肿瘤状态下骨骼肌异常代谢
缪明永
第二军医大学生物化学与分子生物学教研室
人体肌肉组织可分为骨骼肌、平滑肌和心肌三种，其中骨骼肌含量最多，占体重比例约为40%（男性）和30%（女性）。因此，骨骼肌是机体最大的蛋白库，在某些特殊情况下（如长期饥饿等）骨骼肌又是机体的能量库。肿瘤患者，尤其是伴有恶液质的肿瘤晚期患者可出现脂肪组织和骨骼肌不断分解消耗，持续体重下降和消瘦。其中骨骼肌持续消耗对患者生命活动和生活质量产生严重影响，直接影响预后。肿瘤状态下骨骼肌代谢变化，尤其是恶液质过程中骨骼肌萎缩可能与骨骼肌合成下降，或骨骼肌分解增强，抑或两者都有关系。导致恶液质骨骼肌萎缩主要原因可以涉及肿瘤和宿主两方面因素，其分子机制非常复杂且认识有限。
1骨骼肌正常代谢概述
1.1骨骼肌能量代谢
骨骼肌由许多肌纤维组成，每个肌纤维实际上都是一个多核细胞。肌纤维又由许多肌原纤维组成，每条肌原纤维都可分成一节节的肌小节，肌小节中肌球蛋白（myosin）和肌动蛋白（actin）形成的粗、细肌丝互相嵌合在一起，两种肌丝互相作用和滑动而完成肌肉收缩和伸展动作，而这个过程需要ATP来推动，而不同肌纤维产生ATP的方式是不同。正常状态下骨骼肌首先以葡萄糖作为能量物质，肌细胞摄取血糖是依赖胰岛素的，餐后血糖高时可以摄取更多的葡萄糖，除了氧化分解产生ATP外，多余葡萄糖可以合成糖原储存在肌肉细胞内备用。肌糖原含量约占肌肉重量的1%~2%，总量约为~g。由于体内肌肉总量远多于肝脏，肌糖原总量约为肝糖原总量的3~4倍。肌糖原主要为肌肉收缩提供能量。肌肉组织细胞合成和分解糖原主要受细胞能量状态、生理应激的肾上腺素以及钙离子浓度等调节。静息时细胞内ATP和6-磷酸葡萄糖水平较高是有利于葡萄糖合成糖原；而活动应激、AMP和钙离子等升高时促进肌糖原分解。
当进行长期锻炼时，脂肪供能就显得非常重要了，血糖只能维持5分钟的肌肉能量供应，接着是肝糖原分解释放出葡萄糖供应肌肉能量需求，锻炼20分钟后开始动员脂肪，释放出脂肪酸和甘油，脂肪酸被肌细胞摄取和氧化分解供能。肌肉细胞内含有较高活性的酮体分解酶，所以可以利用肝脏释放出的酮体获取能量。
1.2骨骼肌蛋白质分解代谢人体每日更新体内蛋白质总量的1％~2％，主要是肌肉蛋白质。70％~80％释放的氨基酸被重新利用合成蛋白质，剩下的20％~25％被降解。许多因素如营养不良、活动障碍和促分解代谢分子（糖皮质激素和细胞因子等）等增加骨骼肌蛋白质降解。目前认为骨骼肌蛋白降解有三条途径：选择性泛素化-蛋白酶体降解途径、细胞自噬/溶酶体降解途径和钙激活降解途径，其它还可能涉及肌细胞凋亡等。
1.2.1选择性泛素化-蛋白酶体降解途径此过程需有ATP参与，故此途径又被称为ATP依赖性蛋白质降解途径，此途径主要降解异常蛋白质（如突变和氧化损伤等蛋白质）和短半衰期蛋白质：通过三个酶（E1，E2和E3）序贯酶促反应将泛素（ubiquitin）与被降解蛋白质共价连接，形成泛素化标记蛋白质，然后蛋白酶体（proteasome）识别和结合泛素化标记蛋白质并将其降解（图1）。肌肉细胞中的E3主要有MAFbx/Atrogin1和MuRF1两种，其表达受多种信号通路调节。