摘要：衰老引起的骨骼肌质量减少和功能减退增加了老年人跌倒、骨折及代谢疾病的风险，严重影响老年人生活质量。尽管运动和饮食干预在一定程度上有助于维持肌肉质量，但目前仍缺乏针对骨骼肌衰老的有效治疗方法。

衰老引起的骨骼肌质量减少和功能减退增加了老年人跌倒、骨折及代谢疾病的风险，严重影响老年人生活质量。尽管运动和饮食干预在一定程度上有助于维持肌肉质量，但目前仍缺乏针对骨骼肌衰老的有效治疗方法。

此外，骨骼肌衰老常常伴随线粒体功能障碍引起的代谢功能紊乱，进一步加剧了肌肉质量和功能的退化。然而，代谢物如何调控骨骼肌衰老，仍有待进一步解析。

3月14日，中国科学院动物研究所刘光慧团队、曲静团队及首都医科大学宣武医院王思团队合作，在国际权威期刊Nature Metabolism（IF=18.9）上在线发表了题为“SIRT5 safeguards against primate skeletal muscle ageing via desuccinylation of TBK1”的最新研究成果。该研究首次揭示了“长寿蛋白”SIRT5通过调控蛋白激酶TBK1的去琥珀酰化修饰，抑制其下游促炎信号通路的激活，从而延缓骨骼肌衰老的新机制。本研究为抗骨骼肌衰老治疗提供了新的靶点和策略。

该研究通过对年轻和衰老的食蟹猴骨骼肌样本进行蛋白质组学和转录组学分析。发现SIRT5在灵长类骨骼肌衰老过程中表达显著下调，是衰老相关改变的关键驱动因素之一。机制上，SIRT5通过去琥珀化TBK1（炎症反应中的关键调控因子）的赖氨酸137位点，促进TBK1去磷酸化，进而抑制下游炎症信号通路的激活，发挥抗炎和保护骨骼肌的作用。此外，研究创新性开发了SIRT5基因疗法，并在老年小鼠模型中验证了其改善骨骼肌功能的潜力，为抗骨骼肌衰老治疗提供了新的靶点和策略。景杰生物为该研究提供了蛋白质组学技术支持及琥珀酰化修饰泛抗体。

图1 本研究模式图

01

蛋白质组学揭示炎症反应是灵长类骨骼肌衰老的显著特征

研究首先选取了年轻和衰老的非人灵长类动物（NHP，此实验选取食蟹猴）模型的骨骼肌样本进行多组织学分析。衰老骨骼肌样本具有以下特征：肌纤维横截面积减小，衰老标志物Fbx32表达增加，中央核肌纤维增加，快肌纤维向慢肌纤维转换，纤维化和脂质沉积增加，神经肌肉接头退化，骨骼肌干细胞及血管内皮细胞数量下降等。

进一步的，研究对年轻和衰老的食蟹猴骨骼肌样本进行了蛋白质组学和转录组学分析。结果发现衰老样本中，与肌肉细胞骨架、肌肉发育和代谢途径相关的基因和蛋白表达下调，而与免疫反应和炎症途径相关的基因和蛋白表达上调。

此外，衰老骨骼肌中还检测到CD45阳性免疫细胞尤其是CD68阳性活性巨噬细胞和CD86阳性促炎M1巨噬细胞浸润增加，S100A8阳性/S100A9阳性细胞增多，以及IL-6、IFNβ、IL1B等促炎细胞因子表达上升，上述结果表明，炎症反应是灵长类骨骼肌衰老的显著特征。

图2 炎症是灵长类骨骼肌老化的一个显著特征

02

SIRT5在灵长类骨骼肌衰老中发挥关键作用

先前研究表明，SIRT5在各种生物体的衰老和长寿中发挥关键作用，上述蛋白质组学结果显示SIRT5是衰老NHP骨骼肌中下调最显著的蛋白之一，且WB验证了衰老NHP组织和人类骨骼肌组织中的SIRT5蛋白水平降低。这些证据表明SIRT5与灵长类动物骨骼肌衰老调节相关。因此，研究锁定SIRT5进行了深入探究。

