细胞卫星体系的关键技术及启示

细胞卫星是美国国防先进研究计划局的"凤凰计划"中重点验证的新概念。文章介绍了细胞卫星的概念、发展现状和技术特点,归纳了细胞卫星体系的关键技术,如复杂约束条件下的建模技术、多细胞卫星分散布置的控制技术等,为我国未来低成本、智能化、模块化航天器的发展提供借鉴。

失效航天器天线再利用的多细胞卫星布局规划方法

针对失效航天器大型天线进行再利用过程中的多细胞卫星(Satlet)布局问题,推导基于Lagrange方程的多Satlet天线动力学方程。通过分析天线振动对Satlet布局位置的影响和Satlet对天线系统的扰振,提出Satlet布局规划过程中的约束条件。在此基础上,采用遗传算法给出Satlet在天线系统中的最优布局,并采用协方差矩阵自适应进化策略(CMAES)对结果进行校验,以保证Satlet最优位置的准确性。仿真结果表明,失效航天器系统采用由上述优化算法给出的最优位置对Satlet进行布局,可以使得失效航天器的大型天线完成再利用过程中的姿态控制任务。

细胞卫星与原位重构

综述日本、美国和德国等国家提出的细胞卫星概念与研究现状,归纳了细胞卫星的实现技术,建议对细胞卫星共性技术、原位重构技术以及活细胞卫星开展预先研究.

MMP14调控骨骼肌卫星细胞分化的分子机制研究

旨在分析基质金属蛋白酶14(MMP14)调控骨骼肌卫星细胞分化的分子机制。本试验取10只4周龄C57/BL6雌性小鼠,利用胶原酶消化法分离骨骼肌卫星细胞。首先,对骨骼肌卫星细胞进行诱导分化,利用qRT-PCR和Western blot试验分析MMP14在骨骼肌卫星细胞增殖期和分化期表达量的变化。应用siRNA抑制MMP14蛋白表达,分为试验组(si-MMP14)和对照组(si-NC),每组3个重复:首先诱导细胞分化,应用免疫荧光和qRT-PCR分析试验组和对照组细胞分化水平的差异;随后取增殖期细胞进行蛋白组学测序,结合生物信息学分析鉴定差异蛋白,并筛选MMP14调控的关键差异蛋白和通路。本研究结果表明:1)MMP14在卫星细胞增殖期表达上调,在分化期表达下调;抑制MMP14蛋白会抑制肌管生成,表现为肌管融合指数下降。2)通过蛋白组学分析筛选到549个差异蛋白,其中有66个上调蛋白和483个下调蛋白,差异蛋白主要富集在细胞黏附、脂肪酸代谢以及AMPK通路等,参与调控细胞命运决定、组蛋白甲基化和染色质结构等生物学过程。3)通过蛋白互作关系网络分析发现MMP14与肌源性分化相关蛋白、脂肪生成相关蛋白以及异染色质结构调控蛋白直接互作,抑制MMP14可导致肌分化转录因子(PAX7、MYOD)和H3-K9甲基转移酶(SETDB1、SUV39H1)下调,而成脂分化转录因子(JUN、C/EBPβ)上调。本研究初步分析了MMP14调控骨骼肌卫星细胞分化的机制,MMP14可能通过H3-K9组蛋白甲基化参与卫星细胞命运决定以及成肌与成脂分化的转换,且这种调控作用发生在卫星细胞细胞分化启动前。本研究结果为骨骼肌发育研究提供理论依据。

