Chrebp Deletion and Mild Protein Restriction Additively Decrease Muscle and Bone Mass and Function

Kanako Deguchi

doi:10.3390/nu17030488

Chrebp Deletion and Mild Protein Restriction Additively Decrease Muscle and Bone Mass and Function

2025-01-29

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DOI：10.3390/nu17030488

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背景/目的：碳水化合物和蛋白质限制与肌肉减少症和骨量减少相关，但其潜在机制尚不明确。本研究旨在确定轻度蛋白质限制是否影响野生型（WT）和纯合子碳水化合物应答元件结合蛋白（Chrebp）基因敲除（KO）小鼠的肌肉和骨骼功能。方法：18周龄的雄性野生型和纯合子Chrebp基因敲除小鼠分别给予对照组饮食（20%蛋白质）或低蛋白饮食（15%蛋白质）喂养12周。我们评估了肌肉重量和肢体抓握力，以及骨密度、骨结构和骨形态计量学参数。结果：Chrebp基因敲除和低蛋白饮食呈叠加效应降低体重（WT对照组-KO低蛋白组：均数差及95%置信区间，8.7 [6.3, 11.0]，p < 0.0001）和附睾脂肪重量（1.0 [0.7, 1.2]，p < 0.0001）。Chrebp基因敲除和低蛋白饮食呈叠加效应降低胫前肌重量（0.03 [0.01, 0.05]，p = 0.002）和肢体抓握力（63.9 [37.4, 90.5]，p < 0.0001），原因在于胰岛素/胰岛素样生长因子1信使RNA水平下降以及肌抑制素信使RNA水平上升。与之相反，Chrebp基因敲除增加了骨密度（BMD）（WT对照组-KO对照组：-6.1 [-10.8, -2.3]，p = 0.0009）、刚度（-21.4 [-38.8, -4.1]，p = 0.011）、小梁骨骨体积与组织体积比（BV/TV）（-6.517 [-10.99, -2.040]，p = 0.003）和 trabeculae数量（-1.1 [-1.8, -0.5]，p = 0.0008）。然而，在KO小鼠中，蛋白质限制呈叠加效应降低BMD（KO对照组-KO低蛋白组：8.1 [4.3, 11.9]，p < 0.0001）、骨刚度（38.0 [21.3, 54.7]，p < 0.0001）、小梁骨BV/TV（7.7 [3.3, 12.2]，p = 0.006）和trabeculae数量（1.2 [0.6, 1.9]，p = 0.0004）。轻度蛋白质限制对骨骼形成参数（类骨质体积（WT对照组-WT低蛋白组：-1.7 [-2.7, -0.7]，p = 0.001）和类骨质表面（-11.2 [-20.8, -1.5]，p = 0.02）的影响仅在野生型（WT）小鼠中观察到。骨吸收标志物水平，如骨表面破骨细胞数量、破骨细胞数量和表面侵蚀面积，在各组间无显著差异。结论：Chrebp基因敲除和蛋白质限制均导致肌肉和骨骼功能下降；因此，充足的碳水化合物和蛋白质摄入对于维持肌肉和骨骼质量及功能至关重要。需要进一步研究阐明ChREBP基因敲除和低蛋白饮食导致骨肌减少症的机制。

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Chrebp Deletion and Mild Protein Restriction Additively Decrease Muscle and Bone Mass and Function

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