不同运动对骨骼肌萎缩相关蛋白MuRF1、MAFbx、IGF-1和Caspase-3的影响
发布时间：2020-05-05 08:01
【摘要】：目的:观察不同运动干预对废用性肌萎缩(SMDA)的作用。探讨运动干预下肌肉萎缩蛋白MuRF1、MAFbx、IGF-1和Caspase-3与SMDA的关系。方法:8周龄雄性SD大鼠56只,适宜性喂养一周后,随机分为对照组(C组,n=16)和悬吊组(T组,n=40)。C组不予处理,T组采用尾部悬吊系统(TSS)进行2周尾部悬吊。2周后,C组随机分为空白对照组1(C1组,n=8)和空白对照组2(C2组,n=8),T组分为悬吊后即刻组(T1组,n=8)、悬吊后对照组(TC组,n=8)、耐力运动组(TA组,n=8)、抗阻运动组(TR组,n=8)和耐力与抗阻联合运动组(TAR组,n=8)。悬吊2周结束后检测C1组和T1组大鼠体重、腓肠肌湿重和腓肠肌湿重/体重,HE染色技术及Image J测量软件对肌纤维横截面积(CSA)进行测定,Western blot方法测定C1组和T1组大鼠腓肠肌MuRF1、MAFbx、Caspase-3和IGF-1的蛋白表达。C2组和TC组不予运动,TA组、TR组和TAR组大鼠分别进行4周耐力运动、抗阻运动和耐力与抗阻联合运动干预,4周后采取同样方法检测各组大鼠上述指标。结果:(1)尾部悬吊2周后,与C1组比,T1组体重、腓肠肌湿重、腓肠肌湿重/体重和CSA显著降低;腓肠肌MuRF1、MAFbx和Caspase-3蛋白表达明显增高,IGF-1蛋白表达显著降低;4周自然恢复后,与C2组比,TC组体重、腓肠肌湿重、腓肠肌湿重/体重和CSA差异无显著性;MuRF1、MAFbx、Caspase-3和IGF-1蛋白表达差异无显著性。(2)4周运动干预后,TA组、TR组和TAR组腓肠肌湿重、腓肠肌湿重/体重和CSA显著高于TC组和C2组;TA组和TR组MuRF1蛋白表达显著低于TC组;TA组、TR和TAR组MAFbx蛋白表达均显著高于TC组和C2组。三个运动组Caspase-3蛋白表达较TC组和C2组均明显降低,而IGF-1蛋白表达均高于TC组和C2组。结论:(1)尾部悬吊2周后大鼠腓肠肌发生明显肌萎缩,骨骼肌促萎缩相关蛋白MuRF1、MAFbx和Caspase-3蛋白表达增加,抗萎缩蛋白IGF-1表达下降;(2)悬吊2周后,经4周自然恢复可使肌萎缩状态及相关蛋白恢复近正常水平;(3)4周不同运动干预能有效解除因制动所致肌萎缩,并显著提高腓肠肌湿重、腓肠肌湿重/体重和CSA,以抗阻运动和耐力结合抗阻运动尤为明显,其机制可能与运动下调MuRF1、Caspase-3以及上调IGF-1蛋白表达有关。
【图文】：
图 1 ROS 激活通路示意图[46]元的营养而发生萎缩[47]。关于此学说国内外研究较少，具体机制尚不明确，有待进一步研究。除以上三种学说，还有其他如肌肉张力与紧张性降低假说、激素水平高低和神经冲动减退等假说。目前 SMDA 的机制主要集中于蛋白质代谢失衡（MPB 与MPS 失衡）及氧化应激两个方面。同时，影响 SMDA的因素是多元化的，对 SMD的研究，，应避免片面地考虑某个单一因素[48]。2.4 运动干预对 SMDA 的影响骨骼肌萎缩往往受诸多因素影响而导致肌肉 MPS 降低或 MPB 加快，或是同时诱导肌肉 MPS 减少和 MPB 增强的过程[49]。肌肉 MPB 途径主要为泛素蛋白酶体途径（ubiquitin proteasome pathway, UPP）和溶酶体自噬途径，UPP 途径是
