靶向 S100A8/A9-RAGE 通路：对抗脓毒症肌肉萎缩的新希望

研究人员探究脓毒症肌肉萎缩机制，发现 S100A8/A9-RAGE 通路关键作用，为治疗提供新方向。

　　

脓毒症，这个如同隐藏在暗处的健康杀手，时刻威胁着全球无数人的生命。它所引发的器官功能障碍，就像一场破坏力巨大的风暴，让身体各个系统陷入混乱。而在这场风暴中，骨骼肌萎缩成为了一个不容忽视的严重问题。据统计，约 40%-70% 的脓毒症患者会出现骨骼肌萎缩的情况，这不仅会导致肌肉进行性消瘦、无力，使患者生活质量严重下降，还极大地增加了患者住院期间和出院后的死亡风险，让无数家庭陷入困境。

然而，目前关于脓毒症导致肌肉萎缩的具体机制却如同迷雾一般，尚未完全明确。尤其是早期和持续的肌肉组织丢失情况，以及其与脓毒症患者预后的关联，更是让医学界困惑不已。在这样的背景下，为了揭开脓毒症肌肉萎缩的神秘面纱，广西医科大学附属肿瘤医院、浙江大学医学院附属第一医院等机构的研究人员展开了深入的研究。他们的研究成果发表在了《Communications Biology》上，为我们带来了对抗脓毒症肌肉萎缩的新希望。

研究人员在此次研究中主要运用了临床回顾性分析、动物实验以及多种分子生物学技术。在临床回顾性分析方面，他们收集了浙江大学医学院附属第一医院重症监护病房 2020 年 1 月至 2022 年 10 月符合脓毒症 3.0 临床标准的患者资料。在动物实验中，使用了 C57BL/6 野生型（WT）小鼠、C57BL/6J-Rage^-/-小鼠和 C57BL/10-Tlr4^-/-小鼠等多种实验动物。同时，运用了 RNA 测序、定量 RT-PCR、蛋白质免疫印迹（Western blots）、肌肉组织学分析、琥珀酸脱氢酶染色、免疫荧光检测线粒体形态、透射电子显微镜（TEM）等技术，从多个层面深入探究脓毒症肌肉萎缩的机制。

研究结果如下：

1. 高骨骼肌指数（ΔSMI）是脓毒症患者 60 天死亡率的独立危险因素：研究人员对 86 例脓毒症患者进行回顾性研究，通过受试者工作特征（ROC）曲线分析确定了 ΔSMI 的最佳临界值。结果发现，高 ΔSMI 队列的 60 天死亡率显著高于低 ΔSMI 队列，且经多因素逻辑回归分析证实，高 ΔSMI 是 60 天死亡率的独立危险因素。此外，ΔSMI 水平与序贯器官衰竭评估（SOFA）评分呈正相关，这表明高 ΔSMI 与更严重的病情相关。

2. 脓毒症小鼠模型中骨骼肌萎缩与线粒体功能障碍相关：在盲肠结扎穿孔（CLP）诱导的小鼠脓毒症模型中，研究人员动态评估了骨骼肌重量、组织形态学、肌肉萎缩生物标志物的表达和肌肉力量。结果显示，肌肉萎缩在脓毒症过程中逐渐加重，在 CLP 后第 3 天达到显著恶化，随后有所恢复。同时，转录组分析表明，脓毒症肌肉萎缩与氧化磷酸化（OXPHOS）和线粒体相关的基因表达变化有关，且脓毒症小鼠肌肉中三羧酸（TCA）循环和电子传递链线粒体复合物的转录编码成分丰度降低，线粒体形态改变，ATP 合成减少，这些都表明线粒体功能障碍在脓毒症肌肉萎缩中起关键作用。

