成纤维细胞生长因子21对骨骼肌肌纤维类型的影响及其机制研究

发布时间：2017-04-25 13:06

  本文关键词：成纤维细胞生长因子21对骨骼肌肌纤维类型的影响及其机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：肌纤维是构成肌肉组织的基本单位,其组成决定肉品质。成纤维细胞生长因子21 (Fibroblast growth factor, FGF21)是一种代谢调节因子,在肌肉中有表达,但其对肌纤维类型的影响尚无相关研究。本试验以小鼠和C2C12细胞系为模型,旨在考察FGF21对肌纤维类型的影响,并探索其信号转导机制,以期为营养手段改善肉品质提供调控靶点和理论依据。主要研究如下：试验一禁食对小鼠骨骼肌FGF21表达和肌纤维类型的影响本试验旨在考察禁食对小鼠骨骼肌FGF21表达和肌纤维类型的影响。试验选取16只平均体重20g左右的雄性健康C57BL/6小鼠,按体重相近原则随机分为2个组(n=8),即对照组和禁食组。小鼠禁食24h后,乙醚麻醉,摘除眼球取血,分离血清待测。颈椎脱位处死小鼠后,取肝脏、比目鱼肌、腓肠肌和趾长伸肌待测。结果表明：正常小鼠比目鱼肌FGF21 mRNA和蛋白水平显著高于趾长伸肌和腓肠肌(P0.05)。禁食显著提高了比目鱼肌和腓肠肌FGF21 mRNA和蛋白表达(P0.05),但趾长伸肌FGF21 mRNA和蛋白表达无显著变化(P0.1)。禁食条件下,比目鱼肌和腓肠肌MyHCI mRNA表达显著升高(P0.05)；腓肠肌MyHCIIa、MyHCIIx mRNA表达显著升高(P0.05)；趾长伸肌MyHCI mRNA表达无显著变化(P0.1),但MyHCIIa、MyHCIIx mRNA表达显著升高(P0.05)。本试验结果表明,禁食提高了比目鱼肌和腓肠肌FGF21 mRNA和蛋白表达以及氧化型肌纤维的组成,但对趾长伸肌中FGF21 mRNA和蛋白表达以及氧化型肌纤维的组成无显著影响。试验二 FGF21处理对小鼠骨骼肌肌纤维类型的调控作用本试验旨在考察FGF21处理对小鼠骨骼肌肌纤维类型的调控作用。试验选用16只6周龄的健康雄性C57BL/6小鼠,按体重随机分为2个处理,每个处理8个重复,每个重复1只小鼠。处理组小鼠按照0.2mg/kg的体重腹腔注射FGF21,连续注射7d,每天一次,对照组注射等量生理盐水。试验结束时,摘除眼球取血,分离血清,采集肝脏、比目鱼肌、腓肠肌和趾长伸肌样品待测。结果表明：小鼠连续腹腔注射FGF21重组蛋白,血清FGF21水平显著提高(P0.05),比目鱼肌和趾长伸肌FGF21 mRNA表达显著降低(P0.05),而腓肠肌FGF21 mRNA表达无显著变化(P0.1)。FGF21连续注射7d后,比目鱼肌MyHCI、MyHCIIa、MyHCIIx mRNA表达显著提高(P0.05),而MyHCIIb mRNA表达显著降低(P0.05)；腓肠肌MyHCIIa mRNA表达显著提高(P0.05), MyHCI、MyHCIIx和MyHCIIb mRNA表达无显著变化(P0.1)；趾长伸肌MyHCI和MyHCIIx mRNA表达显著降低(P0.05), MyHCIIa和MyHCIIb mRNA表达无显著变化(P0.1)。此外,通过试验发现,FGF21腹腔注射使得比目鱼肌FGF21作用受体FGFR1和FGFR4 mRNA表达显著提高(P0.05), KLBmRNA表达无显著变化(P0.1)。FGF21连续处理7d显著提高了腓肠肌FGFR1 mRNA表达(P0.05), FGFR4 mRNA表达有升高的趋势(0.05P0.1),而KLB mRNA表达有降低的趋势(0.05P0.1)。趾长伸肌FGFR1 mRNA表达显著降低(P0.05),FGFR4 mRNA表达无显著变化,而KLB表达显著提高(P0.05)。