飲食中獲取的VitaminE、VitaminC和胡蘿卜素等；在老年人群中ROS在體內(nèi)的堆積造成的氧化應(yīng)激可能是引發(fā)骨骼肌細(xì)胞數(shù)量和功效下降的一種重要因素。2miRNAs的生物學(xué)特性miRNA是長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈小RNA分子；初始miRNA（pre-miRNA）被核酸內(nèi)切酶Ⅲ-Drosha及其輔助子DGCR8加工復(fù)合物識(shí)別、并加工形成長(zhǎng)60~75個(gè)核苷酸的前體miRNA（pri-miRNA），pri-miRNA被核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（exportin-5）轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，被第二個(gè)核酸內(nèi)切酶Ⅲ-Dicer蛋白識(shí)別、加工形成約22個(gè)核苷酸的單鏈成熟miRNA，功效成熟的miRNA結(jié)合RISC復(fù)合物識(shí)別目的mRNA并進(jìn)行部分堿基配對(duì)，造成目的mRNA降解和翻譯終止；miRNA即通過(guò)此過(guò)程發(fā)揮其調(diào)控作用，miRNA重要通過(guò)與靶基因的3’端非翻譯區(qū)（3’-UTR）的結(jié)合來(lái)體現(xiàn)[19]；隨著越來(lái)越多的miRNA被發(fā)現(xiàn)，它們?cè)谏飳W(xué)中的作用越來(lái)越受到重視，miRNA的調(diào)控網(wǎng)重要涉及轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，但是miRNA、mRNA與它們?cè)斐杉膊〉木唧w分子機(jī)制和治療方略之間的關(guān)系仍然不是很清晰。miRNA調(diào)控著大量的靶標(biāo)基因，現(xiàn)在的研究證明miRNA的調(diào)控作用非常復(fù)雜，一種miRNA能有數(shù)以百計(jì)的靶基因，同時(shí)一種mRNA也可能被多個(gè)miRNA調(diào)控。對(duì)miRNA的研究已經(jīng)涉及腫瘤、心血管疾病、免疫性疾病和代謝性疾病等各臨床疾病，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究也日漸進(jìn)一步，miRNA對(duì)骨骼肌細(xì)胞代謝平衡的調(diào)節(jié)作用逐步被發(fā)現(xiàn)。3miRNA在肌少癥中的調(diào)控作用特異性的在骨骼肌中體現(xiàn)的miRNA被稱(chēng)為肌肉特異性miRNA（myomiR），myomiR家族重要涉及miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206、miR-208a、miR-208b、miR-486和miR-499等，是參加骨骼肌細(xì)胞增殖、分化和凋亡的重要miRNA，myomiR體現(xiàn)障礙會(huì)造成不同的生理、病理狀態(tài)。并不是全部的myomiR都只在骨骼肌細(xì)胞中體現(xiàn)，myomiR也在其它組織中呈低體現(xiàn)，但重要作用還是在肌肉組織。myomiR并不是唯一在骨骼肌中體現(xiàn)的miRNA，其它miRNA如miR-431、miR-221和miR-222等都能夠參加肌骨骼肌細(xì)胞的調(diào)控，因此，miRNA對(duì)骨骼肌細(xì)胞的調(diào)控是多通路，互相交叉、互相作用的。miR-1重要通過(guò)mTOR信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)對(duì)MyoD1蛋白體現(xiàn)水平的調(diào)控，而miR-1也能夠直接作用與MyoD1蛋白對(duì)肌肉生長(zhǎng)克制素（MSTN）進(jìn)行克制[20]。miR-1與某些靶標(biāo)之間能夠互相影響，如miR-1能夠提高靶標(biāo)MEF2的體現(xiàn)水平，MEF2也會(huì)上調(diào)miR-1的體現(xiàn)水平[21]；而涉及骨骼肌生長(zhǎng)發(fā)育和代謝平衡的IGF-1能夠通過(guò)IGF1-Akt-FOXO3-miR-1軸調(diào)控miR-1的體現(xiàn)。miR-1和miR-206可通過(guò)控制6-磷酸葡萄糖脫氫酶（G6PD）實(shí)現(xiàn)對(duì)肌肉氧化水平和代謝平衡的調(diào)控，另外，miR-1和miR-206能夠誘導(dǎo)MEF2C的體現(xiàn)，增進(jìn)成肌細(xì)胞分化，也能夠直接促進(jìn)骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖、分化[22]。