FSHW | 米糠肽KF-8通過調節運動相關基因減輕地塞米松引起的秀麗隱桿線蟲肌病

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

肌肉減少癥是一種特別重要的老年綜合征，2022年全球薈萃分析顯示，中國老年人65歲以上肌少癥患病率為17.4%，肌少癥也將成為未來我國老年人面臨的重大健康問題。糖皮質激素（GC）與骨骼肌中的蛋白質和葡萄糖代謝有關，研究結果表明在老年人中循環GC水平增加，它是肌肉萎縮發展的已知危險因素。地塞米松（Dexamethasone，DXMS）是一種常用的糖皮質激素，研究證明DXMS可以引起哺乳動物肌肉萎縮，但在其他動物模型中尚未有報道。秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）是一種無毒無害、可以獨立生存的蠕蟲，通體透明且具有完整的體壁肌，因此也被用于肌肉損傷相關的研究中。在這項研究中我們發現地塞米松處理能夠引起線蟲體壁肌肉萎縮，導致線蟲出現運動行為障礙。KF-8是一種米糠抗氧化肽在前期研究中表現出良好的抗氧化、抗炎、抗衰老活性，并能夠延長秀麗隱桿線蟲的健康壽命。

作者用地塞米松建立了秀麗隱桿線蟲肌病模型，以評估KF-8在該模型中的潛在治療效果。結果表明，地塞米松破壞了體壁橫紋肌中的肌動蛋白纖維，抑制了秀麗隱桿線蟲的爬行、游泳、挖掘、咽泵和頭部擺動。而KF-8處理能夠逆轉地塞米松引起的肌動蛋白纖維斷裂和運動功能障礙。轉錄組測序，通路富集和RNA干擾結果表明age-1是秀麗隱桿線蟲運動功能的關鍵調節因子。進一步C2C12小鼠成肌細胞的肌管形成實驗顯示，KF-8調節了蛋白質合成和降解的IRS-PI3K-AKT通路。綜上，研究表明 KF-8通過靶向age-1調節運動相關基因和 IRS-PI3K-AKT通路來改善地塞米松引起的秀麗隱桿線蟲肌肉損傷。

Results and Discussion

地塞米松可引起秀麗隱桿線蟲肌肉損傷

地塞米松以劑量和時間依賴性方式顯著降低線蟲爬行和游泳頻率，羅丹明染色顯示10 μmol/L地塞米松處理后線蟲體壁橫紋肌斷裂，且斷裂程度隨地塞米松劑量和時間的增加而加劇。

KF-8對地塞米松所致秀麗隱桿線蟲肌肉損傷的保護作用

挖掘、咽泵和頭部擺動行為也是秀麗隱桿線蟲肌肉功能的指標，10 μmol/L地塞米松降低了秀麗隱桿線蟲的挖掘、咽泵和頭部擺動頻率。而KF-8（0.05~0.30 mmol/L）逆轉了地塞米松誘導的肌肉功能喪失。同樣，KF-8還能逆轉地塞米松引起的爬行、游泳速度和頻率的降低。線蟲體壁的肌肉分化取決于肌肉特異性轉錄因子成肌細胞決定蛋白1同源物（HLH-1）和肌球蛋白-4（UNC-54），它們調節肌球蛋白和肌動蛋白等各種肌肉蛋白的表達。qRT-PCR數據顯示，地塞米松下調了hlh-1和unc-54的表達，KF-8逆轉了相關基因表達并修復了體壁橫紋肌肌斷裂。

age-1干擾導致秀麗隱桿線蟲運動功能障礙

age-1 RNAi結果表明，與喂食野生型菌株的線蟲相比，喂食突變菌株的線蟲會表現出較低的hlh-1和unc54表達水平，相關的運動行為水平也會降低。這些結果支持age-1和akt-1調節秀麗隱桿線蟲的運動功能。值得注意的是，對喂食突變菌株的秀麗隱桿線蟲，KF-8干預未能恢復age-1或akt-1表達的降低，也未能恢復受損的運動功能。說明KF-8可通過靶向age-1來改善地塞米松引起的肌肉損傷。

Conclusion

本研究首次建立了地塞米松誘導的秀麗隱桿線蟲肌肉損傷模型，并發現米糠肽KF-8可通過調節運動相關基因得表達和IRS-PI3K-AKT通路改善秀麗隱桿線蟲的肌肉損傷。這些數據支持KF-8可作為膳食補充劑改善糖皮質激素引起的肌肉損傷或肌肉減少，KF-8在肌少癥上的生物學活性仍需要在嚙齒動物或大動物模型中得到驗證。

第一作者簡介

吳釔心，中南林業科技大學食品科學與工程學院2019級碩士研究生，研究方向為稻谷加工副產物的活性成分對健康的調控作用。參與省級研究生項目1 項，發表科研論文3 篇，已授權中國發明專利1 項。

通信作者簡介

梁盈，中南林業科技大學食品科學與工程學院教授，博導。美國國立衛生研究院客座研究員，湖南省科技領軍人才，中國食品科學技術學會杰出青年獎、湖南省杰出青年基金、青年芙蓉學者、湖湘青年英才獲得者，“樹人學者”青年英才特聘教授，中國食品科學技術學會青委會委員，湖南省食品科學技術學會青委會副主任委員。主要研究方向：以稻谷加工副產物、湖南特色食藥同源物及農產品為原料，挖掘其中具有抗氧化、調節腸道微生態、改善糖脂代謝等生理功能的活性成分并評價對健康的調控作用。近年來，主持國家和省部級研究課題17 項，發表科研論文90余篇，其中第一或通信作者SCI論文60 篇，出版專著2 部，以第一發明人申報國家發明專利10 項，獲湖南省科技進步一等獎1 項。

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.

文章編譯內容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

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