FGF21注射显著提高了比目鱼肌PGC1α mRNA表达(P0.05),腓肠肌PGC1α表达无显著变化(P0.1),而趾长伸肌PGC1α mRNA表达显著降低(P0.05)。上述试验结果表明,腹腔注射FGF21改变了肌纤维类型,FGF21可能是通过与受体结合调节PGC1α表达实现此功能的。试验三FGF21影响小鼠骨骼肌肌纤维类型的信号转导机制本试验旨在通过体外试验研究FGF21影响小鼠骨骼肌肌纤维类型的信号转导机制。试验采用C2C12细胞系为研究对象,待细胞分化为肌管时,添加FGF21进行处理,收集样品测定发现,FGF21处理显著降低了C2C12肌管细胞FGF21 mRNA表达(P0.05)。通过免疫荧光研究发现,FGF21显著提高慢速氧化型肌纤维的组成比例,降低了快速酵解型肌纤维的组成比例(P0.05)。荧光定量PCR测定发现,FGF21处理显著提高了C2C12肌管细胞MyHCI mRNA表达(P0.05),而MyHCIIx mRNA表达有升高的趋势(0.05P0.1), MyHCIIa mRNA表达无显著变化(P0.1),但MyHCIIb mRNA表达显著降低(P0.05),表明FGF21可以促使肌管中的Ⅱb型肌纤维向Ⅰ型肌纤维转化。AMPK-PGC1α信号途径是经典的调节肌纤维类型转化的信号途径,那么AMPK-PGC1α信号通路是否介导了FGF21对肌纤维类型转化的调节作用还不清楚,我们通过荧光定量PCR测定了PGC1α mRNA表达,结果发现,在调节肌纤维类型转化中具有重要作用的PGC1α mRNA表达显著提高(P0.05),于是,,我们假设AMPK-PGC1α信号通路介导了FGF21对肌纤维类型转化的影响,并进行了试验验证。试验首先加入AMPK激活剂Aicar进行研究,研究发现,FGF21和Aicar分别单独添加显著提高了MyHCI mRNA表达(P0.05),显著降低了MyHCIIb mRNA表达(P0.05), Aicar和FGF21同时加入对MyHCI和MyHCIIb mRNA的影响并未呈现出叠加效应。而FGF21和Aicar分别单独添加显著提高了PGC1α mRNA表达(P0.05),二者同时加入,与FGF21和Aicar分别单独加入相比,PGC1α mRNA表达无显著提高。通过加入AMPK抑制剂,免疫荧光染色统计分析发现,FGF21提高慢速氧化型肌纤维的组成比例,降低快速酵解型肌纤维的组成比例的效应被AMPK抑制剂CC抑制。荧光定量研究表明,FGF21显著提高了MyHCI mRNA表达(P0.05),CC处理后添加FGF21则降低了MyHCI mRNA表达(P0.05). Western blot研究发现,FGF21显著提高了pAMPK和PGC1α蛋白表达以及pAMPK/AMPK水平,加入AMPK抑制剂后添加FGF21, FGF21升高pAMPK和PGC1α蛋白表达以及pAMPK/AMPK水平的效应被抑制。说明AMPK-PGC1α信号通路介导了FGF21对肌纤维类型的调节作用。综上所述,禁食改变了比目鱼肌和腓肠肌的肌纤维组成和FGF21表达,FGF21可以通过与细胞膜上的受体结合,进而激活AMPK-PGC1α信号通路调节肌纤维类型。该研究为营养手段改善肉品质提供调控靶点和理论依据,同时为在生产实践中提高肉品质提供科学参考。
【关键词】：成纤维细胞生长因子21 禁食 骨骼肌 肌纤维 机制
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S852.2
【目录】：

• 中文摘要4-7
• ABSTRACT7-10
• 缩写词表10-15
• 前言15-16
• 第一章 文献综述16-22
• 1 成纤维细胞生长因子21研究进展16-18
• 1.1 成纤维细胞生长因子21的结构16
• 1.2 成纤维细胞生长因子21的功能16-18
• 2 肌纤维类型与肉品质18-19
• 3 肌纤维发育及类型转化19-20