骨骼肌再生过程中卫星细胞调控机制及其生态位信号的作用

背景:卫星细胞是骨骼肌包含的一种特定的成体干细胞群,可促进损伤骨骼肌的再生重建,但其具体机制尚不完善。目的:综述骨骼肌再生过程中卫星细胞调控作用以及卫星细胞与其生态位信号相互作用的机制,旨在总结现有知识的基础上提供新的研究思路和角度。方法:检索Web of Science、PubMed、中国知网(CNKI)、万方、维普等数据库2002年1月至2022年6月发表的文献。英文检索词:muscle,skeletal muscle,muscle injury,stem cells,satellite cells,muscle repair等;中文检索词:骨骼肌,骨骼肌再生,骨骼肌重建,卫星细胞,生态位等。共纳入66篇文献进行整理和分析。结果与结论:(1)卫星细胞存在于骨骼肌中,其既有助于损伤后新肌纤维的形成,亦有助于已存在的成年肌纤维有效生长。(2)卫星细胞中的静止卫星细胞被激活后,骨骼肌再生过程中卫星细胞的增殖、分化和融合形成肌纤维等步骤均会受到其内在不同机制调控作用的影响。(3)卫星细胞可与所处生态位信号中的肌纤维、细胞外基质、骨骼肌交界位、纤维生成祖细胞、免疫细胞以及内皮细胞相互作用促进卫星细胞的激活和增殖和分化,进而实现骨骼肌的有效再生。(4)未来研究可能的突破口:机体内卫星细胞的分裂模式;调控卫星细胞转移相关机制;卫星细胞在体内分化或自我更新的具体时间;卫星细胞和骨骼肌交界位的相互作用机制。(5)此次综述可为骨骼肌损伤重建的领域及其创新提供一定的理论参考价值。

骨骼肌中卫星细胞衰老生物学机制及潜在的应对策略

背景:卫星细胞是一种肌源性干细胞,位于肌纤维膜与基底膜之间,但尚未有综述完全揭示卫星细胞衰老机制及其潜在应对策略,这对于当前减缓骨骼肌老化的策略应用难以起到有效的指导效果。目的:综述骨骼肌中卫星细胞衰老的机制及其相关减缓其衰老的应对策略。方法:检索各数据库时间截至2023年5月,包括Web of Science、PubMed、中国知网、万方和维普数据库。英文检索词:“Skeletal muscle,satellite cells,aging,mechanism,solution strategye”;中文检索词:“骨骼肌,卫星细胞,衰老,老化,机制,应对策略”。经过严格按照纳入和排除标准进行筛选,最终纳入78篇文献进行综述分析。结果与结论:①卫星细胞位于肌纤维膜与基底膜之间,具有增殖和分化潜能,通常处于静息状态,但在肌肉组织受刺激时会被激活并参与修复和恢复正常组织结构的过程,衰老会导致卫星细胞数量减少,并引发肌力和耐力的下降等症状。②卫星细胞衰老的机制主要涉及再生能力下降、串扰能力随生态位变化、年龄依赖性损失和异质性变化,衰老的卫星细胞数量减少以及活性降低会导致肌肉再生速度变慢和损伤恢复时间增加,且在分化过程中可能出现错误,从而导致肌肉质量下降和功能退化。③针对卫星细胞衰老的应对策略主要包括调节体内卫星细胞的受体环境、外源手段干预促进卫星细胞再生、人体肌肉模型构建和运动和饮食干预诱导卫星细胞增殖等,这些策略具有一定的潜力,可以为卫星细胞的再生和治疗骨骼肌疾病提供新的思路和方法。④未来的研究建议深入探究卫星细胞衰老机制,探究卫星细胞与生态位之间的相互作用,研究卫星细胞与免疫系统和线粒体功能等因素的关系,开发应用人体肌肉模型来提高研究深度和准确性。

