研究揭示炎症如何在疾病期间削弱肌肉

感染和神经退行性疾病会导致大脑发炎。但由于未知原因，患有脑炎的患者经常会出现似乎与中枢神经系统无关的肌肉问题。现在，圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员揭示了脑炎如何释放一种特定的蛋白质，这种蛋白质从大脑传播到肌肉并导致肌肉功能丧失。

这项针对果蝇和小鼠的研究还找到了阻断这一过程的方法，这可能对治疗或预防有时与炎症性疾病（包括细菌感染、阿尔茨海默病和长期新冠肺炎）有关的肌肉萎缩具有重要意义。

该研究于 7 月 12 日发表在《科学免疫学》杂志上。

“我们有兴趣了解与一些常见疾病相关的非常深层的肌肉疲劳，”资深作者、发育生物学副教授 Aaron Johnson 博士说。“我们的研究表明，当我们生病时，来自大脑的信使蛋白会通过血液流动并降低骨骼肌的能量水平。这不仅仅是因为我们感觉不舒服而缺乏运动的动力。这些过程会降低骨骼肌的能量水平，从而降低正常运动和功能的能力。”

为了研究脑部炎症对肌肉功能的影响，研究人员模拟了三种不同类型的疾病——大肠杆菌细菌感染、SARS-CoV-2 病毒感染和阿尔茨海默氏症。当大脑接触到这些疾病特有的炎症蛋白时，一种名为活性氧的有害化学物质就会积聚。活性氧会导致脑细胞产生一种名为白细胞介素 6 (IL-6) 的免疫相关分子，这种分子通过血液流遍全身。研究人员发现，小鼠体内的 IL-6 以及果蝇体内的相应蛋白质会降低肌肉线粒体（细胞的能量工厂）的能量产生。

约翰逊说：“大脑中含有 COVID 相关蛋白的苍蝇和老鼠表现出运动功能下降——苍蝇的攀爬能力不如它们应有的水平，老鼠的奔跑能力也不如对照组老鼠强。”

当大脑接触细菌相关蛋白和阿尔茨海默氏症淀粉样蛋白β时，我们发现肌肉功能也受到了类似的影响。我们还发现这种影响可能会变成慢性的证据表明。即使感染很快被清除，在我们的实验中，肌肉性能下降还会持续很多天。”

Aaron Johnson，华盛顿大学医学院发育生物学副教授

约翰逊与佛罗里达大学的合作者和第一作者杨硕博士（他在约翰逊实验室担任博士后研究员）一起提出，同样的过程可能也与人类有关。例如，细菌性脑膜炎已知会增加 IL-6 水平，并且可能与某些患者的肌肉问题有关。在 COVID-19 患者中，尸检过程中在脑中发现了炎性 SARS-CoV-2 蛋白，许多长期 COVID 患者报告称，即使在最初的感染消除很久之后，他们仍极度疲劳和肌肉无力。阿尔茨海默病患者血液中的 IL-6 水平也会升高，并且肌肉无力。

这项研究确定了预防或治疗与脑部炎症相关的肌肉无力的潜在目标。研究人员发现，IL-6 激活了肌肉中所谓的 JAK-STAT 通路，这就是导致线粒体能量产生减少的原因。美国食品和药物管理局已经批准用于治疗其他疾病的几种疗法可以阻断这种通路。JAK 抑制剂以及几种针对 IL-6 的单克隆抗体被批准用于治疗各种类型的关节炎和控制其他炎症状况。

“我们不确定为什么大脑会产生一种对许多不同疾病类别的肌肉功能造成如此损害的蛋白质信号，”约翰逊说。“如果我们想推测这一过程在人类进化过程中一直存在的原因，尽管它造成了损害，这可能是大脑在抵抗疾病时重新分配资源的一种方式。我们需要更多的研究来更好地了解这一过程及其对整个身体的影响。

他说：“与此同时，我们希望我们的研究能够鼓励对这一途径进行更多的临床研究，并研究阻断该途径各个部分的现有治疗方法是否可以帮助许多经历这种使人衰弱的肌肉疲劳的患者。”