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突破!谢黎炜团队首次发现铁死亡是骨骼肌衰老新机制,为骨骼肌衰老防治提供新思路
发表时间 2021-05-19 17:14
编辑:省精准医学学会
阅读量:26
信息来源:省精准医学应用学会

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最近公布的第七次全国人口普查显示,我国人口老龄化日益明显,老龄人口健康和医疗问题给家庭与社会带来沉重的经济负担。基于“健康老龄化”的国家战略需求和围绕“主动健康”的需求导向,加强衰老相关的慢性疾病的防治势在必行。

运动能够有效降低和改善包括2型糖尿病、肥胖症、肌肉萎缩症等在内的多种慢性疾病的发病风险。虽然骨骼肌是人体运动系统中最大也是最重要的构成组织,在机体运动和糖脂代谢稳态调控方面发挥至关重要的作用,但是如何促进老年个体骨骼肌损伤修复和减少老年个体肌肉流失仍是悬而未决的问题。因此,研究老年个体肌肉萎缩的分子机理和研发有效防治肌肉流失的药物,将有助于提高老年个体运动机能和加快实现“健康老龄化”。

近日,广东省精准医学应用学会微生态医学分会副主任委员、广东省科学院微生物研究所、华南应用微生物国家重点实验室谢黎炜研究员团队在 Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle期刊上发表了题为:Transferrin receptor 1 ablation in satellite cells impedes skeletal muscle regeneration through activation of ferroptosis 的研究论文。

该研究首次报道了衰老骨骼肌Tfr1-Slc39a14的功能转化可促进骨骼肌铁离子吸收、蓄积并诱发骨骼肌铁死亡的发生。该研究发现可为骨骼肌衰老的早期预防和干预提供新的靶点和干预方案。


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衰老骨骼肌铁离子蓄积和铁死亡模式图

此项研究利用转录组测序(RNAseq)比较分析了不同年龄段(2,8,40,60和80周龄)C57小鼠骨骼肌基因表达谱,数据分析显示,Tfr1和Slc39a14表达分别呈现与小鼠年龄增长的负相关和正相关关系。且Tfr1蛋白在衰老小鼠(~80周龄)骨骼肌和肌卫星细胞中表达下调,以及铁离子在衰老骨骼肌中累积、非饱和脂肪酸合成增加以及谷胱甘肽代谢紊乱,并进一步诱发衰老小鼠骨骼肌铁死亡(Gpx4和Fth1表达下调);铁死亡抑制剂(Ferrostatin-1)腹腔注射能够显著抑制衰老小鼠骨骼肌铁死亡,且显著改善衰老小鼠的运动机能(运动距离和时间)。

此外,该研究还首次报道了伴随骨骼肌衰老,Tfr1 表达降低,Slc39a14表达升高,且在衰老小鼠骨骼肌细胞膜表面富集,增加非转铁蛋白结合铁吸收,导致骨骼内游离铁离子的累积,诱发骨骼肌铁死亡的发生。


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衰老小鼠骨骼肌铁离子蓄积诱发骨骼肌铁死亡


基于以上研究表明,肌卫星细胞中的Tfr1缺失会导致骨骼肌的再生障碍,并诱导铁死亡的发生。同时也为骨骼肌衰老和相关疾病的治疗策略提供了新靶点和新思路。

该研究的第一作者丁红荣是广东省科学院微生物研究所,华南应用微生物国家重点实验室谢黎炜研究员与广东医科大学朱肖教授联合培养的硕士研究生,共同第一作者陈淑洁博士是谢黎炜研究员的博士后,潘潇寒是谢黎炜研究员的研究助理,代晓霜博士是深圳华大农业应用研究院研究员,负责样本的测序工作。本文的共同通讯作者复旦大学陆炎教授、广东医科大学朱肖教授和南京医科大学附属第一医院的胡军教授参与课题的设计与讨论。

据悉,铁死亡抑制剂在制备改善机体运动功能的制剂中的应用已申报中国国家发明专利(专利申请号:2021101825711)。


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谢黎炜

广省精准医学应用学会微生态医学分会副主任委员

广东省微生物研究所研究员


美国佛罗里达大学营养科学博士。曾在密歇根大学医学院生理系和乔治亚大学分子医药中心从事博士后研究,主要研究方向为肠道菌群与健康和疾病,肌肉干细胞,棕色脂肪和米色脂肪的生理机制和机体系统微量元素代谢和稳态平衡的分子调控机制。主要从事肠道微量元素铜铁代谢以及相关的基因调控机制的探究;肝癌,大肠癌,肝脏代谢相关分子机制研究;利用高通量二代测序探寻癌症以及代谢疾病相关的分子机制。近五年共发表SCI收录论文18篇,荣获美国心脏协会博士后科研基金、广东省科学院和广东省微生物研究所海外高层次人才引进特殊支持计划。

广东省科学院微生物研究所,华南应用微生物国家重点实验室谢黎炜研究员团队近年主要从事肠道微生态与健康方向的研究,借助生物信息学、多种细胞和动物模型以及临床样本,围绕代谢性疾病,例如:肥胖和2型糖尿病,研究骨骼肌、脂肪以及肠道菌群在疾病发生和发展过程中的致病机理,并阐明潜在的分子机理,为疾病的早期预防和治疗提供新靶点、新思路和新方法。相关研究工作发表在JCSM、JCI、Advanced Science等期刊。目前课题组正在公开招聘具有骨骼肌和脂肪代谢相关研究背景的博士后研究人员1-2名。联系方式:xielw@gdim.cn。


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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jcsm.12700