看！杭州市中医院揭秘神奇中药汤剂如何激活小鼠肌肉活力

骨骼肌减少症是一种慢性、全身性的骨骼肌病变，其特征为肌肉质量、力量及功能的逐步衰退。该病症主要导致功能退化、跌倒、长期卧床乃至死亡等不良后果，多见于老年人群，是一种随年龄增长而发展的疾病。随着全球人口老龄化的加剧，骨骼肌减少症已成为一种广泛影响个体健康和生活质量的疾病，并对患者家庭及社会造成了巨大的经济负担。因此，探究骨骼肌减少症的发病机制，并研发有效、经济、安全的治疗方法，对于提升人类健康水平具有深远的社会意义和实际益处。

归芪壮筋汤（GQZJD）作为一种经过批准的医院处方，在临床应用中已有多年的实践基础，且证实对于肌少症具有显著的治疗效果。尽管如此，该处方在治疗肌少症过程中的潜在作用机制尚未完全明确。

近日，一篇名为“Gui Qi Zhuang Jin Decoction ameliorates mitochondrial dysfunction in sarcopenia mice via AMPK/PGC-1α/Nrf2 axis revealed by a metabolomics approach”的论文揭示了GQZJD对改善肌少症小鼠线粒体功能障碍的相关作用。

图1 论文首页

GQZJD改善肌少症小鼠的行为学变化

实验开始前，各组小鼠体重无显著差异。肌少症模型组小鼠体重相较于对照组显著降低（p<0.05）。与肌少症组对比，GQZJD-H组和GQZJD-M组小鼠在42-70天期间体重呈现增加趋势，GQZJD干预显著促进了d-半乳糖致衰老小鼠体重的恢复，达到正常水平（p<0.05）（图2B）。此外，d-半乳糖诱发的肌少症小鼠体重及腓肠肌肌肉率与对照组相比均有所下降，GQZJD给药能够逆转此现象（p<0.05）（图2C、D）。

行为实验结果显示，与对照组小鼠相比，d-半乳糖诱导显著降低了肌肉耐力和握力（p<0.05）。然而，GQZJD干预显著恢复了d-半乳糖诱发的衰老小鼠的肌肉耐力和抓力至正常水平（p<0.05），表明GQZJD干预有效提高了d-半乳糖诱发的肌少症小鼠的运动能力（图2C-G）。

图2 GQZJD 改善肌肉减少症小鼠的行为变化

GQZJD减轻肌少症小鼠腓肠肌组织病理及氧化应激

HE染色结果显示，与对照组相比，肌少症组小鼠腓肠肌纤维局部出现松弛现象，纤维基质宽度增加。经GQZJD处理后，d-半乳糖诱导的肌少症小鼠肌纤维基质宽度减小，腓肠肌纤维排列得到改善。透射电镜（TEM）结果显示，对照组小鼠肌纤维结构完整，排列紧密。肌少症组肌纤维排列紊乱，而GQZJD处理能够改善肌纤维排列紊乱状况，并降低脂质过氧化物降解产物MDA的含量（p<0.05）。同时，肌少症组小鼠血清中SOD和GSH-Px活性显著降低（p<0.05）。相较于肌少症组，GQZJD-H组和GQZJD-M组的SOD和GSH-PX活性有所上升（p<0.05）。以上结果提示GQZJD能够减轻肌少症小鼠在d-半乳糖诱发的损伤过程中氧化应激的反应。

图3 GQZJD 改善肌肉减少症小鼠的病理和氧化应激

GQZJD对线粒体功能障碍及能量代谢的影响

通过对腓肠肌肌纤维微结构的透射电镜观察，研究发现与对照组相比，肌少症组肌纤维呈现线粒体肿胀、嵴断裂、溶解甚至消失、自噬现象，以及肌原纤维扭曲排列等异常情况。在GQZJD-H、GQZJD-M、GQZJD-l组中，腓肠肌肌纤维表现出不同程度的改善（图4A）。

膜电位（JC-1）测定试剂盒结果显示GQZJD部分提升了膜电位水平（图4B）。同时，GQZJD显著降低了腓肠肌中的mtROS含量（图4C）。研究通过进一步检测丙二醛（MDA）含量，发现肌肉减少症组MDA含量显著升高，而GQZJD干预后MDA含量显著降低（图4D）。此外，GQZJD促进了能量ATP的生成（图4E）。

