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Introduction
肌肉减少症是一种特别重要的老年综合征，2022年全球荟萃分析显示，中国老年人65岁以上肌少症患病率为17.4%，肌少症也将成为未来我国老年人面临的重大健康问题。糖皮质激素（GC）与骨骼肌中的蛋白质和葡萄糖代谢有关，研究结果表明在老年人中循环GC水平增加，它是肌肉萎缩发展的已知危险因素。地塞米松（Dexamethasone，DXMS）是一种常用的糖皮质激素，研究证明DXMS可以引起哺乳动物肌肉萎缩，但在其他动物模型中尚未有报道。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）是一种无毒无害、可以独立生存的蠕虫，通体透明且具有完整的体壁肌，因此也被用于肌肉损伤相关的研究中。在这项研究中我们发现地塞米松处理能够引起线虫体壁肌肉萎缩，导致线虫出现运动行为障碍。KF-8是一种米糠抗氧化肽在前期研究中表现出良好的抗氧化、抗炎、抗衰老活性，并能够延长秀丽隐杆线虫的健康寿命。
作者用地塞米松建立了秀丽隐杆线虫肌病模型，以评估KF-8在该模型中的潜在治疗效果。结果表明，地塞米松破坏了体壁横纹肌中的肌动蛋白纤维，抑制了秀丽隐杆线虫的爬行、游泳、挖掘、咽泵和头部摆动。而KF-8处理能够逆转地塞米松引起的肌动蛋白纤维断裂和运动功能障碍。转录组测序，通路富集和RNA干扰结果表明age-1是秀丽隐杆线虫运动功能的关键调节因子。进一步C2C12小鼠成肌细胞的肌管形成实验显示，KF-8调节了蛋白质合成和降解的IRS-PI3K-AKT通路。综上，研究表明 KF-8通过靶向age-1调节运动相关基因和 IRS-PI3K-AKT通路来改善地塞米松引起的秀丽隐杆线虫肌肉损伤。
Results and Discussion
地塞米松可引起秀丽隐杆线虫肌肉损伤
地塞米松以剂量和时间依赖性方式显著降低线虫爬行和游泳频率，罗丹明染色显示10 μmol/L地塞米松处理后线虫体壁横纹肌断裂，且断裂程度随地塞米松剂量和时间的增加而加剧。
KF-8对地塞米松所致秀丽隐杆线虫肌肉损伤的保护作用
挖掘、咽泵和头部摆动行为也是秀丽隐杆线虫肌肉功能的指标，10 μmol/L地塞米松降低了秀丽隐杆线虫的挖掘、咽泵和头部摆动频率。而KF-8（0.05~0.30 mmol/L）逆转了地塞米松诱导的肌肉功能丧失。同样，KF-8还能逆转地塞米松引起的爬行、游泳速度和频率的降低。线虫体壁的肌肉分化取决于肌肉特异性转录因子成肌细胞决定蛋白1同源物（HLH-1）和肌球蛋白-4（UNC-54），它们调节肌球蛋白和肌动蛋白等各种肌肉蛋白的表达。qRT-PCR数据显示，地塞米松下调了hlh-1和unc-54的表达，KF-8逆转了相关基因表达并修复了体壁横纹肌肌断裂。
age-1干扰导致秀丽隐杆线虫运动功能障碍
age-1 RNAi结果表明，与喂食野生型菌株的线虫相比，喂食突变菌株的线虫会表现出较低的hlh-1和unc54表达水平，相关的运动行为水平也会降低。这些结果支持age-1和akt-1调节秀丽隐杆线虫的运动功能。值得注意的是，对喂食突变菌株的秀丽隐杆线虫，KF-8干预未能恢复age-1或akt-1表达的降低，也未能恢复受损的运动功能。说明KF-8可通过靶向age-1来改善地塞米松引起的肌肉损伤。
Conclusion
本研究首次建立了地塞米松诱导的秀丽隐杆线虫肌肉损伤模型，并发现米糠肽KF-8可通过调节运动相关基因得表达和IRS-PI3K-AKT通路改善秀丽隐杆线虫的肌肉损伤。这些数据支持KF-8可作为膳食补充剂改善糖皮质激素引起的肌肉损伤或肌肉减少，KF-8在肌少症上的生物学活性仍需要在啮齿动物或大动物模型中得到验证。
第一作者简介
吴钇心，中南林业科技大学食品科学与工程学院2019级硕士研究生，研究方向为稻谷加工副产物的活性成分对健康的调控作用。参与省级研究生项目1 项，发表科研论文3 篇，已授权中国发明专利1 项。
通信作者简介
梁盈，中南林业科技大学食品科学与工程学院教授，博导。美国国立卫生研究院客座研究员，湖南省科技领军人才，中国食品科学技术学会杰出青年奖、湖南省杰出青年基金、青年芙蓉学者、湖湘青年英才获得者，“树人学者”青年英才特聘教授，中国食品科学技术学会青委会委员，湖南省食品科学技术学会青委会副主任委员。主要研究方向：以稻谷加工副产物、湖南特色食药同源物及农产品为原料，挖掘其中具有抗氧化、调节肠道微生态、改善糖脂代谢等生理功能的活性成分并评价对健康的调控作用。近年来，主持国家和省部级研究课题17 项，发表科研论文90余篇，其中第一或通信作者SCI论文60 篇，出版专著2 部，以第一发明人申报国家发明专利10 项，获湖南省科技进步一等奖1 项。
Rice bran-derived peptide KF-8 attenuates dexamethasone-induced myopathy in Caenorhabditis elegans by regulating locomotion-related genes
Yixin Wua, Jianqiang Wanga, Fang Huanga, Yajuan Chena, Qinlu Lina, Zhongxu Chena, Zhigang Liub, Yao Jiangc, Wenqing Xied, Hengzhen Lid, Yusheng Lid,e,*, Ying Lianga,*
a Molecular Nutrition Branch, National Engineering Research Center of Rice and By-product Deep Processing, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China
b Laboratory of Functional Chemistry and Nutrition of Food, College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
