摘要
背景：骨骼肌作为人体最丰富的组织，在维持机体健康方面发挥重要作用。然而，衰老、疾病以及代谢紊乱等通常会导致骨骼肌出现萎缩现象，这一病理变化进一步诱发多种疾病的发生，削弱身体功能，严重影响生活质量。但目前研究广泛证实，抗阻训练可有效预防和延缓骨骼肌萎缩的发生进程。近来研究发现，锌金属蛋白酶Zmpste24的缺失或功能障碍会导致前层蛋白A（PrelaminA）的积累，干扰细胞核的正常结构和功能，进而引发一系列疾病，如哈钦森-吉尔福德早衰综合征（HGPS）等。这些疾病不仅表现出加速衰老的特征，还会导致骨骼肌萎缩和力量下降。然而，关于这一基因敲除导致骨骼肌萎缩现象的深层分子机制，目前尚未得到明确揭示。而抗阻训练对骨骼肌所产生的良性效应与改善骨骼肌萎缩的具体作用分子机制也尚未完全阐明。 目的：本研究拟观察早衰模型小鼠（Zmpste24-/-）的衰老表型、骨骼肌形态特征以及8周抗阻训练对小鼠骨骼肌萎缩的影响；明确抗阻训练后早衰模型小鼠骨骼肌蛋白质组学变化特征，筛选出与骨骼肌萎缩紧密相关的蛋白靶点和信号通路，旨在为抗阻训练改善骨骼肌萎缩的相关研究注入新的思考方向和研究视角，以期推动该领域的深入发展。 方法：本实验以2.5月龄Zmpste24基因敲除（Zmpste24-/-）小鼠和同窝野生型（Zmpste24+/+）小鼠为实验对象，将其随机分为Zmpste24+/+对照组（WTSed，n＝6），Zmpste24-/-对照组（Zm24Sed，n＝6），Zmpste24+/+运动组（WTEx，n＝6）和Zmpste24-/-运动组（Zm24Ex，n＝6）。对照组小鼠自然饲养8周，抗阻训练组小鼠采用金字塔训练法进行爬梯训练，每周运动3天，运动前测量并记录小鼠的握力和体重，最后一次运动后24小时取样。选取小鼠的腓肠肌样本，一部分样本固定后制成石蜡切片，利用苏木精-伊红染色（Hamp;E染色）观察小鼠骨骼肌横截面积的变化；一部分用来提取蛋白质，用于DIA蛋白组学鉴定，并筛选差异表达蛋白，利用生物信息学分析方法对差异表达蛋白进行GO功能注释以及KEGG通路富集，进一步分析8周抗阻训练后Zmpste24-/-小鼠骨骼肌组织蛋白组学变化特征。使用SPSS25.0进行数据统计与分析，利用ImageJ软件计算小鼠肌肉横截面积，应用GraphPadPrism8.0.2软件和AdobePhotoshop软件绘图。 结果： （1）抗阻训练改善了Zmpste24-/-小鼠的衰老表型：通过衰老表型评分后发现，与Zm24Sed组相比，抗阻训练能够在一定程度上改善Zm24Ex组小鼠的衰老表型，如改善脱发、毛发发白等现象（P＜0.05）。 （2）抗阻训练后Zmpste24-/-小鼠体重、抓握力和肌肉横截面积变化：在体重方面，Zm24Sed与WTSed组具有显著性差异（P＜0.0001），Zm24Ex组和Zm24Sed组相比，WTEx组和WTSed组相比体重均无显著性变化（P＞0.05）；在抓握力方面，无论是绝对抓力还是相对抓力，Zm24Sed与WTSed组具有显著性差异（P＜0.0001），Zm24Ex组抓握力显著高于Zm24Sed组（P＜0.05）；与0周相比，Zm24Ex组在4周时的相对抓力无显著性变化（P＞0.05），但在8周时与0周相比，Zm24Ex组的相对抓力显著提高（P＜0.01）；在骨骼肌横截面积方面，Zm24Sed组小鼠的肌肉横截面积显著小于Zm24Ex组小鼠（P＜0.05）；但抗阻训练并没有明显改变Zmpste24+/+小鼠的肌肉横截面积（P＞0.05）。 （3）Zmpste24-/-小鼠骨骼肌内相关差异蛋白及其富集的通路均发生改变：与WTSed组相比，Zm24Sed组骨骼肌组织中上调的蛋白有109个（P＜0.05），下调蛋白有126个（P＜0.05），差异蛋白与Notch信号通路、异生物代谢过程、细胞铁离子稳态等生物过程密切相关。 （4）抗阻训练后Zmpste24-/-小鼠骨骼肌内蛋白及其富集的通路均发生改变：与Zm24Sed组相比，Zm24Ex组骨骼肌组织中上调的蛋白有92个（P＜0.05），下调蛋白有107个（P＜0.05），运动相关骨骼肌差异蛋白主要与Notch信号通路等生物过程密切相关，与酪氨酸代谢、氧化磷酸化、坏死性凋亡等通路密切相关。 （5）抗阻训练对Zmpste24-/-小鼠相关差异蛋白具有回调作用：与WTSed组相比，Zm24Sed组中有85个蛋白被抗阻训练回调，相关回调蛋白的KEGG富集分析显示，这些回调蛋白主要富集在坏死性凋亡、铁死亡、自噬、糖酵解/糖元生成以及代谢通路等途径，通过PPI网络互作分析，利用CytoScape软件中的Centiscape2.2插件和cytoHubba插件筛选核心蛋白，通过两种方式的筛选，共筛选出Actb、Lamp1、Hk1、Fth1、Sod1五个核心蛋白。 结论： （1）抗阻训练显著降低Zmpste24-/-小鼠的衰老表型评分，改善脱毛和毛发变白等衰老表型，提高抓握力并增加骨骼肌横截面积，这表明抗阻训练在延缓Zmpste24-/-小鼠的衰老及骨骼肌萎缩进程方面具有积极作用。 （2）Zmpste24-/-小鼠的骨骼肌蛋白分子发生显著变化，差异蛋白富集在Notch信号通路、自噬等生物过程。它们在细胞再生和维持骨骼肌组织稳态中发挥重要作用，可能影响骨骼肌肌肉再生过程，维持骨骼肌稳态，减轻Zmpste24-/-小鼠骨骼肌萎缩。 （3）与野生型对照组相比，发现抗阻训练回调了Zmpste24-/-小鼠的85个差异蛋白，调节Notch信号、自噬、坏死性凋亡和铁死亡通路，维持细胞健康，这些通路可能在延缓Zmpste24-/-小鼠骨骼肌萎缩进程中具有重要意义。
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