一种特制复合营养素配方减轻成年小鼠高脂饮食相关的肌肉功能障碍和肌少症性肥胖相关特征

A Specialized Multinutrient Formula Attenuates High-Fat-Diet-Associated Muscle Dysfunction and Sarcopenic Obesity-Related Features in Adult Mice

作者信息Hang Wang, Yi-Jing Guo, Shang-Ta Wang
PMID42739058
期刊Nutrients
发布时间2026-09-03
DOI10.3390/nu18172886

实验完整度

高

包含体内小鼠模型与肌肉组织学、功能、分子标志物检测,并含功能与机制验证。

主要模型

雄性C57BL/6J小鼠 15周龄成年小鼠标准饮食或高脂饮食模型 C57BL/6J年轻小鼠(4周龄)作为年轻对照

重点核对

雄性C57BL/6J小鼠,分为YC、OC、OCN、OH、OHN五组,每组n=5 特制复合营养素配方经口灌胃,固定剂量280 mg/只,每周5次,持续12周 标准饮食为LabDiet 5001,高脂饮食为TestDiet 58Y1 所有小鼠进行相同非负重爬梯活动,每周3次,每次30分钟 握力在第2、4、6、8、10、12周测量,网格悬挂试验在第12周进行

摘要

背景/目的:肌少症是一种与年龄相关的骨骼肌疾病,可能因高脂饮食(HFD)而加重。鉴于肌少症的多因素发病机制,单一营养素干预可能不足。本研究探讨一种特制复合营养素配方是否能减轻标准饮食和高脂饮食条件下成年小鼠的肌肉功能障碍和肌内脂质积聚。方法:雄性C57BL/6J小鼠被分为五组:年轻对照组(YC)、成年对照组(OC)、补充该营养配方的成年对照组(OCN)、成年HFD喂养组(OH)以及补充该配方的成年HFD喂养组(OHN)。一种含有强化乳清蛋白、β-葡聚糖、抗氧化维生素和必需微量矿物质的特制复合营养素配方通过口服给药,每周五次,持续12周。评估了体成分、肌肉组织学、握力、肌内脂质积聚、炎症基因表达,以及与caspase相关凋亡、蛋白水解相关信号和组织重塑相关的蛋白标志物。结果:与YC小鼠相比,成年对照组和HFD喂养小鼠表现出肌肉力量和肌纤维横截面积降低、脂肪增多、肌内脂质沉积增加、TNF-α表达升高,以及与caspase相关凋亡、蛋白水解相关信号和组织重塑相关的选定蛋白标志物改变。营养补充改善了肌肉力量和纤维形态,减少了肌内脂质沉积,降低了TNF-α表达,减少了cleaved caspase标志物丰度,降低了p38 MAPK和MuRF-1表达,并增加了III型胶原表达。结论:HFD加重了成年小鼠的肌肉功能障碍和肌少症性肥胖相关特征,表现为肌肉功能受损、肌纤维横截面积降低、肌内脂质积聚增加,以及选定的炎症、cleaved caspase、蛋白质周转相关和重塑标志物改变。营养补充减轻了这些改变,并改善了肌肉结构和功能。

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
特制复合营养素配方能否减轻成年小鼠在标准饮食和高脂饮食条件下的肌肉功能障碍和肌内脂质积聚?
核心机制
营养补充与降低Tnf-α表达、减少cleaved caspase标志物丰度、降低总p38 MAPK和MuRF-1表达、增加p-Akt丰度和p-FoxO3a/FoxO3a比值、增加III型胶原表达相关,提示对炎症、凋亡、蛋白水解和组织重塑相关标志物的有利改变。
主要证据
成年HFD小鼠表现出肌肉功能下降、肌纤维横截面积减少、肌内脂质沉积增加、Tnf-α表达升高以及凋亡、蛋白水解和重塑相关蛋白标志物改变;营养补充改善了握力和悬挂表现,增加肌纤维横截面积,减少脂质沉积,并改变上述分子标志物。
研究意义
研究提供初步临床前证据,提示特制复合营养素策略可能有助于减轻成年小鼠HFD相关的肌肉功能障碍和肌内脂质积聚。