miR-133a/b在肌肉中的體現(xiàn)作用品有雙向性，miR-133a/b能夠通過(guò)對(duì)MAPK通路和下游的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1（FGFR1）和蛋白磷酸酶2A催化亞單位（PP2AC）進(jìn)行雙向調(diào)控，增進(jìn)或克制成肌細(xì)胞的分化[20]；Dai等[23]發(fā)現(xiàn)miR-133a基因敲除的小鼠，體現(xiàn)出中央核肌病、線粒體功效障礙和肌纖維形態(tài)的變化，最后骨骼肌細(xì)胞逐步凋亡；miR-208a、miR-208b和miR-499共同被編碼在MYH6、MYH7和MYH7B這三個(gè)肌球蛋白基因上，它們共同對(duì)肌球蛋白含量、肌纖維形態(tài)和肌肉的功效進(jìn)行調(diào)控，miR-208b和miR-499能夠共同調(diào)控克制骨骼肌細(xì)胞增殖的靶標(biāo)絲裂原活化蛋白激酶6（MAPK6）和MSTN[24]；另外，miR-208b和miR-499能夠通過(guò)刺激MYH7和MYH7B的體現(xiàn)，活化雌激素有關(guān)受體γ，增進(jìn)I型肌纖維增殖[25]。miR-486對(duì)骨骼肌細(xì)胞的作用重要是增進(jìn)其增殖，miR-486通過(guò)直接作用于靶標(biāo)Pax7增進(jìn)肌干細(xì)胞分化，然而miR-486的異常體現(xiàn)會(huì)克制肌干細(xì)胞分化的能力，但miR-486的過(guò)體現(xiàn)能夠提高骨骼肌的力量[26]。MicroRNA與肌肉減少癥發(fā)病機(jī)制的關(guān)系總結(jié)，見(jiàn)圖1。4總結(jié)與展望肌少癥作為一種新認(rèn)識(shí)的老年綜合征，發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，其診療原則現(xiàn)在在國(guó)際上尚未達(dá)成一致，主流觀點(diǎn)認(rèn)為可從骨骼肌質(zhì)量和力量?jī)煞矫鎭?lái)界定。miRNA廣泛參加骨骼肌細(xì)胞代謝通路中，特別是myomiR家族對(duì)調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞的代謝平衡發(fā)揮重要作用，myomiR家族重要在骨骼肌中體現(xiàn)，隨著肌少癥發(fā)生、發(fā)展全過(guò)程，那么與否能夠?qū)yomiR家族出現(xiàn)持續(xù)、異常的體現(xiàn)作為診療肌少癥的一種參考指標(biāo)[27]，這需要對(duì)myomiR家族及其它有關(guān)miRNA的功效做進(jìn)一步的研究。營(yíng)養(yǎng)支持療法和長(zhǎng)久康復(fù)鍛煉是現(xiàn)在治療肌少癥的重要方案，其它治療手段涉及激素替代療法、抗炎和抗氧化治療等；如果肌少癥患者在中青年時(shí)期獲得一種比較高的骨骼肌峰值，肌少癥的患病率與否可能下降？這是值得思考的問(wèn)題。Matsuzaka等[28]發(fā)現(xiàn)，對(duì)骨骼肌受傷的小鼠局部注射miR-1、miR-133和miR-206能夠上調(diào)生肌因子MyoD1、myogenin和Pax7的體現(xiàn)提高骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞的分化能力，這表明運(yùn)用miRNA調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞增殖、分化和凋亡機(jī)制，增進(jìn)骨骼肌細(xì)胞再生、克制提前凋亡，可能為肌少癥的治療提供一種全新的辦法。參考文獻(xiàn)[1]CesariM，NobiliA，VitaleG.Frailtyandsarcopenia：fromtheorytoclinicalimplementationandpublichealthrelevance[J].EuropeanJournalofInternalMedicine，，35：1-9.[2]ChenLK，LeeWJ，PengLN，etal.RecentAdvancesinSarcopeniaResearchinAsia：UpdatefromtheAsianWorkingGroupforSarcopenia[J].JAmMedDirAssoc，，17（8）：e761-767.[3]ZhonghanLi，TariqMR.TherapeutictargetingofmicroRNAs：currentstatusandfuturechallenges[J].NatureReviewsDrugDiscovery，，13（8）：622-638.[4]McgregorRA，PoppittSD，CameronsmithD.RoleofmicroRNAsintheage-relatedchangesinskeletalmuscleanddietorexerciseinterventionstopromotehealthyaginginhumans[J].AgeingResearchReviews，，17（9）：25-33.