c The Key Lab of Non-wood Forest Cultivation and Protection of Education Ministry, The Key Lab of Non-wood Forest Products of Forestry Ministry, Forestry Institute, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, China
d Department of Orthopedics, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China
e National Clinical Research Center for Geriatric Disorders, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China
*Corresponding author.
Abstract
Dexamethasone is a common glucocorticoid medication with adverse effects that can cause muscle atrophy, but no drug intervention has been approved or recommended for this condition. KF-8 is a rice bran-derived anti-oxidant peptide that extends the lifespan of Caenorhabditis elegans. We established a C. elegans model of dexamethasone-induced myopathy to evaluate the potential therapeutic effects of KF-8 in this model. C. elegans muscle function was assessed in terms of locomotory behaviors including crawling, swimming, burrowing, pharyngeal pumping, and head swing. Muscle actin filament integrity was evaluated using fluorescence imaging. The molecular mechanisms of KF-8 were investigated using transcriptome sequencing, quantitative real-time PCR (qRT-PCR), RNA interference, and Western blot analysis. Dexamethasone disrupted actin filaments in the striated muscles of the body wall and inhibited C. elegans crawling, swimming, burrowing, pharyngeal pumping, and head swing. KF-8 reversed the actin filament disruption and locomotor dysfunction induced by dexamethasone. Transcriptome sequencing, pathway enrichment, and qRT-PCR analyses revealed that KF-8 regulated the locomotion-related genes W04G5.10, vha-12, and ddr-1, as well as age-1 (the catalytic subunit ortholog of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)), and akt1. RNA interference, conducted using a genetically engineered Escherichia coli HT115 strain as a food source, confirmed age-1 as a key regulator of locomotor function of C. elegans. Further mechanistic studies with C2C12 myotubes showed that KF-8 regulated the IRS-PI3K-Akt pathway, the master regulator of protein synthesis and degradation. Together, these findings suggest that KF-8 protects against dexamethasone-induced myopathy in C. elegans by regulating locomotion-related genes and the IRS-PI3K-Akt pathway.
Reference:
WU Y X, WANG J Q, HUANG F, et al. Rice bran-derived peptide KF-8 attenuates dexamethasone-induced myopathy in Caenorhabditis elegans by regulating locomotion-related genes[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250132. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250132.
文章编译内容由作者提供
编辑：王佳红；责任编辑：孙勇
封面图片：图虫创意
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