研究背景
砷是自然界中广泛存在的环境毒物，可对体内多器官产生毒性作用。骨骼肌是糖脂和能量代谢的主要场所，对人体的健康和长寿起着重要作用。随着年龄的增长，骨骼肌会发生减少和萎缩，对运动、呼吸和代谢稳态等多种生理功能产生负面影响。近期流行病学研究表明，砷暴露人群砷负荷与骨骼肌质量呈负相关关系，且体内研究发现砷具有潜在的骨骼肌毒性。
褪黑素 (MT) 是一种由松果体产生的生物激素，对维持睡眠质量以及内分泌和免疫系统的正常生理功能发挥着重要作用。有研究表明，MT可能是肌少症的潜在治疗药物，其通过多种途径发挥对骨骼肌的保护作用。促红细胞生成素 (EPO) 是一种肾源性激素，其可通过与EPO受体 (EPOR) 的相互作用在多种组织中发挥活性作用。研究表明，骨骼肌对EPO的敏感性与肌肉质量维持密切相关。然而，砷对骨骼肌的毒性效应和机制如何、砷是否会影响内源性褪黑激素和促红细胞生成素的分泌以及二者在砷致骨骼肌毒性中的作用如何均不明确。
研究内容
近日，贵州医科大学张爱华教授团队在该研究领域取得了新进展，为砷致骨骼肌损伤的防治提供了实验依据。该研究探讨了砷暴露对不同月龄大鼠骨骼肌和内源性褪黑素分泌的影响，并揭示了褪黑素在砷暴露致大鼠骨骼肌损伤中的干预作用与机制 (图1)。
图1. 亚砷酸钠暴露对大鼠骨骼肌的影响与毒性机制
该研究采用检测骨骼肌病理变化、骨骼肌砷负荷与端粒长度等方法证明了砷致大鼠骨骼肌损伤模型构建成功。研究发现，砷能导致骨骼肌损伤，具体表现为腓肠肌肌纤维横截面积减少、组织排列紊乱、可见肌纤维自溶、小空泡、纤维束膜轻度破裂、相邻肌肉组织间隙增宽、骨骼肌II型纤维减少和转化；骨骼肌组织端粒缩短、相关萎缩蛋白表达增加。但砷暴露并未引起大鼠骨骼肌组织发生明显的脂质和胶原沉积。
在研究过程中，该团队发现亚砷酸钠暴露可引起大鼠血清MT水平显著降低。有趣的是，亚砷酸钠暴露大鼠血清EPO水平显著升高，但其骨骼肌EPOR蛋白表达水平显著下调。此外，该团队发现补充外源性褪黑素可有效拮抗亚砷酸钠诱导的腓肠肌重量和腓肠肌指数降低、腓肠肌肌纤维萎缩以及肌纤维类型转换。此外，外源性褪黑素还可有效恢复染砷组大鼠腓肠肌相对端粒长度、血清MT和EPO水平以及和腓肠肌中EPOR的表达。以上结果提示，砷可能通过抑制大鼠褪黑素分泌下调骨骼肌EPOR表达，从而引起大鼠骨骼肌EPO敏感性降低，加速骨骼肌组织萎缩和损伤。
研究总结
本研究成功构建了砷致大鼠骨骼肌损伤模型，并在此基础上明确了砷暴露致大鼠骨骼肌损伤的类型，发现褪黑素分泌紊乱可能是亚砷酸钠诱导骨骼肌损伤的关键因素和干预靶点。