图 2 激活 Caspase-3 信号通路路径[86]2.5.3 运动对废用性肌萎缩 IGF-1 的影响胰岛素样生长因子 1（insulin-like growth factor 1, IGF-1）由 Salmon 发现，并由 Rinderknecht 等人[86]分离提纯出来，因其结构和功能与胰岛素类似，命名为IGF-1[93]。IGF-1 作为一种生长因子，由肝脏合成并分泌，其能有效地刺激肌肉体积的增大和促进肌肉增长。研究发现，IGF-1 具有促进肌原细胞增殖、分化和骨骼肌蛋白质合成的作用[87,88]；同时 Rabinovsky 和 Apel 等[89,90]发现，IGF-1 有促进神经重塑和骨骼肌再生的功能，可作为一种神经营养因子，营养骨骼肌和神经。有研究[91-95]发现 IGF-1 可作为 PI3K/AKT/mTOR 通路（见图 3）的激活剂，调节细胞代谢，进而能够下调下游的 MAFbx 和 MuRF1 表达。还有研究发现，IGF-1 对 UPP 途径有抑制 AKT 下游信号相关蛋白的作用，如抑制 FOXO、MAFb和 MuRF1 的表达，促进肌肉合成，进而抑制或改善肌萎缩。Bechet 等[96]发现骨骼肌 IGF-1 的过表达有利于肌质量的保存和再生潜能，这为我们对 IGF-1 在肌萎
【学位授予单位】：成都体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G804.2
【图文】：
图 1 ROS 激活通路示意图[46]元的营养而发生萎缩[47]。关于此学说国内外研究较少，具体机制尚不明确，有待进一步研究。除以上三种学说，还有其他如肌肉张力与紧张性降低假说、激素水平高低和神经冲动减退等假说。目前 SMDA 的机制主要集中于蛋白质代谢失衡（MPB 与MPS 失衡）及氧化应激两个方面。同时，影响 SMDA的因素是多元化的，对 SMD的研究，，应避免片面地考虑某个单一因素[48]。2.4 运动干预对 SMDA 的影响骨骼肌萎缩往往受诸多因素影响而导致肌肉 MPS 降低或 MPB 加快，或是同时诱导肌肉 MPS 减少和 MPB 增强的过程[49]。肌肉 MPB 途径主要为泛素蛋白酶体途径（ubiquitin proteasome pathway, UPP）和溶酶体自噬途径，UPP 途径是
图 2 激活 Caspase-3 信号通路路径[86]2.5.3 运动对废用性肌萎缩 IGF-1 的影响胰岛素样生长因子 1（insulin-like growth factor 1, IGF-1）由 Salmon 发现，并由 Rinderknecht 等人[86]分离提纯出来，因其结构和功能与胰岛素类似，命名为IGF-1[93]。IGF-1 作为一种生长因子，由肝脏合成并分泌，其能有效地刺激肌肉体积的增大和促进肌肉增长。研究发现，IGF-1 具有促进肌原细胞增殖、分化和骨骼肌蛋白质合成的作用[87,88]；同时 Rabinovsky 和 Apel 等[89,90]发现，IGF-1 有促进神经重塑和骨骼肌再生的功能，可作为一种神经营养因子，营养骨骼肌和神经。有研究[91-95]发现 IGF-1 可作为 PI3K/AKT/mTOR 通路（见图 3）的激活剂，调节细胞代谢，进而能够下调下游的 MAFbx 和 MuRF1 表达。还有研究发现，IGF-1 对 UPP 途径有抑制 AKT 下游信号相关蛋白的作用，如抑制 FOXO、MAFb和 MuRF1 的表达，促进肌肉合成，进而抑制或改善肌萎缩。Bechet 等[96]发现骨骼肌 IGF-1 的过表达有利于肌质量的保存和再生潜能，这为我们对 IGF-1 在肌萎
【学位授予单位】：成都体育学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：G804.2
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本文编号：2649796
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