蛋白酶体是存在于细胞核和胞质内的ATP-依赖性蛋白酶，主要降解异常蛋白质和短衰期蛋白质。蛋白酶体是一个26S的蛋白质复合体，由20S的核心颗粒（coreparticle，CP）和19S的调节颗粒（regulatoryparticle，RP）组成。当泛素化标记蛋白质与调节颗粒结合后，调节颗粒底部水解ATP获取能量，促使蛋白质去折叠松解，去折叠蛋白质被转位至核心颗粒中心腔水解产生一些约由6~9个氨基酸残基组成的肽链。释放出的多肽被进一步被三肽基肽酶Ⅱ（TPPⅡ）和多种氨基肽酶降解为氨基酸。
1.2.2细胞自噬/溶酶体降解途径（autophagy/lysosomalpathway）此途径无需ATP的参与，故又称为非ATP依赖性蛋白质水解途径。细胞自噬（autophagy）途径激活是细胞内底物进入溶酶体降解必须的。细胞自噬指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器和蛋白质等形成自噬体（autophagosome），并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹内容物，以实现细胞本身代谢需要和某些细胞器更新的一个分解代谢过程。参与调节细胞物质合成，降解和重新利用之间的代谢平衡，与许多重要的生理病理过程相关，如衰老和肿瘤等。细胞自噬过程涉及一系列自噬基因（ATG）表达蛋白如LC3、Beclin1和BNIP3激活，并且与细胞凋亡通路、PI3K/Akt、MAPK/Erk和mTOR信号通路等相互影响[3]。溶酶体（lysosome）的主要功能是进行细胞内消化，可降解从细胞外摄入的蛋白质、细胞膜蛋白和胞内长寿蛋白质。溶酶体含有多种蛋白酶，包括组织蛋白酶（cathepsin）B、H、L和D，其中组织蛋白酶L在蛋白质降解早期就被激活，并且与蛋白质降解增强密切相关。1.2.3钙激活降解途径此途径包括多种钙激活蛋白酶（calpains），钙激活蛋白酶属于细胞内非溶酶体钙调节半胱氨酸蛋白酶家族，参与许多细胞重要生命过程蛋白质分子的降解，如细胞骨架蛋白、离子通道蛋白、酶蛋白、细胞粘附分子和细胞受体等。普遍存在的钙激活蛋白酶Ⅰ和Ⅱ参与了骨骼肌萎缩过程中肌原纤维蛋白降解的初期。
骨骼肌蛋白质降解后释放出大量氨基酸，其中支链氨基酸（branchedchainaminoacids，BCAA）和芳香族氨基酸比例较高，除了一部分自身再利用和分解产能外，大多释放到血液，还有很大部分转化为丙氨酸释放，通过血液循环进入肝脏糖异生后以葡萄糖进入血循环，也就是肌肉与肝脏之间的丙氨酸-葡萄糖循环。当骨骼肌降解增加将导致丙氨酸-葡萄糖循环增强。
1.3骨骼肌蛋白质合成代谢骨骼肌作为人体蛋白质库，每天进行相对稳定的蛋白质合成和降解。蛋白质合成过程包括氨基酸活化、肽链合成起始、延长、终止以及折叠和翻译后加工5个阶段。在翻译过程中，核糖体从开放阅读框架的5＇端起始密码子AUG向3＇端逐个阅读密码子，直至终止密码出现而结束蛋白质翻译。真核生物起始因子（eIF）包括eIF-1，-2，-3，-4，-5和-6参与翻译起始复合物的形成。肽链延长是在核糖体上连续地和循环地进行，也称核糖体循环。细胞内新生肽链还要经过包括蛋白质折叠、翻译后加工修饰和聚合等才能具有生物活性的成熟蛋白。