中科院1区: 湖北省中医院等揭示黄精多糖改善骨骼肌衰老和线粒体功能障碍机制

【写在前面】：本期推荐的是由湖北省中医院骨科-湖北中医药大学附属医院湖北石镇实验室等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF6.7）的一篇封面文章，揭示黄精多糖通过PI3K/Akt/mTOR信号通路改善骨骼肌衰老和线粒体功能障碍。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

Polygonatum sibiricum polysaccharide ameliorates skeletal muscle aging and mitochondrial dysfunction via PI3K/Akt/mTOR signaling pathway

背景

肌少症目前是老年人的一种危及生命的疾病。黄精多糖（PSP）具有抗氧化应激和抗炎作用。然而，PSP通过PI3K/Akt/mTOR信号通路对骨骼肌衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响尚未得到探索。

目的

探讨PSP对肌肉衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响及相关机制。

方法

采用UHPLC-MS/MS法测定黄精的化学成分。通过网络药理学分析，研究了PSP与少肌症之间的共同靶点和生物学途径。进行了体外C2C12细胞实验，以揭示PSP对肌肉衰老、肌管分化和线粒体损伤的影响。此外，利用D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型设计了体内实验，以评估PSP对骨骼肌质量和功能的改善作用。

结果

黄精主要含有466种生物活性成分。通过网络药理学分析，黄精和少肌症有278个共同靶点，这些靶点与线粒体功能和PI3K/Akt/mTOR通路有关。体外实验表明，PSP通过下调p21、p53、p16、MuRF1和Atrogin-1，上调MyoD、Myogenin和MyHC，显著提高了C2C12细胞的存活率和肌管分化。然而，PI3K/Akt/mTOR通路抑制剂LY294002的加入部分逆转了PSP的抗衰老和抗氧化应激作用。PSP还通过上调PI3K/Akt/mTOR通路的磷酸化显著提高了线粒体膜电位并降低了线粒体ROS水平。体内实验数据表明，PSP显著增强了D-半乳糖诱导的衰老小鼠的肌肉力量、耐力、骨骼肌（股四头肌和腓肠肌）质量和骨骼肌横截面积（CSA）。

结论

PSP通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，对骨骼肌衰老和萎缩以及线粒体功能障碍表现出显著的改善作用。我们的研究独特地研究了PSP对骨骼肌衰老和线粒体功能障碍的影响，特别关注PI3K/Akt/mTOR信号通路，这突显了PSP作为肌少症新型治疗剂的潜力，为当前的治疗策略提供了一种替代方案。

图文摘要

【前言】

肌肉骨骼系统疾病在老年人中很常见，2019年亚洲肌少症工作组（AWGS）定义的肌少症很容易导致老年人跌倒等高风险行为，给个人、家庭和社会带来沉重的经济负担。流行病学研究表明，肌少症在65岁及以上人群中很普遍，影响了全球约10%至16%的老年人。目前治疗少肌症的方法仍然集中在营养和介入治疗上，没有有效的药物。因此，迫切需要研究骨骼肌衰老和萎缩的可能治疗策略。

广泛的临床应用和实验验证表明，与合成药物相比，中草药提取物的副作用更少，与单组分药物相比，显示出多组分和多靶点协同作用的优势。中草药黄精，是百合科黄精属植物的地下根茎。药理研究表明，黄精主要由多糖、甾体皂苷、三萜皂苷、黄酮类化合物、生物碱和植物甾醇组成，并已被证明具有抗衰老、抗氧化、抗疲劳、抗癌、抗骨质疏松和神经保护作用。发现黄精多糖（PSP）通过调节骨钙素信号传导来增强小鼠的运动能力并增加肌纤维横截面积。此外，还有证据表明，PSP可以通过调节线粒体相关膜（MAM）的功能来维持钙离子稳态，从而保护线粒体功能，延缓骨骼肌的衰老。然而，PSP对少肌症的分子机制尚不完全清楚。因此，本研究旨在通过体内和体外实验研究PSP治疗少肌症的影响和潜在机制。

【结果部分】

1.UHPLC-MS/MS分析结果。

2.黄精与少肌症的网络药理学分析。

3.PSP改善D-半乳糖诱导的C2C12细胞衰老。

4.PSP促进C2C12肌管的分化并抑制其萎缩。

5.PSP改善线粒体功能障碍。

6.PSP通过增强PI3K/AKT/mTOR通路延缓C2C12细胞衰老。

7.PSP通过增强PI3K/Akt/mTOR信号通路改善线粒体功能障碍。

8.PSP增强Dgal诱导的衰老小鼠的肌肉质量和功能。

9.PSP抗衰老和抗萎缩作用的图形摘要。

【结论与讨论】

综上所述，本研究首先表明PSP介导的PI3K/Akt/mTOR信号通路具有抗骨骼肌衰老、抗萎缩和改善线粒体功能的作用。PSP相关的机制研究将在稍后阶段继续进行，旨在将PSP应用于少肌症的临床研究。

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