4E-BP1 and 4E-BP2 double knockout mice are protected from aging-associated sarcopenia
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背景: Sarcopenia 是在衰老过程中发生的肌肉质量/功能的丧失。机械性雷帕霉素靶蛋白(mTOR)活性与肌肉发育之间的联系已经被大量证实,但其下游靶蛋白在骨骼肌减少症发生中的作用却鲜为人知。真核起始因子4E结合蛋白(4E-BPs)是 mTOR 的靶蛋白,它抑制 mRNA 翻译起始,参与多种生理过程的控制。本研究的目的是评估4E-BP1和4E-BP2表达缺失如何影响老龄小鼠的骨骼肌功能和内环境稳定,并通过代谢组学和脂质体描述相关的代谢变化。
方法: 采用24月龄野生型全身4E-BP1/4E-BP2双基因敲除(DKO)小鼠,测定其肌肉质量和功能。采用 l-[ U-14C ]苯丙氨酸掺入法测定长伸肌的体外蛋白质稳态,让Metabolion,Inc 对骨骼肌进行代谢组学和脂质组学分析。
结果:4E-BP1/2 DKO 小鼠肌肉量增加,与握力增加有关(p < 0.05)。DKO 骨骼肌的蛋白质合成在基础(+102% ,p < 0.05) 和刺激(+ 65% ,p < 0.05) 条件下均较高。骨骼肌的代谢组学和复杂的脂质分析揭示了氨基酸稳态,碳水化合物丰富度和脂质代谢的某些方面的巨大差异。特别是,大多数游离氨基酸的水平在4E-BP1/2 DKO 肌肉里面较低(因为蛋白质合成消耗氨基酸)。有趣的是,虽然葡萄糖水平没有变化,但等压化合物麦芽糖醇/乳糖醇(增加33倍,p < 0.01)和其他一些碳水化合物水平却发生了很大差异。4E-BP1/2的缺失也导致中链酰基肉碱的积累,C2/C0酰基肉碱比值降低20% (p < 0.01) ,表明 β 氧化程度降低。
结论:4E-BPs 缺失与骨骼肌能量代谢紊乱有关,对衰老小鼠骨骼肌质量和功能有积极影响。他们还确定了4E-BPs 作为治疗骨骼肌减少症的潜在目标。
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