蛋白质合成的调控主要阶段是蛋白质翻译的起始阶段，该阶段有两个主要调控点（图2）：其一，起始蛋氨酰tRNA（met-tRNAimet）与40S核糖体小亚基结合，主要受eIF2调控并依赖GTP结合。GTP替换GDP与eIF2结合后，eIF2-GTP-met-tRNA三元复合物就与eIF3一起与40S核糖体结合形成43S前起始复合物。识别起始密码子后，GTP被水解为GDP，为了重新形成GTP结合形式需要鸟苷酸交换因子eIF-2B来催化完成[6]。eIF2的α亚基磷酸化可以抑制eIF-2B催化GTP替换GDP循环，从而抑制翻译起始。哺乳动物细胞有四种eIF2α激酶：依赖双链RNA的蛋白激酶（double-strandedRNA-dependentproteinkinase，PKR），血红素调节抑制因子激酶（heme-regulatedinhibitorkinase，HRI），PERK和酵母GCN2。这些激酶可应答不同应激反应而影响蛋白合成。第二个翻译起始控制点是eIF4F复合物（elF4E,elF4G,elF4A），eIF4F复合物通过识别mRNA5帽子结构（m7GpppX）招募40S核糖体与mRNA结合[7]。其中，eIF4E与5-mRNA结合,eIF4A是依赖ATP的RNA解旋酶，eIF4G是一种支架蛋白，用于组装eIF4E和4A形成eIF4F复合物。eIF4E是主要翻译起始调节因子之一，正常细胞内含量很低的，受eIF4E结合蛋白质（4E-BP1）调节。高磷酸化的4E-BP1可以与eIF4G竞争结合eIF4E从而阻断eIF4F复合物组装。4E-BP1磷酸化修饰受PI3K和
mTOR调节，mTOR信号通路还可以调节70kDa核糖体蛋白S6激酶（70-kDaribosomalproteinS6kinase，p70S6k）。
支链氨基酸（branchedchainaminoacids，BCAA）除了作为蛋白质合成底物外，还可以通过影响翻译起始的信号转导通路增强蛋白质合成。研究发现其中的亮氨酸作用最强，亮氨酸能明显减轻荷瘤小鼠体重下降，同时通过增加蛋白质合成和减少蛋白质降解而增加肌肉质量。其作用机制是诱导蛋白磷酸酶1（proteinphosphatase1，PP1）表达，而PP1可催化PKR去磷酸化，低磷酸化的PKR导致eIF2α磷酸化下降，转而eIF2-GDP转化为eIF2GTP。亮氨酸还可以增加mTOR和p70S6k磷酸化，以及4E-BP1高磷酸化，后者使eIF4E从无活性4E-BP1-eIF4E复合物释出，游离的eIF4E与eIF4G结合形成活性的eIF4F复合物。同时亮氨酸通过激活mTOR通路而引起eEF2磷酸化下降。这些研究提示添加亮氨酸营养制剂用于治疗癌症恶液质患者肌萎缩是有较可靠依据的。
2肿瘤状态下骨骼肌异常代谢
2.1骨骼肌能量异常代谢骨骼肌是高耗能组织，主要依赖葡萄糖和肌糖原分解获得能量，由于肿瘤和炎症因子等引起肿瘤患者，尤其恶液质患者出现不同程度的胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足，使得骨骼肌利用葡萄糖呈现不同程度的障碍和肌糖原储存减少。这种情况下机体脂肪分解增强，肌肉利用脂肪酸和酮体也增加，同时肌肉与肝脏之间丙氨酸-葡萄糖循环增强，这些无效循环导致更多ATP消耗导致肿瘤患者的高代谢状态。
