研究背景维持良好的运动功能对人体至关重要,而肌萎缩会导致运动功能的限制或剥夺,其中较为常见的类型是废用性肌萎缩。冬眠动物选择冬眠来度过冬季寒冷与的食物短缺环境。典型的小型冬眠哺乳动物达乌尔黄鼠(Spermophilusdauricus)在冬眠期间处于长期的不活动状态,但不同于非冬眠动物在活动降低时发生废用性肌萎缩的情况,黄鼠的骨骼肌在长达数月的冬眠期间没有发生明显的肌萎缩,被认为是天然的抗废用性肌萎缩动物模型。骨骼系统、肌肉系统以及神经系统这三大系统共同协作实现哺乳动物的运动功能,其中运动神经与骨骼肌通过神经肌肉接头相联。在大鼠的废用性肌萎缩模型中,神经肌肉接头的形态会发生退行性改变,影响其正常的功能。目前尚未有关于冬眠哺乳动物神经肌肉接头的形态的研究,本研究选择达乌尔黄鼠后肢比目鱼肌与趾长伸肌作为研究对象,探究冬眠黄鼠骨骼肌神经肌肉接头的形态与相关调控机制。研究对象与方法以冬眠前组、冬眠组、阵间觉醒组与出眠组的达乌尔黄鼠的典型慢缩肌比目鱼肌与典型快缩肌趾长伸肌作为研究对象。本研究使用免疫组织荧光染色技术测量了神经肌肉接头相关指标。对于影响神经肌肉接头的形态的可能原因,检测了形成与维护神经肌肉接头的关键通路Agrin-Lrp4-MuSK中Agrin、Lrp4、MuSK、Rapsyn以及HSP90beta等目的蛋白在骨骼肌中的表达。为了确认氧化应激与冬眠期间达乌尔黄鼠不同收缩类型骨骼肌中神经肌肉接头形态变化的关系,检测了REDD1、FOXO4、FOXO1、PGC-1α以及Atrogin-1等目的蛋白在骨骼肌中的表达。传统的蛋白印迹技术中的相关实验方法已经不适合本研究的需求,例如黄鼠在冬眠期间代谢变化剧烈,使得管家蛋白不适合作为内参使用。针对存在的问题,本研究在第五章中报告了相关实验技术的改进措施。研究结果1.冬眠黄鼠不同类型骨骼肌中神经肌肉接头的形态测量冬眠期间比目鱼肌神经肌肉接头各项形态学指标如突触前的总分支长度、分支复杂度以及突触后的终板区域周长与面积、乙酰胆碱受体染色区域周长与面积等相比冬眠前有着显著的减少,并且在出眠组有一定程度的恢复;而在趾长伸肌中,神经肌肉接头的形态在冬眠期间没有发生明显的改变。2.冬眠黄鼠不同类型骨骼肌中神经肌肉接头相关调控通路蛋白表达检测阵间觉醒组趾长伸肌中Agrin表达相比冬眠前增加到1.67倍;比目鱼肌中Lrp4相比冬眠组表达降低46.2%。冬眠期间两种骨骼肌中其它蛋白的表达无显著变化。3.冬眠黄鼠不同收缩类型肌纤维抗氧化应激策略相关指标的检测阵间觉醒组比目鱼肌中REDD1的表达的相比于冬眠前组增加到1.58倍,但不同时期趾长伸肌中其表达未发生显著变化。阵间觉醒组比目鱼肌中FOXO4磷酸化水平在降低63.2%;;趾长伸肌中其磷酸化水平的未发生显著变化。冬眠组比目鱼肌中PGC-1α相比冬眠前组增加到1.57倍,趾长伸肌中其表达水平未发生显著变化。冬眠组比目鱼肌中FOXO1的总蛋白表达水平与磷酸化水平在相比于冬眠前组分别增加到1.72倍和1.91倍,出眠组趾长伸肌中FOXO1的磷酸化水平相比于冬眠组降低77.4%。冬眠组趾长伸肌中Atrogin-1的表达相比于冬眠前组降低42.3%,比目鱼肌中无显著变化。研究结论本研究发现,冬眠期间达乌尔黄鼠比目鱼肌中神经肌肉接头的形态发生类似于非冬眠动物废用状态下的退行性变化,并且在出眠后有一定程度的恢复;而冬眠黄鼠趾长伸肌中的神经肌肉接头在冬眠期间无形态学变化。发现Agrin、Lrp4与PGC-1α以及相关的信号通路可能影响冬眠黄鼠神经肌肉接头的形态;发现冬眠期间达乌尔黄鼠不同收缩类型的骨骼肌根据各自的能量代谢方式发展出相适应的差异化的抗氧化应激策略;冬眠期间达乌尔黄鼠比目鱼肌中的神经肌肉接头形态的退行性变化并不是由氧化应激引起的。