人8-羟基-2-脱氧鸟苷（8-OH-dG）酶联免疫吸附试剂盒检测结果显示，GQZJD能够降低DNA的氧化损伤（图4F）。免疫荧光结果显示，肌肉减少症组DRP1蛋白水平显著升高，导致线粒体损伤。GQZJD能够降低并正常化DRP1蛋白的表达（图4G）。另外，肌肉减少症组的线粒体DNA（mtDNA）拷贝数受损，而GQZJD能够逆转这一损伤现象（图4H）。

图4 GQZJD对线粒体能量代谢的影响

GQZJD血清代谢组学分析

PCA评分结果揭示，在ESI+与ESI-模式下，对照组、肌少症组以及GQZJD组之间的分离趋势更为显著（图5A、B）。研究通过构建PLS-DA与OPLS-DA模型，以探索差异代谢物。PLS-DA模型分析显示，在ESI+模式下，200次置换检验的截距值为R2=0.8533，Q2=-0.3319；而在ESI-模式下，截距值为R2=0.8559，Q2=-0.0212（图5C、D）。OPLS-DA模型分析结果指出，在ESI+模式下，200次置换检验的截距值为R2=0.82，Q2=−0.3985；在ESI-模式下，截距值为R2=0.8673，Q2=−0.1686（图5E、F）。为可视化各代谢物浓度，研究采用层次聚类热图分析，图中各彩色单元格代表相应代谢物的浓度值。数据分析显示，数据明显聚类为对照组与肌少症组，二者界限清晰（图5G）。差异表达基因（DEG）的分布情况显示：在ESI+模式下，d-半乳糖诱导的肌少症小鼠中有19个基因上调，53个基因下调；而在ESI-模式下，有50个基因上调，53个基因下调（图5H）。以上结果证实了模型构建的成功，差异代谢物显著，且GQZJD给药能够逆转肌少症组紊乱的代谢物状态。

图5 GQZJD（n = 6）血清代谢组学分析

GQZJD对肌少症小鼠AMPK/PGC-1α/Nrf2轴的影响

为进一步探究GQZJD保护作用的潜在机制，研究通过分子对接技术发现，GQZJD中的27种IAIBs能够与AMPK蛋白有效结合，进而激活AMPK。GQZJD处理恢复了AMPK mRNA水平及p-AMPK蛋白水平的降低（图6B、F）。

GQZJD对AMPK的激活作用可进一步触发下游调控因子PGC-1α的活性。通过RT-qPCR和Western blot分析，结果显示，与肌少症组相比，GQZJD显著增加了PGC-1α的mRNA和蛋白质表达（图6C、G）。此外，GQZJD还提升了PGC-1α下游蛋白Nrf2和HO-1的mRNA及蛋白质水平（图6）。

综上所述，GQZJD通过激活AMPK并增强AMPK磷酸化，以及提高PGC-1α、Nrf2和HO-1的mRNA和蛋白质表达，表明其可能通过AMPK/PGC-1α/Nrf2信号轴介导肌少症小鼠的线粒体功能障碍保护作用。

图6 GQZJD 对肌肉减少症小鼠 AMPK/PGC-1α/Nrf2轴的影响

结论

总之，GQZJD能够提升小鼠的活动能力，增加腓肠肌的质量及肌力，有效缓解由d-半乳糖引起的肌肉减少症。此外，GQZJD治疗能够减轻线粒体功能障碍，促进线粒体能量代谢过程。该研究为深入探讨GQZJD治疗肌肉减少症的机制提供了新的策略，并为该药物的临床应用提供了坚实的理论依据。

参考文献：

Wang D, Qi W, Mao X, Zhang Y, Miao Z, Zhu C, Shao Y, Ge G, Zhang W, Jin H, Zhu H, Pan H. Gui Qi Zhuang Jin Decoction ameliorates mitochondrial dysfunction in sarcopenia mice via AMPK/PGC-1α/Nrf2 axis revealed by a metabolomics approach. Phytomedicine. 2024 Oct;133:155908. doi: 10.1016/j.phymed.2024.155908