研究通过CRISPR-Cas9技术和人多能干细胞的定向诱导分化技术，成功构建了SIRT5基因敲除的人肌管细胞模型。结果显示，SIRT5缺失的人肌管细胞出现加速衰老和慢性炎症特征，包括肌管细胞直径减小、线粒体功能障碍以及促炎基因表达上调。这些结果表明SIRT5缺乏会诱导肌管衰老和炎症反应，暗示SIRT5在维持骨骼肌年轻态中具有重要作用。

图3 SIRT5缺陷诱导肌管衰老和炎症反应

03

SIRT5调控衰老的机制解析

进一步的，研究深入探究了SIRT5在骨骼肌衰老中的分子机制。质谱和免疫共沉淀实验发现并验证了炎症反应关键调控因子TBK1与SIRT5存在相互作用，且TBK1可作为SIRT5的底物，可被其去琥珀酰化。

进一步的，研究结合蛋白定点突变等实验，证实TBK1的Lys137位点是SIRT5的去琥珀酰化靶点。此外，研究还发现SIRT5介导的TBK1在Lys137位点的去琥珀酰化可促进其Ser172位点的去磷酸化，进而抑制下游TBK1-RelA炎症信号通路的激活。这提示SIRT5通过调控TBK1的翻译后修饰，发挥抗炎和保护骨骼肌的作用。

图4 SIRT5在Lys137位点使TBK1去琥珀酰化并促进其去磷酸化

04

基于SIRT5的基因疗法改善骨骼肌功能

最后，研究探索了SIRT5在抗骨骼肌衰老治疗中的应用潜力。在老年小鼠模型中，通过肌肉注射SIRT5慢病毒载体进行基因治疗。结果显示，SIRT5基因疗法能够有效改善老年小鼠的骨骼肌功能，表现为握力增强、悬挂时间和耐力增加。

此外，组织学和转录组分析表明，SIRT5基因疗法可减轻肌肉萎缩，逆转快肌纤维损失，减少免疫细胞浸润和炎症因子表达，使骨骼肌的转录谱向更年轻的状态转变。这些结果为基于SIRT5的基因疗法在抗骨骼肌衰老治疗中的应用提供了实验依据。

图5 基于SIRT5的基因疗法可改善老年小鼠的骨骼肌功能障碍

综上所述，该研究基于蛋白质组学，揭示了灵长类骨骼肌衰老的分子机制及SIRT5的保护作用：SIRT5通过去琥珀化TBK1的赖氨酸137位点，促进TBK1去磷酸化，进而抑制下游炎症信号通路的激活，发挥抗炎和保护骨骼肌的作用。基于此发现，开发了SIRT5基因疗法，并在老年小鼠模型中验证了其改善骨骼肌功能的潜力，为抗骨骼肌衰老治疗提供了新的靶点和策略。

景杰评述

中科院动物所刘光慧团队长期致力于人类衰老的遗传和表观遗传信息解码等研究。2023年，该团队运用蛋白质组、转录组、代谢组、表型组等组学分析技术，首次确定了多个组学维度的年龄相关特征，创新性的建立了中国女性的复合衰老时钟，并证明了这些时钟具有评价人类衰老干预的潜力（点击链接详细阅读：首次报道！Med | 多维组学揭示中国女性衰老时钟）。本文的发表再次印证了蛋白质组学对于挖掘衰老相关调控因子并揭示其调控机制所发挥的重要作用。

此外，本研究发现的SIRT5作为去琥珀化酶，通过去除TBK1的琥珀酰基团，调节其激酶活性和下游炎症信号通路，最终影响衰老的骨骼肌功能。这强调了琥珀酰化作为一种重要的新型酰化修饰类型，在蛋白质功能调控、信号传导、细胞衰老响应中的关键作用，也为未来的研究提供了新方向。

景杰生物作为新型酰化研究的领跑者，在上万例样品中积累了丰富的新型酰化修饰研究经验和实验方案。可提供“从WB预筛选，新型酰化修饰组学分析，到运用丰富的酰化修饰位点特异性抗体进行功能验证，再到后续的CUT&Tag分析”等全流程服务。景杰生物PTMab抗体产品具有高特异性、高亲和力、高批间一致性等优势，其应用也多次见刊于Cell、Nature、Science等国际顶尖杂志。如果您想了解景杰生物研究产品和服务的更多信息，可咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。

参考文献：

Zhao Q, et al. 2025. SIRT5 safeguards against primate skeletal muscle ageing via desuccinylation of TBK1. Nat Metab.

来源：景杰生物