- 肥胖與骨骼肌功能:肥胖導(dǎo)致骨骼肌纖維類型從慢肌(氧化型)向快肌(糖酵解型)轉(zhuǎn)變,降低運(yùn)動耐力和代謝功能。
- DHA的作用:DHA(二十二碳六烯酸)作為ω-3多不飽和脂肪酸,被報道可改善肌肉功能,但其分子機(jī)制尚不明確。
- m6A修飾的作用:N6-甲基腺苷(m6A)是mRNA的主要表觀遺傳修飾,參與調(diào)控基因表達(dá),但其在DHA調(diào)節(jié)骨骼肌中的作用未知。
浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院在《BMC Biology》 發(fā)表文章“DHA alleviates diet-induced skeletal muscle fiber remodeling via FTO/m ⁶ A/DDIT4/PGC1α signaling “,研究發(fā)現(xiàn)DHA通過FTO/m ⁶A/DDIT4/PGC1α信號通路改善骨骼肌功能,為肥胖相關(guān)肌肉功能障礙的營養(yǎng)干預(yù)提供了新的思路和潛在靶點。
研究方法:
1. 動物模型
- 高脂飲食(HFD)誘導(dǎo)肥胖小鼠:分為正常飲食(NFD)、HFD、HFD+DHA三組,持續(xù)10周。
- 功能評估:體重、脂肪積累、葡萄糖耐量(GTT)、胰島素敏感性(ITT)、運(yùn)動耐力(倒置篩網(wǎng)和跑步機(jī)測試)。
2. 細(xì)胞模型
- C2C12肌母細(xì)胞分化:不同濃度DHA處理,檢測肌管形成、線粒體含量及基因表達(dá)。
3. 分子機(jī)制
- m6A修飾分析:LC-MS/MS檢測總m6A水平,MeRIP-qPCR驗證特定基因(如Ddit4)的m6A修飾。
- 基因沉默與過表達(dá):siRNA敲低FTO或Ddit4,質(zhì)粒過表達(dá)FTO-WT/MUT,分析對PGC1α和線粒體的影響。
- 蛋白互作:RIP-qPCR驗證YTHDF2與Ddit4的結(jié)合,mRNA穩(wěn)定性實驗分析Ddit4半衰期。
主要結(jié)果:
1. DHA改善肥胖相關(guān)代謝異常
- 體重與脂肪:HFD+DHA組體重、脂肪量顯著低于HFD組,肝脂沉積減少。
- 代謝功能:GTT和ITT結(jié)果顯示DHA改善葡萄糖耐量和胰島素敏感性。
2. DHA促進(jìn)慢肌纖維轉(zhuǎn)換
- 肌肉結(jié)構(gòu):HFD+DHA組比目魚。⊿OL)重量增加,腓腸。℅AS)纖維直徑增大。
- 纖維類型:慢肌基因(Myh7、Tnni1)上調(diào),快肌基因(Myh4)下調(diào),線粒體DNA含量增加。
- 運(yùn)動耐力:倒置篩網(wǎng)和跑步機(jī)測試顯示DHA組運(yùn)動時間和距離顯著延長。
3. 分子機(jī)制
- FTO/m ⁶A軸:DHA上調(diào)FTO(m6A去甲基化酶),降低Ddit4 mRNA的m ⁶A修飾。
- DDIT4穩(wěn)定:低m ⁶A的Ddit4 mRNA避免被YTHDF2識別降解,促進(jìn)其翻譯。
- PGC1α激活:DDIT4蛋白積累激活PGC1α,促進(jìn)線粒體生物合成和慢肌纖維形成。
機(jī)制示意圖:
DHA → 上調(diào)FTO → 降低Ddit4 mRNA的m ⁶A修飾 → 抑制YTHDF2介導(dǎo)的降解 → DDIT4蛋白積累 → 激活PGC1α → 線粒體生成↑ + 慢肌纖維轉(zhuǎn)換↑
實驗中骨骼肌功能測試:
為了進(jìn)行倒置網(wǎng)格測試,小鼠被直立放置在網(wǎng)格上,隨后網(wǎng)格被旋轉(zhuǎn)180°。記錄小鼠掉下來的時間。對于跑步距離測試,小鼠被禁食2小時,并在跑步機(jī)上適應(yīng)(南京卡爾文生物科技有限公司,KW-PT)1周,速度逐漸增加(5-10米/分鐘)10分鐘。跑步距離測試在10°坡度上進(jìn)行,小鼠以10米/分鐘的速度跑前10分鐘,然后每10分鐘增加2米/分鐘,直到無法在跑步機(jī)上停留超過5秒(0.5mA)為止,小鼠在疲勞后立即被移除。
結(jié)論與意義:
1. 創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)
- 首次揭示DHA通過FTO/m ⁶A/DDIT4/PGC1α通路調(diào)控骨骼肌纖維類型轉(zhuǎn)換,為肥胖相關(guān)肌肉功能障礙提供新機(jī)制。
2. 應(yīng)用價值
- DHA可能作為潛在營養(yǎng)干預(yù)手段,通過調(diào)節(jié)RNA甲基化改善肌肉代謝,延緩肥胖相關(guān)肌肉退化。
3. 研究局限
- 需進(jìn)一步驗證DHA對FTO的直接調(diào)控機(jī)制及長期安全性。
- 探索其他m ⁶A修飾基因在肌肉功能中的作用。