2.2骨骼肌高代谢和肌肉不断萎缩正常成人肌肉质量，即使没有任何锻炼等刺激仍能保持恒定，这主要是因为机体保持了蛋白质合成和降解的平衡缘故。肿瘤恶液质状态下宿主蛋白质/氨基酸代谢不能维持平衡。随着肿瘤进展，蛋白质代谢紊乱主要表现为骨骼肌蛋白质高代谢，导致骨骼肌不断萎缩：一个典型的恶液质患者当体重下降30%时就可能有75%骨骼肌蛋白消耗，且摄食并不能逆转恶液质患者的肌肉消耗。在一些荷瘤动物实验也发现骨骼肌蛋白质降解和BCAA氧化加强：Walker肿瘤占动物体重3%~20%时，整体亮氨酸氧化增加2~3倍。同时可以看到荷瘤鼠骨骼肌亮氨酸氧化分解也增加，当荷瘤重占体重4%时，鼠比目鱼肌氧化亮氨酸增加1.5倍，而亮氨酸参入肌肉组织没有变化；当荷瘤重占体重19%时，指伸肌氧化亮氨酸增加2.5倍，酪氨酸释放增加1.3倍。同样，大鼠接种肝癌细胞后整体和比目鱼肌亮氨酸氧化分别增加1.3和2倍时，而亮氨酸参入肌肉蛋白质是下降的。这说明骨骼肌降解增加伴随亮氨酸氧化增强。同时，整体蛋白质周转加快，肝脏合成和分泌急性期反应蛋白增加，肌肉蛋白质分解加强，释放出的氨基酸异生葡萄糖增加；内脏蛋白分解增加而蛋白质合成减少，蛋白转化率升高；低蛋白血症，血浆氨基酸谱异常（生糖氨基酸，合成核苷酸氨基酸，BCAA和精氨酸等水平下降；芳香簇氨基酸水平升高，芳香氨基酸/BCAA比值升高等），患者总体呈现负氮平衡。肿瘤病人肝脏急性期反应蛋白合成增加可能是对炎症的一种代偿反应。肌肉蛋白分解和释放出的芳香族氨基酸增加，由于芳香族氨基酸不易被氧化利用，导致血浆芳香族氨基酸升高，其中色氨酸是大脑5-羟色胺前体物质，而5-羟色胺可刺激下丘脑饱食中枢，引起厌食。因此，血浆色氨酸浓度增高在进行性营养物质消耗中起关键性作用。同时色氨酸的代谢物犬尿氨酸具有抑制机体免疫功能，有助于肿瘤发展。
3肿瘤状态下骨骼肌代谢异常的分子机制肿瘤恶液质患者肌肉快速降解机制仍不清楚。可能多种来自肿瘤细胞或者宿主细胞释放特异性因子和激素激活相关信号通路参与了恶液质骨骼肌高代谢和肌肉萎缩的分子病理过程。
3.1蛋白质降解诱导因子（?proteolysis-inducingfactor，PIF）PIF是一种分子量为24kD的硫酸化糖蛋白。从MAC16肿瘤分离的PIF或胰腺癌恶液质患者尿液分离的PIF都可迅速降低小鼠体重，24h内体重下降达10%，并且专一性消耗瘦肉组织，小鼠腓肠肌下降64%，比目鱼肌下降17%，而心和肾没有影响，肝脏重量增加。PIF对骨骼肌影响主要同时通过抑制蛋白质合成和增加蛋白质降解。研究发现PIF特异性增加腓肠肌泛素、Ek和C9蛋白酶体亚基的表达，即通过增加泛素-蛋白酶体通路分子表达促进骨骼肌蛋白降解的。在离体鼠肌小管研究中确定了PIF激活蛋白质降解和抑制蛋白质合成导致肌肉萎缩的信号通路。PIF可诱导小鼠肌小管泛素-蛋白酶体通路组分表达，包括20S蛋白酶体α亚基、MSS1、P42、19S调节因子ATPase亚基，以及增加蛋白酶体β5亚基的类糜蛋白酶活性。研究揭示PIF作用需要通过激活转录因子NFκB信号通路。