CTRP9作为肌因子通过LAMP-2A/NLRP3通路缓解肌少症

CTRP9 as a myokine mitigates sarcopenia via the LAMP-2A/NLRP3 pathway.

作者信息Linxi Li, Anju Zuo, Ruoyu Yin, Qiangqiang Liu, Chen Liu, Na Li, Dan Xu, Shaomeng Zhang, Jiarui Li, Shengyun Lei, Shiyan Ruan, Tingting Li, Yuan Guo
PMID41057318
发布时间2025-10-07
DOI10.1038/s41419-025-08025-w

实验完整度

该研究包含体外细胞衰老模型、体内基因敲除小鼠模型、人原代肌母细胞样本,并通过Western blot、免疫荧光、Co-IP、蛋白对接等验证功能与机制。

主要模型

C2C12成肌细胞复制性衰老模型 CTRP9基因敲除(KO)小鼠 人原代肌母细胞

重点核对

CTRP9在衰老过程中的表达变化(血清、肌肉、细胞) gCTRP9处理浓度和时间(如5 μg/mL,24或36小时) LAMP2A和NLRP3的表达调控关系 siRNA介导的CTRP9或LAMP2A敲低效果 试剂和抗体的使用及浓度

摘要

肌少症是一种以进行性骨骼肌萎缩和再生受损为特征的退行性疾病,与衰老、慢性炎症和蛋白质稳态失调密切相关。虽然巨自噬在此背景下已被广泛研究,但分子伴侣介导的自噬(CMA)的作用却知之甚少。在本研究中,我们确定C1q/TNF相关蛋白9(CTRP9)是一种由骨骼肌分泌的新型自分泌肌因子,具有双重保护功能——促分化和抗萎缩。通过使用C2C12成肌细胞的复制性衰老模型,我们观察到CTRP9表达随细胞衰老而下降,同时伴有溶酶体相关膜蛋白2A型(LAMP2A)水平降低、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)积累增加以及白细胞介素-1β(IL-1β)分泌升高。在CTRP9基因敲除(KO)小鼠的骨骼肌组织中也检测到类似的分子特征,进一步验证了其在体内的作用。用具有生物学活性的CTRP9球状结构域(gCTRP9)处理可恢复LAMP2A表达,增强CMA活性,并促进NLRP3的选择性降解,从而减轻炎症应激和细胞衰老。在功能上,gCTRP9恢复了肌源性分化标志物(如MYOD1)的表达,同时抑制了萎缩相关基因(如Fbxo32)的表达,并改善了融合潜能和肌管完整性。在从老年人分离的原代人肌母细胞中,CTRP9和LAMP2A显著下调,NLRP3表达增加——这些变化在gCTRP9处理后部分逆转。这些发现共同表明,CTRP9–LAMP2A–NLRP3轴在调节肌肉再生和维持方面起着关键作用。通过靶向CMA介导的NLRP3降解,CTRP9为对抗肌少症提供了一种有前景的治疗策略,通过协调调节分化途径和肌肉萎缩。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CTRP9是否作为肌因子通过调控CMA及NLRP3降解来缓解肌少症?
核心机制
CTRP9通过上调LAMP2A增强分子伴侣介导的自噬(CMA),促进NLRP3的溶酶体依赖性降解,从而抑制NLRP3炎症小体活化,减轻炎症和细胞衰老,发挥抗萎缩和促分化作用。
主要证据
体外C2C12细胞衰老模型、CTRP9 KO小鼠、人原代肌母细胞中观察到CTRP9-LAMP2A-NLRP3轴的失调;gCTRP9处理恢复LAMP2A、降低NLRP3和IL-1β,改善肌管形态和分化;蛋白对接和Co-IP证实CTRP9与LAMP2A直接结合。
研究意义
CTRP9通过LAMP2A介导的CMA降解NLRP3,为肌少症提供潜在的治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本和动物模型建立

