FSHW | 南极磷虾油缓解肥胖所致小鼠骨骼肌衰减

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Introduction

超重和肥胖在世界范围内普遍流行，引起各类慢性疾病的发生，如2型糖尿病、心血管疾病、癌症等，严重影响个体的生活质量。越来越多的证据表明，肥胖引起的脂质沉积、胰岛素抵抗、炎症因子水平上升以及线粒体功能障碍，会引起骨骼肌质量下降和功能受损。

南极磷虾油（Krill oil），提自南极磷虾，富含磷脂和长链n-3多不饱和脂肪酸（n-3 polyunsaturated fatty acids, n-3 PUFAs），如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid, EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid, DHA）。相较于传统鱼油，KO所含的DHA和EPA主要结合在磷脂上，生物利用度更高。现有研究报道，KO可改善炎症、高脂血症、糖尿病等疾病，并且对肌肉也具有一定的保护功效。然而，目前尚未发现有研究报道KO对肥胖所致骨骼肌衰减的干预效果。

因此，山东大学公共卫生学院的周梦晴硕士、杜磊副教授等在考察了KO对高脂饮食诱导肥胖小鼠骨骼肌衰减的干预作用并探讨了分子机制。

Results and Discussion

KO对肥胖小鼠体重、血糖及炎症因子水平的影响

如图1A所示，与普通膳食（ND）组相比，高脂膳食（HFD）组小鼠股四头肌、腓肠肌、胫骨前肌、趾长伸肌和比目鱼肌重量显著降低，KO干预可显著抑制高脂膳食饲喂小鼠股四头肌、腓肠肌及胫骨前肌质量的降低。如图1B-D所示，与ND组相比，HFD组小鼠肌纤维横截面积显著减少，KO干预可显著改善肌纤维横截面积的减少。小鼠抓力结果显示，KO干预可显著抑制高脂膳食饲喂小鼠肌肉力量的降低（图1E）。上述结果提示，KO干预可缓解高脂饮食所致肥胖小鼠骨骼肌衰减。

图1 KO缓解高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌萎缩

KO缓解高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌脂质沉积和炎症水平

骨骼肌油红O染色和甘油三酯含量检测结果显示，KO能显著缓解高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌脂质沉积水平（图2A-B）。此外，KO干预还明显降低了肥胖小鼠骨骼肌中促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6 mRNA表达水平（图2C-E）。

图2 KO缓解高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌脂质沉积和炎症水平

KO改善高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌蛋白水解和合成的失衡

骨骼肌主要由蛋白质组成，骨骼肌衰减与肌肉蛋白过度水解及合成障碍密切相关。如图3所示，KO干预可抑制NF-κB和FoxO3a介导的骨骼肌蛋白过度水解。此外，KO干预可通过激活PI3K/Akt信号通路改善肥胖所致肌肉蛋白合成障碍（图4）。

图3 KO抑制高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌蛋白过度水解

图4 KO改善高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌蛋白合成

KO增强高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌线粒体生物发生

线粒体功能障碍与肌萎缩密切相关，线粒体的生物发生有助于增加线粒体含量以及维持线粒体功能。因此，通过mtDNA/nDNA的水平来评估KO对骨骼肌线粒体生物发生的作用。如图6A所示，KO可以明显改善由于高脂饲养所引起的线粒体含量的减少。PGC-1α在线粒体生物发生调控中起重要作用。因此，为了验证KO是否通过激活PGC-1α及其下游NRF1、NRF2、TFAM发挥作用，作者检测了相关指标。结果发现KO可以明显增加HFD组小鼠中PGC1α的蛋白水平以及NRF1、NRF2和TFAM的mRNA水平（图6B-F）。总之，KO通过激活PGC-1α增强高脂饲养的肥胖小鼠肌肉中线粒体的生物发生。

图5 KO增强高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌线粒体生物发生

Conclusion

KO干预可显著改善高脂膳食所致肥胖小鼠骨骼肌衰减，其保护机制可能与减少骨骼肌异位脂质沉积，并通过抑制NF-κB和FoxO3a介导的蛋白水解、激活PI3K/Akt介导的蛋白合成通路，以及增强PGC-1α介导的线粒体生物发生有关。上述结果表明，KO未来有望作防治肥胖所致骨骼肌衰减的潜在膳食补充剂。

第一作者简介

周梦晴，女，医学硕士，山东大学公共卫生学院研究生，主要研究方向为功能性脂质对2型糖尿病所致肌肉衰减症的干预作用及机制研究。目前以第一作者身份发表SCI论文1篇。

Krill oil attenuates obesity-induced skeletal muscle atrophy in mice

Mengqing Zhoua,b,1, Yuhong Yangc,1, Yan Zhengb, Zijian Wua, Chen Chena, Qijian Lianga, Yu Yanga, Hao Wua,b,*, Xin Guoa,b,*, Lei Dua,b,*

a Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Cheeloo College of Medicine, Shandong University, Jinan 250012, China

b Research Center of Translational Medicine, Jinan Central Hospital, Shandong University, Jinan 250013, China

c School of Food Science and Engineering, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250353, China

1Both authors contributed equally.

*Corresponding authors.

Abstract

Obesity is associated with skeletal muscle mass loss and physical dysfunction. Krill oil (KO) has been shown to be beneficial in human health. However, the effect of KO on obesity-induced skeletal muscle atrophy is still unclear. In this study, the male C57BL/6J mice were fed a high-fat diet (HFD) for 12 weeks to induce obesity, and then were intragastric administration with 400 mg/kg bw KO for an additional 6 weeks. The results showed that KO treatment reduced body weight, fat accumulation and serum pro-inflammatory cytokines in HFD-induced obese mice. Importantly, KO treatment attenuated skeletal muscle atrophy in HFD-fed mice, as evidenced by preserving skeletal muscle mass, average myofiber cross-sectional area and grip strength. KO administration also mitigated obesity-induced ectopic lipid deposition and inflammatory response in skeletal muscle. Additionally, KO treatment inhibited the transcriptional activities of nuclear factor-κB (NF-κB ) p65 and forkhead box O 3a (FoxO3a), and then down-regulated muscle atrophy F-box (MAFbx) and muscle-specific RING finger protein 1 (MuRF1) protein levels in skeletal muscle from HFD-fed mice. KO administration also improved obesity-induced impaired muscle protein synthesis via activating PI3K/Akt pathway. Furthermore, KO treatment enhanced muscle mitochondrial biogenesis in HFD-induced obese mice via activating PGC-1α pathway. Collectively, KO might be developed as a potential nutritional supplement for the prevention and treatment of obesity-induced skeletal muscle atrophy.

Reference:

ZHOU M Q, YANG Y H, ZHENG Y, et al. Krill oil attenuates obesity-induced skeletal muscle atrophy in mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(1): 9250018. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250018.

文章翻译由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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