• 3.1 肌纤维的分类19
• 3.2 肌纤维类型的转化19-20
• 4 调控肌纤维类型转化的胞内信号通路20-22
• 4.1 AMPK-PGC1α信号通路20-21
• 4.2 钙调神经磷酸酶信号通路21-22
• 4.3 钙/钙调素依赖性蛋白激酶(CaMK)信号通路22
• 4.4 过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路22
• 第二章 本研究的目的意义、内容与技术路线22-24
• 1 研究目的和意义22
• 2 研究内容22-23
• 3 技术路线23-24
• 第三章 试验研究24-55
• 试验一 禁食对小鼠骨骼肌FGF21表达和肌纤维类型的影响24-34
• 1 引言24
• 2 材料与方法24-30
• 2.1 试验动物及试验设计24-25
• 2.2 试验日粮及动物饲养管理25
• 2.3 样品采集25
• 2.4 测定指标与方法25-27
• 2.5 Western bloting27-29
• 2.6 数据统计分析29-30
• 3 结果与分析30-33
• 3.1 小鼠不同骨骼肌中FGF21表达水平30
• 3.2 禁食对肝脏FGF21表达和血清FGF21水平的影响30-31
• 3.3 禁食对不同骨骼肌FGF21 mRNA和蛋白表达水平的影响31
• 3.4 禁食对不同骨骼肌肌纤维类型的影响31-33
• 4 讨论33
• 5 小结33-34
• 试验二 FGF21处理对小鼠骨骼肌肌纤维类型的调控作用34-40
• 1 引言34
• 2 材料方法34-35
• 2.1 试验材料和试剂34-35
• 2.2 试验动物和试验设计35
• 2.3 试验日粮及动物饲养管理35
• 2.4 样品采集35
• 2.5 测定指标与方法35
• 3 结果与分析35-38
• 3.1 FGF21对小鼠骨骼肌FGF21和血清FGF21水平的影响35-36
• 3.2 FGF21处理对小鼠骨骼肌肌纤维类型的影响36-37
• 3.3 FGF21处理对小鼠骨骼肌FGF21受体和PGC1α表达量的影响37-38
• 4 讨论38-40
• 5 小结40
• 试验三 FGF21影响小鼠骨骼肌肌纤维类型的信号转导机制40-55
• 1 引言40
• 2 材料与方法40-46
• 2.1 试验材料40-41
• 2.2 主要仪器设备41
• 2.3 主要试剂的配制41-42
• 2.4 方法42-43
• 2.5 试验设计43-44
• 2.6 细胞总RNA的提取44-45
• 2.7 反转录45
• 2.8 荧光定量PCR45
• 2.9 免疫荧光45-46
• 2.10 数据分析46
• 3 结果与分析46-53
• 3.1 细胞生长曲线46
• 3.2 FGF21对C2C12肌管FGF21表达量的影响46-47
• 3.3 FGF21对C2C12肌管肌纤维类型的影响47-48
• 3.4 FGF21和AMPK激活剂对C2C12肌管肌纤维类型的影响48-49
• 3.5 FGF21和AMPK激活剂对C2C12肌管PGC1α表达的影响49-50
• 3.6 FGF21和AMPK抑制剂对C2C12肌管肌纤维类型的影响50-52
• 3.7 FGF21和AMPK抑制剂对C2C12肌管AMPK磷酸化和PGC1α表达的影响52-53
• 4 讨论53-54
• 5 小结54-55
• 第四章 全文讨论、结论及有待进一步研究的问题55-58
• 1 全文讨论55-57
• 2 全文结论57
• 3 有待进一步研究的问题57-58
• 参考文献58-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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7 李s，

本文编号：326359