IκB激酶β（IκBkinaseβ，IKKβ）/NFκB对于诱导泛素-蛋白酶体通路激活发挥重要作用，通过小鼠肌肉专一性表达活性IKKβ激活NFκB可引起类似临床恶液质的肌肉消耗，包括E3连接酶MuRF1表达升高3.3倍，蛋白酶体C2和C9亚基表达升高2.4~2.8倍；激活NFκB还可抑制肌源性转录因子MyoD表达，导致肌球蛋白合成下降。同时用白藜芦醇治疗可明显减轻荷瘤小鼠恶液质状况，包括能明显缓解体重下降和肌肉蛋白降解等，研究证实白藜芦醇通过抑制IKK而抑制NFκB激活。这进一步验证了NFκB激活在恶液质肌肉萎缩中的重要意义。PIF除了增加蛋白酶体组分表达和激活外，还同时增加PPⅡ表达。PIF激活NFκB信号过程中还涉及活性氧簇（reactiveoxygenspecies，ROS）产生，这可能是许多引起肌萎缩的共同步骤。缺乏抗氧化酶Cu/Zn-SOD的小鼠呈现明显加快的年龄相关性肌肉萎缩，过氧化氢等氧化应激可通过诱导泛素-蛋白酶体组成表达而导致小鼠肌小管蛋白降解。PIF通路产生ROS还涉及PKR、磷脂酶A2（phospholipaseA2，PLA2）、花生四烯酸（arachidonicacid，AA）、NADPH氧化酶和蛋白激酶C（proteinkinase，PKC）：PIF诱导产生ROS需要激活NADPH氧化酶，该酶活性需要AA激活，而AA则由PLA2水解膜磷脂2位酯键产生并进入胞质，胞质AA不仅可激活NADPH氧化酶，还可激活PKC，以及直接作用线粒体产生ROS。PKC激活对于PIF激活NADPH氧化酶也是必需的，PKC还可能涉及到15-脂肪氧合酶（15-lipoxygenase，15-LOX）转化AA生成15羟二十碳四烯酸（15-hydroxy-eicosatetraenoicacid，15-HETE），因为15-LOX抑制剂可明显减轻鼠恶液质模型的肌萎缩程度[9]。PKR是PIF通路上游蛋白激酶，PKR一方面通过磷酸化修饰激活PLA2，从而激活蛋白降解通路，同时还可以磷酸化修饰eIF的α亚基而抑制蛋白翻译。因此，PKR是连接骨骼肌蛋白降解和蛋白质翻译抑制的重要分子，PKR抑制剂能通过增加蛋白质合成和抑制蛋白质降解机制明显减轻恶液质鼠模型骨骼肌萎缩，同时发现PKR抑制剂还能抑制肿瘤生长。BCAA和胰岛素样生长因子Ⅰ（insulinlikegrowthfactor1，IGF-1）增加磷酸酶PP1表达使PKR脱磷酸而失活，从而发挥减轻恶液质蛋白降解作用。PIF受体是一个分子量为40kDa膜蛋白，骨骼肌和肝细胞有表达。研究证明PIF受体的抗体（针对肽链N-末端抗体）在体外明显阻断PIF的效应，并且在鼠恶液质模型上显著减轻骨骼肌萎缩。除了作用于骨骼肌外，PIF还可直接诱导肝脏产生细胞因子，使用重组人PIF可以诱导人肝脏内皮细胞和脐带静脉内皮细胞释放IL-6和IL-8，还可诱导人巨噬细胞和单核细胞释放TNF-α、IL-6和IL-8，这些效应是通过NFκB和STAT3转录通路实现的。PIF还可以促进人静脉内皮细胞脱落共结合蛋白聚糖，而这可能与肿瘤转移和恶化密切相关。
