《Cellular and Molecular Life Sciences》：Dietary advanced glycation end-products exacerbate sarcopenia onset by activating apoptosis through PRMT1-mediated CRTC3 arginine methylation
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为探究饮食晚期糖基化终末产物（AGEs）加剧肌肉减少症（sarcopenia）的分子机制，研究人员建立 sarcopenia 动物模型开展研究。结果发现 AGEs 通过激活 PRMT1 - CRTC3 - FOXO3a - Bax 通路诱导细胞凋亡，加重 sarcopenia。该研究为 sarcopenia 治疗提供潜在靶点。
在人口老龄化加剧的当下，肌肉减少症成为困扰老年人健康的一大难题。它表现为骨骼肌质量和功能的进行性下降，不仅严重影响老年人的活动能力和生活质量，还大幅增加了跌倒、骨折甚至死亡的风险。目前，针对肌肉减少症的治疗手段有限，药物治疗尚处于探索阶段，其背后的分子机制也未完全明晰。而饮食因素对肌肉减少症的影响逐渐受到关注，其中晚期糖基化终末产物（AGEs）在体内的积累与肌肉减少症的发生发展密切相关，但具体机制却不清楚。
为了揭开这层面纱，江西省人民医院的研究人员展开了深入研究。他们通过给 C57BL/6 小鼠喂食富含 AGEs 的饮食，成功建立了肌肉减少症动物模型。研究发现，AGEs 会加速小鼠肌肉减少症的发病进程，引发肌肉细胞凋亡。
在这个过程中，蛋白质精氨酸甲基转移酶 1（PRMT1）起着关键作用。PRMT1 催化 CREB 调节转录共激活因子 3（CRTC3）在 R534 位点精氨酸甲基化，激活 CRTC3。激活后的 CRTC3 与叉头盒 O3a（FOXO3a）协同作用，促进促凋亡蛋白 Bax（BCL2 相关 X 蛋白）基因的转录，启动 Bax 下游信号通路，导致肌肉细胞凋亡和肌肉萎缩。
进一步研究表明，抑制 PRMT1 可以阻止 CRTC3 甲基化，抑制 Bax 介导的凋亡信号。在体内实验中，使用 PRMT1 和 Bax 抑制剂治疗，能够显著减轻 AGEs 诱导的小鼠肌肉减少症症状。
这项研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上，意义重大。它揭示了 AGEs 加剧肌肉减少症的新机制，为开发治疗肌肉减少症的新策略提供了潜在靶点，有望为广大肌肉减少症患者带来新的希望。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：动物实验，选取 C57BL/6J 小鼠构建肌肉减少症模型；蛋白质组学分析，利用 iTRAQ 技术鉴定差异表达蛋白；免疫共沉淀（Co - IP），研究蛋白质之间的相互作用；染色质免疫沉淀（ChIP），检测蛋白与基因启动子的结合情况；细胞实验，培养 C2C12 细胞进行转染和相关处理 。
下面来看具体的研究结果：
- HAGE 饮食加剧小鼠肌肉减少症发病：给 8 周龄 C57BL/6 小鼠喂食高 AGE 饮食（HAGE）24 周后，通过监测非空腹血糖、糖化血红蛋白（HbA1c）水平，检测血清和骨骼肌组织中 AGEs 含量，以及进行握力测试、转棒实验和测定肌肉质量 / 体重比等实验，发现 HAGE 组小鼠血糖和 HbA1c 水平更高，肌肉功能更差，肌肉质量指数更低，骨骼肌组织出现明显损伤，表明 HAGE 饮食诱导了小鼠肌肉减少症的发生。
- PRMT1 和关键凋亡分子在 HAGE 诱导的肌肉减少症小鼠中显著升高：对小鼠骨骼肌进行蛋白质组学分析，发现 HAGE 喂养的小鼠骨骼肌中有 317 个差异表达蛋白（DEPs），其中 PRMT1、RAGE 以及内在凋亡途径的关键蛋白如 Bax、Apaf1、Caspase 3 等显著上调。通过 Western blot 验证，结果与蛋白质组学数据一致。
- PRMT1 和关键凋亡分子在 AGE - BSA 处理的成肌细胞中显著升高：用不同浓度 AGE - BSA 处理 C2C12 细胞，发现 PRMT1、CRTC3、Bax 等蛋白表达呈剂量依赖性增加，USP2 和 YTHDF3 表达逐渐降低，表明这些蛋白受 AGEs 直接调控。
- 抑制 PRMT1 可预防 HAGE 喂养小鼠的肌肉减少症发生：使用 PRMT1 抑制剂 TCE5003 和 I 型 PRMT 抑制剂 MS023 处理 HAGE 喂养的小鼠，发现虽然药物不影响 AGEs 积累，但能显著改善小鼠的肌肉功能和肌肉质量指数，增加肌肉纤维大小，减少结缔组织积累，表明抑制 PRMT1 可预防肌肉减少症发生。
- CRTC3 和关键凋亡分子的蛋白水平依赖于 PRMT1：建立 ControlOE 和 PRMT1OE 细胞系，进行蛋白质组学分析，发现 PRMT1 过表达导致 206 个蛋白差异表达，其中 CRTC3、Bax 等凋亡相关蛋白上调。通过 Annexin V - FITC/PI 染色发现 PRMT1OE 细胞凋亡增加。建立 ControlKD 和 PRMT1KD 细胞系，发现 PRMT1 缺失不能增加 CRTC3、Bax 等蛋白水平，表明 PRMT1 敲低不能诱导 AGE - BSA 处理的 C2C12 细胞凋亡。
- PRMT1 在体内外使 CRTC3 甲基化：通过免疫沉淀（IP）实验发现 PRMT1 与 CRTC3 结合，且只有 PRMT1 能使 CRTC3 发生不对称二甲基化（ADMA）修饰。体外甲基化实验确定 PRMT1 甲基化 CRTC3 的 R534 位点。
- CRTC3 和 FOXO3a 协同调节 BAX 基因表达：敲低 CRTC3 可降低 BAX 基因表达，ChIP 实验表明 CRTC3 特异性富集在 BAX 基因启动子区域。通过 IP 和质谱分析发现 CRTC3 与 FOXO3a 相互作用，且这种相互作用依赖于 AGE - BSA 处理和 PRMT1 介导的甲基化。抑制 PRMT1 可减少 CRTC3 和 FOXO3a 与 BAX 基因启动子的结合，降低 BAX 基因表达。
- 抑制 Bax 可阻断 AGE - BSA 诱导的细胞凋亡并预防 HAGE 喂养小鼠的肌肉减少症发生：使用 Bax 抑制剂 BAI1 处理 AGE - BSA 处理的细胞，发现能抑制 Apaf1 表达和 Caspase 3、Caspase 7、Caspase 9 的激活。在 HAGE 喂养的小鼠中，BAI1 处理可部分改善肌肉功能和肌肉质量指数，增加肌肉纤维大小，减少结缔组织积累，表明抑制 Bax 可预防肌肉减少症发生。
研究结论和讨论部分表明，该研究揭示了 AGEs 通过 PRMT1 介导的 CRTC3/FOXO3a/Bax/Caspases 信号通路促进细胞凋亡和肌肉降解，从而加剧肌肉减少症发病的机制。虽然研究取得了重要进展，但仍存在一些问题，如 AGEs 对 PRMT1 表达的调控方式以及 HAGE 饮食对肌肉减少症的影响是否可逆等。未来需要进一步研究，为肌肉减少症的治疗提供更深入的理论依据和更有效的治疗策略。
