冷暴露下O-GlcNAc糖基化修饰影响小鼠骨骼肌IL-6表达的机制

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a673897736123
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气候环境是影响畜牧养殖业生产和发展的重要因素之一。而我国北方寒冷地区冬季时间长、气温低,极易诱导动物机体产生冷应激,进而引起能量代谢、神经内分泌、免疫和行为等异常。骨骼肌作为能量储存与利用的重要组织之一,可以维持低温环境下机体的运动和产热。此外,骨骼肌作为分泌器官在应对环境和代谢变化时分泌多种肌细胞因子,其分泌的IL-6能够参与骨骼肌葡萄糖和脂质代谢。同时,由OGT和OGA介导的O-GlcNAc糖基化修饰是一种高度动态的蛋白翻译后修饰类型,在应激与代谢过程中起着“应激和营养感受器”的作用,维持细胞正常生理功能。因此,本研究旨在明确急性冷暴露下小鼠骨骼肌中IL-6表达变化,探讨急性冷暴露下O-GlcNAc糖基化修饰与骨骼肌IL-6的潜在联系,阐明急性冷暴露下小鼠骨骼肌中O-GlcNAc糖基化修饰影响IL-6表达的分子机制,为进一步探究冷应激分子调控机制奠定理论基础。首先以小鼠成肌细胞系(C2C12)为研究对象,将细胞分为对照组(37℃)和冷暴露组(32℃亚低温处理3 h、6 h、9 h、12 h组),Western bolt检测IL-6蛋白表达和OGT、OGA蛋白表达及O-GlcNAc糖基化修饰变化,确定体外冷暴露时间。然后分离小鼠骨骼肌原代细胞,并用体外冷暴露模型条件处理,qRT-PCR检测IL-6及O-GlcNAc糖基化相关酶转录水平变化。使用OGT抑制剂四氧嘧啶(Alloxan)和OGA抑制剂Thiamet G(TMG)调控C2C12中蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰水平。Western bolt检测OGT、OGA蛋白表达,O-GlcNAc糖基化,IL-6表达变化以及p38-MAPK、JNK蛋白及其磷酸化水平、NF-κB信号通路蛋白及下游信号蛋白表达变化,以验证冷暴露下O-GlcNAc糖基化修饰对IL-6表达的影响。同时检测了细胞质和细胞膜中GLUT-4蛋白表达,AMPK、GS表达及磷酸化水平。此外本研究构建了骨骼肌条件性Ogt敲除小鼠,并以其为研究对象体内回溯验证。将野生型(WT)和骨骼肌条件性Ogt敲除(KO)小鼠分为常温对照组和冷暴露组。采集骨骼肌进行PAS染色及IL-6免疫组化检测,并使用Western blot检测对IL-6、OGT、OGA表达和O-GlcNAc糖基化修饰水平以及NF-κB信号通路相关代表及其磷酸化水平。并使用s WAG-Agarose处理小鼠骨骼肌蛋白,Western blot检测p65蛋白糖基化水平。结果显示:与常温对照组相比,亚低温3 h下OGT表达显著升高(P<0.05),亚低温6 h下OGA表达显著升高(P<0.05);亚低温3 h下O-GlcNAc糖基化修饰和IL-6表达极显著升高(P<0.01),并且不同时长的亚低温处理下IL-6表达变化与同时间段O-GlcNAc糖基化修饰趋势相同。因此,构建了条件为32℃亚低温处理3 h的体外冷暴露模型。抑制OGT导致IL-6表达显著下降(P<0.05),抑制OGA导致IL-6表达显著增加(P<0.05)。同时,炎症相关因子IL-1β、TNF-α蛋白表达增加,但抑制OGT和OGA对IL-1β、TNF-α表达影响并不显著(P>0.05)。并且冷暴露激活了p38-MAPK/NF-κB途径。当OGT被抑制后,细胞质和细胞核中的p65表达下降(P<0.05),OGA抑制后,p65表达升高(P<0.05),且p65核位移显著增加(P<0.05)。此外使用sWAG-Agarose吸附发生的O-GlcNAc糖基化修饰的蛋白,Western blot检测显示急性冷暴露增加了C2C12中p65蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰,而OGT或者OGA被抑制之后,p65蛋白的O-GlcNAc糖基化修饰也随之改变。在冷暴露条件下,小鼠骨骼肌糖原含量显著低于常温组小鼠,而在小鼠骨骼肌条件性敲除Ogt基因后,骨骼肌糖原含量明显低于野生型。小鼠骨骼肌IL-6免疫组化结果显示,冷暴露组较对照组IL-6增加,KO小鼠骨骼肌IL-6少于WT小鼠。体内实验也发现冷暴露引起小鼠骨骼肌中IL-6、OGT、OGA蛋白表达及O-GlcNAc糖基化修饰显著增加。NF-κB信号通路被激活,KO小鼠与之相反。冷暴露下WT小鼠骨骼肌p65的O-GlcNAc糖基化修饰显著增加,KO小鼠骨骼肌p65的O-GlcNAc糖基化修饰显著低于WT小鼠。因此体内试验同样证明冷暴露引起IL-6表达增加,并且其表达受到OGT介导NF-κB p65亚基的O-GlcNAc糖基化修饰影响。综上所述,急性冷暴露可诱导小鼠骨骼肌中整体O-GlcNAc糖基化修饰和IL-6表达上调,调节葡萄糖代谢;急性冷暴露下OGT介导NF-κB p65亚基O-GlcNAc糖基化修饰,促进p65活性及核转位,从而引起下游蛋白IL-6表达上调。
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