3.2细胞因子细胞因子如TNF-α、IL-6、IL-1和IFN-γ等在肿瘤恶液质过程中扮演重要角色[14，15]。许多动物研究证实TNF-α在恶液质肌肉萎缩中发挥重要作用。如转染人TNF-α基因的中国仓鼠卵细胞进行小鼠移植后产生类似恶液质症状，表现为进行性消瘦、厌食和过早死亡等；还有将Lewis肺癌细胞种植进I型TNF-α受体缺陷小鼠体内后，小鼠骨骼肌消耗明显改善，显著好于野生对照组动物，野生鼠骨骼肌消耗伴有骨骼肌蛋白降解率的明显升高，而实验鼠没有明显改变，同时两组动物体内蛋白质合成没有发生变化。而当用重组的TNF-α处理动物可增强腓肠肌蛋白质分解和降低蛋白质合成。TNF-α主要通过类似PIF方式增加ROS导致肌肉蛋白降解，已证实TNF-α可引起骨骼肌氧应激和一氧化氮合酶增高，用抗氧化剂和NOS抑制剂处理可以防止动物体重下降、骨骼肌消耗和骨骼肌分子异常等。同样，TNF-α也可以通过NFκB激活泛素-蛋白酶体通路，TNF-α还可以通过ROS激活p38MAPK系统，而后者被认为是骨骼肌分解代谢的潜在调节因子，对于骨骼肌专一性基因表达是必须的。此外，TNF-α也可以通过AA和LOX代谢物来诱导ROS产生。TNF-α还可通过NFκB诱导MyoD降解而抑制肌肉生成。转基因过表达IL-6的小鼠也出现骨骼肌萎缩，同时伴有组织蛋白酶B和L，以及泛素（多聚体和单体）表达增高，用IL-6受体抗体干预可以阻断上述效应。一种多发性结肠癌小鼠模型（ApcMin/+）中，血浆中IL-6水平最高的小鼠整体恶液质症状和多发性肠癌最明显，而ApcMin/+IL6-/-小鼠肌肉没有萎缩和肠癌较小。这提示IL-6通过增加肿瘤负荷来诱发恶液质的。体外研究肌小管发现IL-6同时激活泛素蛋白酶体通路（增加26S蛋白酶体）和溶酶体途径（组织蛋白酶B和L）来促进长寿命蛋白质降解和降低其半衰期。其它研究发现肿瘤坏死因子相关凋亡弱诱导因子（TNF-likeweakinducerofapoptosis，TWEAK）是一个潜在的骨骼肌消耗的细胞因子，研究结果提示TWEAK可通过抑制PI3K/Akt信号通路、激活NFκB系统以及泛素-蛋白酶体系统引起骨骼肌萎缩。
3.3血管紧张素II临床研究表明，血管紧张素II（angiotensinII，ANGII）可以促进骨骼肌蛋白分解，用血管紧张素转化酶（angiotensin-convertingenzyme，ACE）治疗充血性心衰时可以增加恶液质患者皮下脂肪和肌肉，而注入ANGII可引起小鼠体重明显下降，并以瘦肉组织丢失为主。体外研究表明，ANGII通过增加泛素-蛋白酶体通路表达和活性来促进肌肉蛋白降解的。体外研究还显示ANGII可抑制肌小管蛋白质合成，同时注入ANGII后小鼠血浆和肌肉组织内IGF-1明显降低。而过表达IGF-1可以对抗ANGII引起的骨骼肌萎缩，以及抑制泛素连接酶Atrogin1和MuRF1表达。因此，与PIF类似机制ANGII通过PKR激活泛素-蛋白酶体通路抑制蛋白质合成和促进蛋白质降解，其它还包括通过PKC→NADPH氧化酶→ROS→NFκB。
而IGF-1对抗ANGII作用机制主要诱导PP1表达，使PKR脱磷酸而抑制NFκB和泛素-蛋白酶体通路激活，同时也通过降低eIF2的α亚基磷酸化而减轻蛋白质合成的抑制作用。体外研究提示IGF-1还通过Akt/mTOR/p70S6k信号通路对抗ANGII作用。
