随着年龄增长,骨骼肌的力量和弹性往往不可逆转地下降,快缩肌纤维的丧失更是让简单的站立、爬楼变得吃力。长久以来,科学家一直试图找到肌肉衰老的根本原因。日本九州大学农学部田巽隆一教授团队的一项研究带来了全新视角:肌肉修复的关键信号并未完全消失,而是因化学修饰而“沉默”了。他们发现一种源自硫辛酸的三硫化物能够保护并强化该信号,让老化肌肉的再生能力重新焕发活力。
硝化:沉默卫星细胞的化学“锁”
肌肉损伤后,驻留在肌纤维周围的卫星细胞——也就是肌肉干细胞——会被迅速唤醒,增殖分化以修复受损组织。这项过程的关键启动因子是一种名为肝细胞生长因子(HGF)的蛋白质。HGF平时储存于细胞外基质中,当肌肉受到牵拉或损伤时释放,与卫星细胞表面的c-met受体结合,开启再生级联。然而,衰老让这套系统变得迟钝。田巽团队此前的工作表明,年龄相关的活性分子攻击会导致HGF在两个关键酪氨酸位点(Y198和Y250)上发生硝化修饰,正是这两个位点参与了与c-met受体的结合。一旦被硝化,HGF便无法有效对接卫星细胞,修复信号因此中断。更糟糕的是,这种损伤在快缩肌纤维中尤其明显,不仅削弱爆发力,还促使纤维化和脂肪堆积。田巽隆一解释道:“HGF并非随年龄增长而简单缺失,它更可能是在生成后被化学修饰所改变。这让我们思考,是否有一种强抗氧化能力的化合物能保护HGF,无论是通过阻止硝化,还是补偿其功能丧失。”
LASSS:从抗氧化剂到“超级HGF”的意外生成
研究人员测试了两种天然存在的三硫化物:谷胱甘肽三硫化物(GSSSG)和硫辛酸三硫化物(LASSS)。三硫化物含三个连续硫原子,因其活跃的氧化还原性质而受到药学关注。初步实验中,这两种化合物在摩尔比1:4000时都能抑制Y198和Y250位点的硝化,却未能恢复HGF与c-met的结合功能。当团队将比例提高至1:8000时,LASSS展现出了惊人特性——与LASSS共孵育的HGF,其与c-met受体的亲和力增加了两倍以上,并且对硝化所致功能丧失(特别是Y198位点)产生了强大抵抗力,而GSSSG并无此效果。田巽教授对这一发现感到惊喜:“我们完全没有预料到,仅仅将HGF与LASSS混合就能产生如此显著的效果。这表明LASSS的作用不仅限于中和活性分子,它可能直接与HGF相互作用,诱使其发生微妙的构象改变,从而形成一种与受体结合更强、更能抵抗硝化的‘超级HGF’。”这种“超级HGF”在保持激活卫星细胞和促进其增殖分化能力的同时,拥有了更强的信号传导效能和抗损伤能力,开辟了不改变蛋白质天然功能却能提升其衰老抵抗的新途径。
从试管到活体:保护效应在肌肉萎缩模型中再现
为了验证LASSS在真实肌肉组织中的保护作用,团队采用了尾部悬吊小鼠模型,这种模型能有效模拟失重或长期卧床导致的肌肉萎缩。结果显示,经LASSS预处理的小鼠,其肌肉内HGF的硝化水平显著低于未处理动物,而GSSSG再次未能产生同等保护效果。这进一步说明,LASSS的保护效应依赖其与HGF蛋白的特异性相互作用,而不仅仅是广谱抗氧化能力。这一发现意味着,未来的治疗策略可能不再是往体内补充更多的生长因子,而是通过某种分子“伴侣”,保护并强化那些在衰老过程中逐渐失效的内源性修复信号。由于人类等哺乳动物体内存在高度类似的HGF形式,研究者相信,这一机制具有潜在的转化价值,不仅可能帮助老年人维持肌肉功能和生活自理能力,也可能应用于猫、狗等伴侣动物的肌肉健康维护。
“Enhanced HGF with increased receptor affinity and nitration-dysfunction resistance through interaction with lipoic acid trisulfide” by Kahona Zushi, Miyumi Seki, Ryota Mizuochi, Kazuki Shitamitsu, Alaa Elgaabari, Sakiho Tanaka, Junri Miyamoto, Kaoru Mizoguchi, Reina Fujimaru, Jiaxi Han, Takashi Nakashima, Shoko Sawano, Wataru Mizunoya, Takahiro Maeno, Issei Yokoyama, Takahiro Suzuki, Judy E. Anderson and Ryuichi Tatsumi, 24 July 2026, Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-026-60835-w