长时间血清饥饿胁迫对猪骨骼肌卫星细胞代谢和自噬的影响

为了探究长时间、不同程度饥饿胁迫条件对原代猪骨骼肌卫星细胞(SMSCs)代谢和自噬的影响,本试验通过控制SMSCs培养体系中血清浓度以形成不同程度饥饿胁迫,其中20%血清培养浓度为正常对照组,15%、10%、5%和0%血清培养浓度为试验组。细胞培养96 h后,通过流式细胞术检测各组细胞凋亡率、线粒体膜电位和活性氧(ROS)水平,通过ATP检测试剂盒测定细胞内ATP水平,通过Western blot检测各组细胞蛋白中自噬标志蛋白LC3b、p62以及AMPK-mTOR自噬信号通路中p-AMPK/AMPK和p-mTOR/mTOR蛋白的表达。结果显示,与20%血清组相比,0%血清和5%血清细胞凋亡率极显著上调(P<0.01),10%血清组细胞凋亡率显著上调(P<0.05);各试验组线粒体膜电位均极显著下降(P<0.01),ROS水平和ATP水平均极显著上调(P<0.01);细胞中LC3b蛋白的相对表达量随血清浓度降低而升高,p62蛋白的相对表达量随血清浓度降低而降低;p-mTOR/mTOR比值随血清浓度降低而降低,p-AMPK/AMPK比值随血清浓度降低而升高。结果表明,通过长期减少SMSCs培养体系中血清浓度,可以促进细胞代谢加快和凋亡发生,并且通过AMPK/mTOR信号通路激发细胞发生自噬,上述变化的程度与血清减少的程度呈正相关。本试验为后续探索不同程度饥饿胁迫对动物肌肉发育影响的研究提供理论依据。

CRISPR/Cas9系统介导的p53基因突变促进树鼩骨骼肌卫星细胞的增殖活性

目的:利用CRISPR/Cas9系统在树鼩骨骼肌卫星细胞中敲除p53基因并检测其增殖活性。方法:通过生物信息学方法对树鼩和15种哺乳动物的p53蛋白氨基酸序列进行同源性分析,根据树鼩基因组信息设计可编辑树鼩p53突变位点sgRNA,构建lenti CRISPR v2-sgp53基因编辑重组质粒,用293T细胞进行慢病毒包装,感染树鼩骨骼肌卫星细胞,嘌呤霉素筛选多克隆细胞并扩增;通过测序确定基因编辑效果。采用CCK8法检测细胞增殖活性,采用western blotting验证p53蛋白表达水平。结果:与人p53和小鼠p53氨基酸序列同源性(96.92%)相比,人p53和树鼩p53的氨基酸序列同源性(98.21%)更高。进化树分析显示,与小鼠相比,人与树鼩的亲缘关系更近。成功构建了3个靶向树鼩p53编辑的重组载体:lenti CRISPR v2-sgp53-g1、lenti CRISPR v2-sgp53-g2、lenti CRISPR v2-sgp53-g3,均成功在树鼩骨骼肌卫星细胞上实现p53基因编辑产生突变,导致p53功能丧失,p53的突变提高了树鼩骨骼肌卫星细胞的增殖能力。经药筛后的树鼩骨骼肌卫星细胞p53基因敲除成功,p53蛋白表达水平显著降低(P<0.01)。结论:本研究利用CRISPR/Cas9系统成功使树鼩骨骼肌卫星细胞p53基因突变、功能丧失,为后续树鼩p53基因敲除模型的建立提供了重要的分子生物学基础。

