我校张策教授团队在国际顶级期刊《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》发表膈肌和胫骨前肌差异性老化及机制研究的原创性研究成果

近日，我校生理学系/细胞生理学教育部重点实验室张策教授团队在老年医学国际顶级期刊《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》（IF=9.40，老年病学与肌少症领域排名第一）以“原创论著”形式发表了“A Novel Research Paradigm for Sarcopenia of Limb Muscles: Lessons From the Perpetually Working Diaphragm's Anti-Aging Mechanisms”。博士生李恩惠为第一作者，张策教授为主通讯作者。

四肢肌（运动肌）与膈肌同属于骨骼肌，具有相同的发育过程、组织结构、代谢样式、神经支配、调控方式等。但由于执行不同的功能，形成了不同的功能模式。运动肌负责完成姿势、运动过程，受意识（源于皮层中枢）支配，完成各种运动（随意运动），而且呈现运动与静息的间歇性过程，即间歇型的功能模式。但膈肌由于完成通气功能，其节律性收缩和舒张伴随着整个生命过程，永不停歇，像生命中的永动机，即永不停歇型的功能模式。因此，四肢肌与膈肌虽然源于同一种组织，但基于执行的功能不同，形成了不同的工作模式。有鉴于此，一个符合逻辑的推断是，四肢肌与膈肌必定具有不同的表型特征。

老化肌少症是指随老化进程，老年人肌肉萎缩、肌力和肌肉功能逐渐下降，其引发的最重要的并发症是骨折、及由此继发的多种病变，这是老年人失能、生活质量下降，及影响寿命的最严重的问题，而所有这些问题的原因在于四肢肌的老化。因此，肌少症的研究几乎都聚焦于四肢肌，而同属于骨骼肌的膈肌虽有报道，但只有部分零散资料，且以往膈肌的研究资料都是基于对膈肌组织结构、功能特征的观察，以类同于四肢肌研究的视角，探索膈肌自身的老化过程及机制。而基于四肢肌与膈肌进行对比研究，并寻找其表型差异，尤其是从膈肌的永动的工作模式探索抗肌老化特征的研究则从未有过。

本研究发现老年小鼠四肢肌功能显著减退，而膈肌的肌肉结构和肌力未明显改变，表明肌肉的老化过程存在异质性，膈肌存在抗老化的内在机制，延缓了老化过程肌肉结构、肌肉质量及肌力的退行性改变。老化过程中，膈肌和胫骨前肌转录水平存在差异，共筛选出61个差异表达的关键基因，在四肢肌表达上调或下调，而膈肌的表达无显著差异，包括编码细胞外基质的基因、Irs2、Dkk3、Smox等。这些基因参与氧化应激、蛋白代谢、免疫调控、胞外基质等不同过程，可能在四肢肌老化中发挥重要作用。Smox（编码精胺氧化酶）是其中之一，敲低Smox显著加速肌肉老化，过表达Smox延缓肌肉老化。Smox调节胫骨前肌中亚精胺的表达水平，改善线粒体质量控制和功能，进而延缓四肢肌老化。

本研究的创新性在于，探索膈肌与四肢肌的表型差异，通过揭示膈肌永动模式的内源性抗老化机制，有助于理解四肢肌肌少症发生发展，为延缓、改善肌少症提供新的理论依据与新的思路，从而为肌少症研究领域提供一种新的研究范式。

（图文/李恩惠）