Redox Biology : DNA修复代谢产物可以治疗骨骼肌损伤

骨骼肌重塑是维持肌肉内环境平衡和运动能力的关键。在小鼠和人类中，肌肉重塑反应在体育锻炼后迅速开始，从而产生ROS，而线粒体是骨骼肌收缩期间ROS的主要来源之一。体育运动导致的ROS氧化蛋白质、脂肪和核酸；然而，ROS被认为有利于肌肉适应，包括增加血管生成、提高线粒体生物合成和氧化还原平衡。

运动产生的代谢物，如外源物质、肽、核苷酸、脂类、氨基酸、辅因子和维生素、碳水化合物被认为是信号分子。然而，运动诱导的DNA氧化损伤以及修复代谢物如何影响运动后的肌肉重塑还知之甚少。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102634

近日，来自东北师范大学的研究者们在Redox Biology杂志上发表了题为“DNA repair byproduct 8-oxoguanine base promotes myoblast differentiation”的文章，该研究不仅表明DNA修复代谢产物8-oxoG作为肌肉重塑的信号实体并有助于骨骼肌运动诱导的适应，而且提高了8-oxoG用于临床治疗骨骼肌损伤相关疾病的可能性。

肌肉收缩增加了活性氧(ROS)的水平，ROS被认为是肌肉重塑的关键信号实体，并为骨骼肌的健康适应奠定了基础。ROS不可避免地对包括DNA在内的各种细胞分子造成损害。DNA损伤应该被修复，以确保基因组的完整性；然而，DNA修复副产物如何影响肌肉适应仍然难以捉摸。

在本研究中，研究者发现运动诱导了8-氧代-7，8-二氢鸟嘌呤(8-oxoG)的产生，它主要存在于肌纤维的线粒体基因组中。运动后小鼠TA肌间质液中游离8-oxoG碱基水平显著升高，8-oxoG清除能力显著增强。

8-oxoG通过激活Ras-MEK-MyoD信号轴诱导成肌细胞分化。细胞内8-氧鸟苷DNA糖基酶1(OGG1)沉默或Ogg1 KO抑制RAS激活、ERK磷酸化、MyoD转录激活、生肌调节因子基因(MRF)表达。在重建实验中，外源性添加8-oxoG碱基增强了MRF的表达，加速了受损骨骼肌的恢复。

9-oxoG与OGG1一起调节运动中肌肉重构的作用机制示意图

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102634

综上所述，本研究数据表明，8-oxoG碱基是一种信号分子，在成肌细胞中与OGG1形成复合体，协调ROS损伤后的反馈过程，促进成肌细胞分化，从而导致骨骼肌重构或适应。这一概念不仅适用于生理环境(例如，广泛的运动)，而且还可以扩展到病理条件(例如，创伤，年龄相关的肌肉损失)。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Xu Zheng et al. DNA repair byproduct 8-oxoguanine base promotes myoblast differentiation.  Redox Biol. 2023 May;61:102634. doi: 10.1016/j.redox.2023.102634.