[5]MorleyJE，MalmstromTK.Frailty，sarcopenia，andhormones[J].Endocrinology&MetabolismClinicsofNorthAmerica，，42（2）：391-405.[6]OgawaS，YakabeM，AkishitaM.Age-relatedsarcopeniaanditspathophysiologicalbases[J].Inflammation&Regeneration，，36（1）：17.[7]RodriguezJ，VernusB，ChelhI，etal.Myostatinandtheskeletalmuscleatrophyandhypertrophysignalingpathways[J].Cellular&MolecularLifeSciencesCmls，，71（22）：4361-4371.[8]DreyM，GroschC，NeuwirthC，etal.TheMotorUnitNumberIndex（MUNIX）insarcopenicpatients[J].ExpGerontol，，48（4）：381-384.[9]RudolfR，KhanMM，LabeitS，etal.Degenerationofneuromuscularjunctioninageanddystrophy[J].FrontiersinAgingNeuroscience，，6：99.[10]CoenPM，JubriasSA，DistefanoG，etal.Skeletalmusclemitochondrialenergeticsareassociatedwithmaximalaerobiccapacityandwalkingspeedinolderadults[J].JournalsofGerontology，，68（4）：447-455.[11]MarzettiE，CalvaniR，CesariM，etal.Mitochondrialdysfunctionandsarcopeniaofaging：fromsignalingpathwaystoclinicaltrials[J].IntJBiochemCellBiol，，45（10）：2288-2301.[12]FanJ，KouX，YiY，etal.MicroRNA-RegulatedProinflammatoryCytokinesinSarcopenia[J].MediatorsofInflammation，：1-9.[13]WhiteJP，PuppaMJ，GaoS，etal.MusclemTORC1suppressionbyIL-6duringcancercachexia：aroleforAMPK.[J].AmJPhysiolEndocrinolMetab，，304（10）：E1042-E1052.[14]McintireKL，ChenY，SoodS，etal.Acuteuremiasuppressesleucine-inducedsignaltransductioninskeletalmuscle[J].KidneyInternational，，85（2）：374-382.[15]BouillonR，GielenE，VanderschuerenD.VitaminDreceptorandvitaminDactioninmuscle[J].Endocrinology，，155（9）：3210-3213.[16]PludowskiP，HolickMF，PilzS，etal.VitaminDeffectsonmusculoskeletalhealth，immunity，autoimmunity，cardiovasculardisease，cancer，fertility，pregnancy，dementiaandmortality-areviewofrecentevidence[J].AutoimmunityReviews，，12（10）：976-989.[17]CegliaL，NiramitmahapanyaS，DaSMM，etal.ArandomizedstudyontheeffectofvitaminD-supplementationonskeletalmusclemorphologyandvitaminDreceptorconcentrationinolderwomen[J].JournalofClinicalEndocrinology&Metabolism，，98（12）：E1927-E1935.[18]MargolisLM，RivasDA，MariaB，etal.ProlongedCalorieRestrictionDownregulatesSkeletalMusclemTORC1SignalingIndependentofDietaryProteinIntakeandAssociatedmicroRNAExpression[J].FrontiersinPhysiology，，7（413）.[19]DalmayT.MechanismofmiRNA-mediatedrepressionofmRNAtranslation[J].EssaysinBiochemistry，，54：29.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