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概述:骨骼肌质量约占身体总质量的一半,其收缩作用对于人类保持姿态稳定及身体活动至关重要,除作为机体“力量发动机”外,在维持机体内稳态方面亦发挥决定性作用。成年入骨骼肌在受到损伤后具有极强的修复、再生能力,且修复、再生过程中新生肌纤维的形成主要归因于成熟肌纤维基膜下特化的肌源性干细胞——肌卫星细胞系(SC, satellite cells)。活化的SC有两种归宿:自我更新和特异性分化。一方面,SC通过不对称分裂、肌内其他于细胞迁移进入SC区、增殖期MPCs恢复静默状态等方式进行自我更新维持卫星细胞池,避免SC耗竭。另一方面,活化SC通过形成多核肌管,进而互相融合或与邻近肌纤维融合形成新的肌纤维。两者之间的平衡对于卫星细胞池的维持和骨骼肌稳态具有至关重要的作用。SC激活后进行自我更新还是分化取决于胞内转录调控、特化利基所分泌的胞外信号源等多种因素的共同作用。研究发现,经典Wnt信号通路在SC分化形成新生肌纤维过程中具有重要作用。目前,关于运动尤其是不同方式运动如何影响经典Wnt信号通路、SC自我更新与分化乃至骨骼肌修复与再生过程研究尚少,而早老素作为SC由增殖状态(主要由Notch信号通路调控)进而分化为肌管(主要由Wnt/β-catenin信号通路调节)这一协调、动态过程中的“调定点’、Wnt/β-catenin信号通路中关键分子β-catenin磷酸化的“催化剂”,在SC分化过程中具有关键作用。目的:本研究旨在通过比较耐力、抗阻运动对Wnt/β-catenin信号通路的影响、对PS1/PS2双基因敲除小鼠骨骼肌Wnt/β-catenin通路主要分子的影响,为探索有效促进骨骼肌重塑、改善骨骼肌稳态的运动方式提供理论与数据支持。方法:购脑功能基因研究所6月龄PS1/PS2双基因敲除小鼠15只作为实验组,野生型对照小鼠15只,各随机分为3组,共6组:安静组(CC)、耐力组(CE)、抗阻组(CR)、双敲组(DC)、双敲耐力组(DE)、双敲抗阻组(DR)。耐力组进行10周跑台运动,速度为0.8km/h,时长30min,每周3次(周一、三、五18时开始),共训练10周。抗阻组进行爬梯运动,每天4组,1组3次,每次梯顶休息1 min,组间休息2 min。起始负重量为50%小鼠自身体重,每周递增25%,增至100%。安静组不运动,其他生活条件与其他组等同。结果:1)与CC组相比,DC组Wnt3a mRNA相对表达显著下调、β-catenin mRNA相对表达上调(P<0.05), Lrp6、Axin2、 Gsk3βmRNA相对表达上调,Myf5、MyoD相对转录水平均具有上调趋势(无显著差异),Myogenin显著增加(P<0.05), p-catenin总蛋白相对表达量上调,p-β-catenin蛋白表达下调,其磷酸化水平(p-β-catenin/β-catenin)显著下调(P<0.05),MyoD蛋白表达显著上调(P<0.001)。2)与CC相比,CE、CR组Wnt3a、Lrp6、Gsk3β、β-catenin mRNA相对表达上调,其中CR组Wnt3a mRNA显著高于CC组(P<0.05),CE组Gsk3β显著高于CR组(P<0.05), Axin2相对表达具下调趋势,Pax7、Myf5、Myogenin、MyoD相对转录水平均具有上调趋势(P>0.05);β-catenii磷酸化水平下调,MyoD蛋白表达上调,但无显著差异。与DC组相比,DE、DR组Lrp6、β-catenin mRNA下调,Wnt3a、Axin2、Gsk3βmRNA上调,其中DR组Wnt3a转录水平显著高于DC组(P<0.05), Pax7mRNA上调,DE组显著高于DC组(P<0.05),Myf5、MyoD趋下调(P>0.05), Myogenin显著降低(P<0.01);p-β-catenin蛋白表达和p-ctaenin/β-catenin高于DC组,其中DE组具有显著差异(P<0.05),MyoD蛋白表达下调,其中DR组显著降低(P<0.01)。3)IGF-1 mRNA:10周运动结束后,R组高于C组、E组(P<0.05),E组IGF-1稍低于C组(P>0.05)。Myostatin mRNA:E组表达量显著低于C组(P<0.05),与C组相比,R组相对表达降低,但无显著性;IGF-1蛋白:R组含量显著高于C组(P<0.01)、E组(P<0.05)。Myostatin蛋白:与C组相比,E、R组表达降低(E:P<0.05,R:P>0.05)。结论:1)相较于抗阻运动,耐力运动对Wnt通路靶基因表达影响更为明显。2)PS1/PS2敲除小鼠骨骼肌MyoD表达显著升高,可能出现过度分化,而运动可能通过某种机制(如促进胞内泛素-蛋白酶体对β-catenin的降解等)改善这种过度分化状态,且抗阻运动效果较耐力运动显著。3)两种运动形式均可通过促进IGF-1、抑制Myostatin含量表达上调MyoD,且MyoD表达增多可能在某种程度上使Myostatin表达上调。