共培养条件下肌卫星细胞C2C12对软骨细胞ATDC5活性的影响

目的:观察共培养条件下肌卫星细胞C2C12对软骨细胞ATDC5活性的影响。方法:①将肌卫星细胞C2C12分为对照组和地塞米松组,对照组常规培养,地塞米松组采用地塞米松干预,通过CCK8法和BCA法测定地塞米松对C2C12细胞增殖和蛋白合成的影响,以划痕实验和Transwell小室观察地塞米松对C2C12细胞修复和迁移能力的影响。②采用Transwell小室将正常肌卫星细胞C2C12(共培养组)和经地塞米松预处理的肌卫星细胞C2C12(预处理组)分别与软骨细胞ATDC5共培养,对照组Transwell下层小室内接种ATDC5细胞、上层小室内为无细胞的常规培养基,采用CCK8法和二氯二氢荧光素-乙酰乙酸酯荧光探针检测ATDC5细胞增殖率和细胞内活性氧含量。结果:①C2C12细胞增殖率和蛋白含量测定结果。地塞米松组C2C12细胞增殖率和蛋白含量均低于对照组[(78.402±5.401)%,(100.000±3.096)%,t=8.498,P=0.000;(5080.367±296.657)μg·mL-1,(5775.577±150.476)μg·mL-1,t=3.620,P=0.022]。②C2C12细胞伤口修复率测定结果。地塞米松组C2C12细胞伤口修复率低于对照组[(53.173±1.800)%,(79.979±10.176)%,t=4.493,P=0.011]。③C2C12细胞迁移数量测定结果。培养24 h和48 h时,地塞米松组C2C12细胞迁移数量均少于对照组[24 h:(24.200±5.630)个,(57.000±2.449)个,t=11.945,P=0.000;48 h:(57.600±8.820)个,(91.000±4.743)个,t=7.457,P=0.000]。④ATDC5细胞增殖率测定结果。3组ATDC5细胞增殖率比较,差异有统计学意义[(100.000±1.663)%,(116.894±7.917)%,(89.130±2.980)%,F=23.700,P=0.001]。对照组和共培养组ATDC5细胞增殖率均高于预处理组(P=0.037,P=0.006),共培养组ATDC5细胞增殖率高于对照组(P=0.001)。⑤ATDC5细胞内活性氧含量测定结果。3组ATDC5细胞内活性氧含量比较,差异有统计学意义(20.148±5.636,13.959±4.110,40.691±3.146,F=30.096,P=0.001)。预处理组ATDC5细胞内活性氧含量高于对照组和共培养组(P=0.001,P=0.000),对照组和共培养组ATDC5细胞内活性氧含量的差异无统计学意义(P=0.137)。结论:地塞米松可抑制肌卫星细胞C2C12增殖,应用地塞米松干预肌卫星细胞C2C12可体外模拟肌肉萎缩条件下肌卫星细胞的生长状态。正常状态下,肌卫星细胞C2C12的代谢产物可促进软骨细胞ATDC5增殖;肌卫星细胞C2C12活力降低,可抑制软骨细胞ATDC5增殖,同时会增加软骨细胞ATDC5氧化性损伤。

鹅骨骼肌卫星细胞的分离培养与鉴定

旨在建立鹅骨骼肌卫星细胞体外分离、培养、纯化及鉴定的方法。本研究选取健康10周龄溆浦鹅仔鹅为试验材料,采用分散酶Dispase II和胶原酶II共同作用肌肉组织分离得到卫星细胞,利用差速贴壁法纯化卫星细胞,在体外培养过程中,含有20%FBS并添加bFGF的DMEM/F12生长完全培养基能较好维持卫星细胞的分化潜能,培养过程中涉及的培养皿需经基质胶特别包被处理;诱导分化出成熟肌管后,采用免疫荧光法和Western blotting检测肌球蛋白重链MyHC的表达,采用qRT-PCR检测Pax7、MyoD1、MyoG基因在诱导分化前(growth medium,GM)和分化后(differentiation medium,DM)的相对表达量,分化前后每组均3个重复。结果表明,新分离得到的卫星细胞体积较小,折光性强,贴壁后呈中间彭起两端针状的梭形结构,经免疫荧光鉴定呈Pax7阳性;诱导分化后可形成成熟多核肌管,免疫荧光检测成肌特异性标志MyHC呈阳性,统计分化指数高达78%(P<0.01);qRT-PCR检测标志性基因Pax7、MyoD1、MyoG呈阳性,并且分化前Pax7基因相对表达量是分化后的2.22倍(P<0.01),而分化后标志性基因MyoD1、MyoG的相对表达量分别是分化前的1.90(P<0.01)和44.22倍(P<0.01);Western blotting结果显示分化后MyHC蛋白表达水平明显升高。综上所述,本研究建立了一种基于胶原酶Ⅱ和分散酶Dispase II的混合酶分离鹅骨骼肌卫星细胞的方法,提供的培养体系能够使细胞在体外培养过程中维持巨大的分化潜能,为鹅肌肉组织生长发育分子调控机制的研究提供了良好的细胞模型。