分析CTRP9在衰老过程中的表达变化,并建立CTRP9 KO小鼠模型以研究其功能。

收集不同年龄组人血清和肌肉样本;使用C57BL/6J WT和CTRP9 KO小鼠,分为年轻(3月龄)和年老(23月龄)组。

2

细胞衰老模型建立及CTRP9表达检测

验证C2C12细胞复制性衰老模型,并检测CTRP9表达变化。

使用高传代C2C12成肌细胞(P>35)诱导复制性衰老,检测衰老标志物和CTRP9表达。

3

CTRP9功能丧失和获得实验

通过siRNA敲低或gCTRP9处理,观察对衰老、萎缩和分化的影响。

用siCTRP9转染C2C12肌管或肌母细胞;或用gCTRP9处理衰老细胞,检测衰老标志物、肌管形态和分化标志物。

4

机制验证:CTRP9调控NLRP3降解

确定CTRP9是否通过溶酶体途径促进NLRP3降解,并涉及CMA。

用CHX追踪NLRP3蛋白稳定性;使用溶酶体抑制剂CQ、自噬抑制剂3-MA、蛋白酶体抑制剂MG132处理,检测NLRP3水平;检测CMA相关蛋白LAMP2A等。

5

LAMP2A在CTRP9功能中的必要性验证

验证LAMP2A是否为CTRP9介导的NLRP3降解和功能所必需。

用siLAMP2A敲低C2C12肌管或肌母细胞中的LAMP2A,再给予gCTRP9处理,检测对衰老、萎缩和分化的影响。

6

体内验证:CTRP9 KO小鼠表型

测定CTRP9缺失对老年小鼠肌少症表型的影响。

对WT和KO小鼠进行握力、跑步、悬挂测试,测量肌肉质量、肌纤维横截面积,检测衰老和炎症标志物。

7

人原代肌母细胞验证

验证CTRP9-LAMP2A-NLRP3轴在人类衰老肌肉中的表达变化及gCTRP9的改善作用。

从年轻和老年供体分离原代肌母细胞,检测CTRP9、LAMP2A、NLRP3表达及衰老程度;用gCTRP9处理老年肌母细胞观察效果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基文中未明确说明--
胎牛血清Excellbio--
青霉素-链霉素Solarbio--
基质胶Yeason40183
DMEM/F12培养基Gibco11320033
碱性成纤维细胞生长因子PeprotechPHG0368
II型胶原酶Yeason40508ES60
胰蛋白酶文中未明确说明--
Lipo8000转染试剂Beyotime--
IL-1β和CTRP9 ELISA试剂盒Proteintech, Boster--
抗p21抗体ABclonal, AbcamA22460, ab188224
抗Tubulin抗体Proteintech66031-1-lg
抗CTRP9抗体Biossbs-15085R
抗GAPDH抗体Proteintech66004-1-lg
抗p53抗体Abcamab26
抗GLB1/β-半乳糖苷酶抗体Proteintech15518-1-AP
抗Caspase-1/P20抗体Proteintech22915-1-AP
抗Hsc70抗体Proteintech10654-1-AP
抗Fbxo32抗体Abcamab168372
抗NLRP3抗体Proteintech19771-1-AP
抗NLRP3抗体Proteintech68102-1-Ig
抗LAMP2A抗体Abcam, Huaan Biotechnologyab125068, ET1601-24
抗ASC抗体Proteintech10500-1-AP
抗IL-1β抗体Cell Signaling Technology12242
抗LC3B抗体Abcamab192890
抗IL-18抗体Proteintech10663-1-AP
抗p16INK4A抗体Proteintech, Immunoway10883-1-AP, PT0242R
抗p19ARF抗体Cell Signaling Technology83259
抗MyoD1抗体Proteintech18943-1-AP
辣根过氧化物酶标记二抗ZSGB-BIOZB-2305, ZB-2301
RNA Fast200试剂盒Fastagen文中未明确说明
SYBR Premix Ex Taq试剂盒Yeason文中未明确说明
SA-β-gal染色液BeyotimeC0602
尼康TiS显微镜NikonTiS
抗MHC抗体Santa Cruz Biotechnology376157
抗NLRP3抗体Proteintech68102
抗LAMP2A抗体Abcamab125068
抗MyoD1抗体Proteintech18943
Alexa Fluor 488标记二抗Abcam--
Alexa Fluor 594标记二抗Abcam--
DAPI染色液Beyotime--
激光扫描共聚焦显微镜LSM 900Carl ZeissLSM 900
ImageXpress Micro共聚焦高内涵成像系统Molecular Devices--
奥林巴斯VS200玻片扫描仪OlympusVS200
Handpi HP-5N握力测试仪HandpiHP-5N
双能X射线吸收法文中未明确说明--
脂多糖文中未明确说明--
MG132文中未明确说明--
氯喹文中未明确说明--
3-甲基腺嘌呤文中未明确说明--
C57BL/6J野生型小鼠Weitong Lihua--
CTRP9基因敲除小鼠Biomodel Organism--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞衰老模型
C2C12细胞传代次数(P>35为衰老),分化培养基条件(DMEM+2%马血清),分化时间(5-7天)
阅读提示:Methods: Cell culture
siRNA转染
siRNA序列(见补充表2),转染试剂Lipo8000用量,转染时间点(分化的第4天或诱导前1天)
阅读提示:Methods: RNA interference; Supplementary Table 2
gCTRP9处理
gCTRP9浓度(5 μg/mL),处理时间(肌管实验36小时,人肌母细胞24小时)
阅读提示:Results: gCTRP9 promotes NLRP3 degradation; Fig. 6, Fig. 8
抑制剂实验
MG132浓度(20 μM),CQ浓度(50 μM),3-MA浓度(5 mM),处理时间(6小时),LPS预处理条件
阅读提示:Results: gCTRP9 promotes NLRP3 degradation; Fig. 4F
小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6J背景),年龄(3月龄和23月龄),性别(雄性),每组数量(10只),饲养条件
阅读提示:Methods: Animals and protocols