Science子刊：脑部炎症会在感染后引发肌肉无力

圣路易斯华盛顿大学医学院的研究揭示了脑部炎症如何引发多种疾病的极度肌肉无力，包括病毒感染、细菌感染和阿尔茨海默病。这项在果蝇和小鼠身上进行的研究还发现了阻断这一过程的方法，这可能对治疗或预防有时与炎症性疾病(包括细菌感染、阿尔茨海默病和长冠状病毒病)相关的肌肉萎缩产生影响。

　　

感染和神经退行性疾病会引起脑部炎症。但由于未知的原因，患有脑部炎症的患者往往会出现肌肉问题，这些问题似乎与中枢神经系统无关。现在，圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员揭示了脑部炎症如何释放一种特定的蛋白质，这种蛋白质从大脑传播到肌肉，并导致肌肉功能丧失。

这项在果蝇和小鼠身上进行的研究还发现了阻断这一过程的方法，这可能对治疗或预防有时与炎症性疾病(包括细菌感染、阿尔茨海默病和长冠状病毒病)相关的肌肉萎缩产生影响。

这项研究发表在7月12日的《科学免疫学》杂志上。

“我们对了解与一些常见疾病相关的深层肌肉疲劳感兴趣，”资深作者、发育生物学副教授亚伦·约翰逊博士说。“我们的研究表明，当我们生病时，来自大脑的信使蛋白会通过血液流动，降低骨骼肌的能量水平。这不仅仅是因为我们感觉不舒服而缺乏运动的动力。这些过程降低了骨骼肌的能量水平，降低了正常运动和功能的能力。”

为了研究脑部炎症对肌肉功能的影响，研究人员模拟了三种不同类型的疾病——大肠杆菌感染、SARS-CoV-2病毒感染和阿尔茨海默氏症。当大脑接触到这些疾病的炎症蛋白时，一种叫做活性氧的有害化学物质就会积累起来。活性氧使脑细胞产生一种叫做白细胞介素-6 (IL-6)的免疫相关分子，这种分子通过血液在全身传播。研究人员发现，小鼠体内的IL-6和果蝇体内相应的蛋白质减少了肌肉线粒体(细胞的能量工厂)的能量产生。

约翰逊说:“大脑中含有新冠病毒相关蛋白的果蝇和小鼠表现出运动功能下降——果蝇没有像它们应该的那样爬升，而小鼠也没有像对照组小鼠那样跑得好或跑得多。”“当大脑暴露于细菌相关蛋白和阿尔茨海默病淀粉样蛋白时，我们发现肌肉功能也受到了类似的影响。我们也看到有证据表明这种影响会变成慢性的。在我们的实验中，即使感染很快被清除，肌肉性能下降的情况也会持续许多天。”

约翰逊和佛罗里达大学的合作者以及第一作者杨硕博士(他是约翰逊实验室的博士后研究员)认为，同样的过程可能与人类有关。例如，已知细菌性脑感染脑膜炎会增加IL-6水平，并可能与某些患者的肌肉问题有关。在COVID-19患者中，尸检时在大脑中发现了炎症性SARS-CoV-2蛋白，许多长期COVID-19患者在最初感染清除后很久仍报告极度疲劳和肌肉无力。阿尔茨海默病患者也表现出血液中IL-6水平升高以及肌肉无力。

这项研究确定了预防或治疗与脑部炎症有关的肌肉无力的潜在目标。研究人员发现，IL-6激活了肌肉中所谓的JAK-STAT通路，这就是导致线粒体能量产生减少的原因。美国食品和药物管理局已经批准的几种治疗其他疾病的药物可以阻断这一途径。JAK抑制剂以及几种针对IL-6的单克隆抗体已被批准用于治疗各种类型的关节炎和其他炎症状况。

约翰逊说:“我们不确定为什么大脑会产生一种蛋白质信号，这种蛋白质信号会对多种不同疾病的肌肉功能造成如此大的损害。”“如果我们想推测这一过程在人类进化过程中一直伴随着我们的可能原因，尽管它会造成损害，它可能是大脑在对抗疾病时将资源重新分配给自身的一种方式。我们需要更多的研究来更好地理解这一过程及其对全身的影响。

他说:“与此同时，我们希望我们的研究能鼓励更多的临床研究，研究这一途径，以及现有的阻断这一途径各个部分的治疗方法是否能帮助许多患有这种衰弱性肌肉疲劳的患者。”

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