3. S100A8/A9 导致脓毒症诱导的骨骼肌萎缩和线粒体功能障碍：通过对 RNA-seq 数据的详细分析，研究人员发现脓毒症小鼠骨骼肌中编码钙结合蛋白 S100A8 和 S100A9 的基因显著上调。进一步研究表明，S100A8/A9 的表达与肌肉重量和 ATP 含量呈负相关，与萎缩基因 Fbxo32 的表达呈正相关。体内实验证实，注射重组 S100A8/A9 蛋白会加重肌肉萎缩和线粒体损伤，而抑制 S100A8/A9 则可改善线粒体超微结构和能量产生功能，减轻肌肉质量和力量的损失。

4. S100A8/A9 通过 RAGE 诱导骨骼肌萎缩：S100A8/A9 是 Toll 样受体 4（TLR4）和晚期糖基化终产物受体（RAGE）的内源性配体。研究人员通过对野生型、Rage^-/-和 Tlr4^-/-小鼠的实验发现，RAGE 缺陷可有效预防脓毒症期间的肌肉萎缩，维持肌纤维横截面积，降低 Fbxo32 mRNA 的表达。此外，GO 富集分析表明 RAGE 结合途径在 CLP 小鼠肌肉中聚集，这表明 S100A8/A9 - RAGE 是脓毒症诱导肌肉萎缩的主要信号通路。

5. RAGE 缺陷改善脓毒症肌肉线粒体形态和 ATP 生成，减轻骨骼肌萎缩：分析 RNA-seq 数据发现，Rage^-/-小鼠中与 TCA 循环和线粒体复合物相关的大多数基因表达增加，表明 RAGE 缺陷对线粒体功能的保护作用是转录调控的。实验结果显示，Rage^-/-小鼠的线粒体形态改善，ATP 合成增加，肌肉萎缩减轻，肌肉力量和运动能力提高，这表明 RAGE 缺陷可通过改善线粒体形态和增加 ATP 生成来保护骨骼肌免受脓毒症诱导的萎缩。

6. S100A8/A9 - RAGE 触发 Drp1 磷酸化介导的肌肉线粒体碎片化：通过对伸趾长肌（EDL）肌肉冷冻切片线粒体网络的高分辨率共聚焦成像，研究人员发现 WT 脓毒症小鼠的线粒体网络碎片化，而 Rage^-/-脓毒症小鼠则保留了正常的线粒体网络。进一步研究表明，RAGE 缺陷可通过降低 Drp1（Ser616）的磷酸化来防止线粒体分裂，且抑制 S100A8/A9 可改善线粒体长度和面积，降低 p-Drp1^Ser616蛋白水平，这表明 S100A8/A9 - RAGE 信号通路激活磷酸化的 Drp1^Ser616，促进线粒体分裂和损伤，最终导致脓毒症肌肉萎缩。

7. 抑制 Drp1 可改善脓毒症肌肉萎缩：研究人员使用 Drp1 抑制剂 Mdivi - 1 处理脓毒症小鼠，发现 Mdivi - 1 可促进线粒体超微结构的恢复，增加 ATP 合成，减轻肌肉萎缩，改善肌肉力量和运动能力，这表明抑制线粒体分裂可以保护线粒体超微结构和能量产生功能，减轻脓毒症后的肌肉萎缩。

研究结论和讨论部分指出，骨骼肌萎缩是脓毒症患者面临的重大挑战，高 ΔSMI 是 60 天死亡率的独立危险因素。S100A8/A9 - RAGE 信号通路通过 Drp1 磷酸化触发线粒体分裂，导致脓毒症骨骼肌萎缩。而腹腔注射 Drp1 抑制剂 Mdivi1 显示出预防肌肉萎缩的潜力，这为对抗脓毒症肌肉萎缩提供了新的治疗途径。不过，目前仍有一些问题有待进一步研究，例如内质网（ER）和线粒体在脓毒症诱导的肌肉萎缩发病机制中的确切合作机制，以及 Drp1 在脓毒症期间启动肌肉萎缩程序的具体调控机制等。但无论如何，这项研究为我们深入理解脓毒症肌肉萎缩的机制提供了重要线索，也为未来的治疗策略开发指明了方向，有望为广大脓毒症患者带来新的希望。