3.4糖皮质激素糖皮质激素由于能有效缓解恶液质症状（改善食欲、增加食物摄入和减轻不适感觉等）成为了恶液质的辅助用药，但因为其引起骨骼肌萎缩（主要影响II型肌纤维）的副作用，所以只限于癌症终末期应用，而且只能短期应用。尽管切除肾上腺并不能改善动物恶液质，但糖皮质激素在恶液质发展过程中可能发挥重要作用。糖皮质激素通过上调泛素-蛋白酶体通路引起肌肉萎缩，该作用是通过叉头型转录因子（forkheadboxclassOtranscriptionfactor，Foxo）而非上述因子激活的NFκB。专一性骨骼肌过表达Foxo1转基因小鼠体重和骨骼肌质量明显下降，并且缺失I型和II型肌纤维，增加Atrogin1表达，而MuRF1不变，同时伴有溶酶体组织蛋白酶L上调。相反，下调Foxo1可以增加恶液质小鼠肌肉质量，提高MyoD和降低肌肉抑制素水平。小鼠肌小管中激活Foxo3可通过溶酶体途径和泛素-蛋白酶体途径促进蛋白质降解，并且溶酶体途径为主。糖皮质激素激活Foxo是通过降低IGF-1/PI3K/Akt而减少Foxo磷酸化来实现的。糖皮质激素还可激活肌肉其他转录因子，如CCAAT/增强子结合蛋白（CCAAT-enhancerbindingproteins，C/EBP）-β和-δ、激活因子蛋白-1（activatorprotein1，AP-1）。C/EBP可以结合在鼠泛素、C3蛋白酶体亚基和Ek基因的启动子区。这些转录因子在恶液质骨骼肌中是上调的，并在肌肉萎缩中发挥重要作用。钙也参与糖皮质激素诱导的肌肉蛋白降解作用。因为用钙螯合剂BAPTA或钙调蛋白激酶II抑制因子KN-62能显著改善由地塞米松引起的肌肉蛋白降解。钙还在调节钙调蛋白酶活性中发挥重要作用，研究提示增加钙蛋白酶活性是肌丝拆解的一个早期限速步骤，涉及Z-带结合蛋白即粗丝联接蛋白（Titin）和α-辅肌动蛋白降解，以及肌动蛋白和肌球蛋白释放。糖皮质激素诱导肌肉萎缩还伴有肌肉内肌肉抑制素表达增加，而肌肉抑制素缺失可以阻止糖皮质激素效应。这提示肌肉抑制素在糖皮质激素引起肌萎缩中可能发挥重，肌肉抑制素是TGF-β超家族成员，是肌肉生长的负调因子。过表达肌肉抑制素动物可以产生类似恶液质状态下的肌肉和脂肪严重丢失。
有研究发现谷氨酰胺可以抑制肌肉抑制素表达，从而改善由糖皮质激素引起的肌萎缩。体外研究发现肌肉抑制素可抑制肌肉生成相关基因MyoD和Pax3表达，而促进泛素相关基因Atrogin1、MuRF1和Ek表达，还可抑制Akt磷酸化从而增加Foxo1活性。这表明糖皮质激素引起肌萎缩的机制与PIF不同
3.5胰岛素作为重要的一类合成类激素，胰岛素可通过胰岛素受体激活PI3K/Akt通路促进蛋白质合成。在肿瘤恶液质患者中同时存在胰岛素合成减少和外周组织胰岛素抵抗，同时，在肿瘤患者中用低剂量胰岛素可以增加碳水化合物摄入，增加体脂，和血清脂肪酸下降。但是瘦体重、最大运动能力或自发体力活动并没有改变。