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

动物分组与饮食干预

建立成年标准饮食和高脂饮食模型,并评估营养配方补充的影响。

雄性C57BL/6J小鼠分为YC、OC、OCN、OH、OHN五组,分别给予标准饮食或高脂饮食,OCN和OHN组经口灌胃特制复合营养素配方。

2

体成分与组织重量分析

评估饮食和营养补充对体重、腰围、脂肪和肌肉组织重量的影响。

每周测量体重和腰围,实验结束后称量后肢肌肉和脂肪组织重量,并计算相对组织重量。

3

肌肉组织学与脂质沉积评估

评估肌肉纤维形态和肌内脂质积聚。

腓肠肌组织进行H&E染色和Oil Red O染色,定量分析肌纤维横截面积,定性评估脂质沉积。

4

肌肉功能评估

评估饮食和营养补充对肌肉力量和耐力的影响。

使用电子握力计测量前肢握力,并在第12周进行网格悬挂试验评估四肢肌肉耐力。

5

炎症基因表达分析

评估肌肉炎症状态。

提取腓肠肌总RNA,通过qRT-PCR检测Tnf-α和Il-6 mRNA表达,以Gapdh归一化。

6

凋亡、蛋白水解和组织重塑相关蛋白标志物检测

评估营养补充对选定分子标志物的影响。

通过Western blot检测cleaved caspase-3、cleaved caspase-8、cleaved caspase-9、Bcl-2、Bax、p-Akt、FoxO3a、p-FoxO3a、p38 MAPK、MuRF-1、III型胶原、TGF-β和GAPDH。

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。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
电子握力计REZ-5Hong-Ming Technology Co., Ltd.REZ-5
抗cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
抗cleaved caspase-8抗体Cell Signaling Technology8592
抗cleaved caspase-9抗体Cell Signaling Technology9509
抗Bcl-2抗体BioLegend633501
抗Bax抗体Abcamab32503
抗磷酸化Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4058
抗FoxO3a抗体Biossbs-1548R
抗磷酸化FoxO3a (Ser253)抗体Biossbs-3140R
抗p38 MAPK抗体Proteintech14064-1-AP
抗MuRF-1/MuRF-2/MuRF-3抗体Abcamab172479
抗III型胶原抗体Proteintech22734-1-AP
抗TGF-β抗体Cell Signaling Technology3711
抗GAPDH抗体GeneTexGTX100118
HRP标记山羊抗兔IgGCell Signaling Technology7074
HRP标记马抗小鼠IgGCell Signaling Technology7076
LAS-4000成像系统FUJIFILM--
TRIzol试剂Invitrogen, Thermo Fisher Scientific--
HiSenScript RH(-) RT PreMix试剂盒iNtRON Biotechnology--
GraphPad Prism 10.1GraphPad Software--
ImageJ 1.54National Institutes of Health--

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
动物分组与饮食干预
小鼠品系、性别、周龄;五组分组;标准饮食和高脂饮食品牌;营养配方剂量、给药频率和持续时间。
阅读提示:Methods 2.1 Animal Experiment;Figure 1a。
肌肉组织学与脂质沉积评估
H&E和Oil Red O染色步骤;切片厚度;CSA分析每组小鼠数、每只图像数和每张图像分析的肌纤维数。
阅读提示:Methods 2.2 和 2.3;Figure 2 legend。
肌肉功能评估
握力测试时间点、每只测试次数;网格悬挂试验时间、尺寸和重复次数。
阅读提示:Methods 2.4 和 2.5;Figure 3 legend。
炎症基因表达分析
RNA提取试剂;逆转录试剂盒;qPCR循环条件;引物序列;技术重复和生物学单位。
阅读提示:Methods 2.7 Quantitative Real-Time PCR;Figure 3c legend。
Western blot分析
抗体品牌、货号、稀释比例;凝胶浓度;转膜;成像系统;定量方法。
阅读提示:Methods 2.6 Western Blotting;Figure 4 legend。