3.6雄激素有研究发现睾酮可以抑制巨噬细胞释放TNF、IL-1和IL-6，但可刺激IL-10合成。因此，血清低睾酮水平（性腺功能低下症）常导致促炎症因子产生增加。观察发现性功能低下的肿瘤患者低睾酮水平伴有血浆高IL-6水平。男性胰腺癌患者出现全身性炎症往往伴有性功能低下和生存时间缩短。但是，应用外源性雄激素治疗并没有改善症状。用长效多乐宝灵（癸酸诺龙）治疗晚期非小细胞肺癌（NSCLC）显示有减缓体重下降作用。最近关于SARMs研究显示具有潜在靶向改善恶液质患者骨骼肌功能和质量，Ⅰ和Ⅱ期临床试验结果显示SARMs可以明显增加SBM和改善肌肉功能；在例健康老年人的试验结果显示enobosarm(GTx-)可显著增加LBM和肌肉功能，目前该药正进行NSCLC患者Ⅲ期临床试验（clinicaltrails.gov/NCT）。3.7肌肉抑制素肌肉抑制素（myostatin）也称分化生长因子-8（GDF-8），属于TGF-β家族，在肌肉发生过程中可抑制肌肉分化和生长。Myostatin主要由骨骼肌细胞产生并可进入血液，并通过与细胞激活素Ⅱ型受体结合作用于肌肉组织，缺失或抑制myostatin的动物显示肌肉组织显著增多。没有明显体重下降的肺癌和胃癌患者肌肉组织活检myostatin表达明显升高。目前，靶向抑制myotatin也是有潜在意义的癌症恶液质治疗策略，相关药物正在进行Ⅱ期临床试验（clinicaltrails.gov/NCT）。此外，上述特异因子和激素等除激活泛素-蛋白酶体和溶酶体途径外，还可以激活肌肉细胞凋亡。IshikoO等提出肿瘤发展过程中宿主肌肉消耗的两个机制：肌肉细胞凋亡发生在早期，而后期主要是代谢异常，即肌肉高代谢状态。许多动物模型结果证实肿瘤恶液质早期骨骼肌细胞凋亡活性增强：荷瘤引起恶液质小鼠腓肠肌内凋亡蛋白酶（caspase）-1、-3、-6、-8和-9活性升高的，并出现多聚（ADP-核糖）聚合酶（poly-ADP-ribosepolymerase，PARP）片段化。在YoshidaAH-腹水肝肿瘤大鼠、Lewis肺癌小鼠和UX2肿瘤兔骨骼肌中显示凋亡典型特征的梯状DNA片段；在动物体重下降早期促凋亡蛋白Bad表达显著升高。上消化道肿瘤伴有明显体重下降患者骨骼肌尸检结果显示骨骼肌DNA片段显著升高，同时伴有PARP片段化和MyoD蛋白水平下降。
总之，肿瘤恶液质发生发展机制十分复杂，涉及肿瘤类型、发展阶段和病人状态等，肿瘤本身是导致恶液质患者骨骼肌不断萎缩的主因，其主要机制涉及肿瘤和宿主来源的细胞因子，包括PIF，TNF-α，IL-6，IL-1和IFN-γ，以及ANGII和糖皮质激素等，这些分子可以激活相关信号通路，包括PKR→PLA2→PKC→NADPH氧化酶→ROS→NFκB和肌肉抑制素→PI3K→Akt→Foxo等，最后激活骨骼肌蛋白降解通路，如溶酶体通路和泛素蛋白酶体通路，同时抑制蛋白质合成，可能还激活骨骼肌细胞凋亡通路等。目前多数认识来自于动物模型的研究，但动物模型和人肿瘤恶液质在发生过程、相关介导因子和分子机制方面存在巨大差异。动物恶液质模型骨骼肌萎缩是一个急性发展过程，而肿瘤患者恶液质发展是一个缓慢过程。因此，针对恶液质潜在分子机制相关生物标志物靶点的特定疗法需要精心设计的大型随机对照临床试验来加以验证。
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