电针风池穴对颈肌慢性损伤大鼠肌卫星细胞及TLR4/MyD88/NF-κB信号通路的影响

目的:观察电针风池穴对颈肌慢性损伤大鼠肌卫星细胞、生肌决定因子(MyoD)、增殖细胞核抗原(PCNA)、Toll样受体-4(TLR4)、髓样分化因子88(MyD88)及核转录因子(NF-κBp65)蛋白表达的影响,探讨电针促进肌肉慢性损伤修复的可能机制。方法:从45只Wistar大鼠中选取10只作为空白组,将剩余大鼠造模后按照随机数字表法分为模型组、电针组和美洛昔康组,每组10只(5只造模不成功)。采用长时间低头固定并注射高渗盐水的方法复制大鼠颈肌慢性损伤模型。造模3个月后,使用超声诊断仪观察大鼠颈后肌的形态学变化;用肌电生理检测验证模型是否成功。电针组电针双侧风池穴,每次25 min,每日1次,连续治疗10 d为1个疗程,疗程之间间隔2 d,共治疗2个疗程。干预结束后,取各组大鼠颈后肌组织,在电镜下观察颈后肌组织的形态学变化;采用免疫组织化学法检测PCNA、MyoD、TLR4、MyD88及NF-κBp65蛋白的含量。结果:①形态学检测:与空白组相比,模型组的超声诊断结果显示大鼠颈后肌组织不连续,厚度明显变薄;肌电生理检测结果表明模型组肌电波幅及频率较空白组明显衰减;与空白组相比,模型组的肌肉电镜结果显示肌原纤维结构的排列不连续,部分线粒体肿胀,肌纤维和肌节之间有断裂,并有空泡现象存在;与模型组相比,电针组肌原纤维清晰可见,肌丝横断面呈点状分布,肌节和肌浆膜完整,个别线粒体肿胀,其中少量与肌原纤维的断裂处有空泡;美洛昔康组肌原纤维结构偶见不规则,在肌原纤维的断裂处有空泡,出现少量的线粒体肿胀。②免疫组织化学:与空白组相比,模型组中的PCNA、MyoD的表达呈现弱阳性,TLR4、MyD88、NF-κBp65的蛋白表达量明显增加(P<0.05);与模型组比较,电针组与美洛昔康组中PCNA和MyoD的蛋白表达量明显增加(P<0.05),TLR4、MyD88、NF-κBp65的蛋白表达量明显减少(P<0.05)。电针组与美洛昔康组中PCNA、MyoD、TLR4、MyD88、NF-κBp65的蛋白表达量差异无统计学意义(P>0.05)。结论:电针风池穴治疗颈肌慢性损伤,其途径可能与促进肌卫星细胞的增殖分化有关,其机制可能通过调节TLR4/MyD88/NF-κB信号转导通路来实现。

细胞化卫星分布式角动量平衡力矩分配算法

针对细胞化卫星姿态控制系统中细胞模块数量多、控制器细胞通信压力大的问题,提出了一种分布式控制力矩分配算法。该力矩分配算法先将力矩分配问题转化为带耦合等式约束的凸优化问题,然后通过分布式的方式求解该优化问题。在力矩分配过程中,控制器细胞只需要提供期望力矩,因此降低了通信压力。同时,该算法在优化目标函数中引入角动量能力因子,使飞轮细胞可以根据自身的角动量水平决定其力矩输出。数值仿真结果表明,该分布式分配算法可以保证分配后的力矩与期望力矩相等,且实现了平衡飞轮系统角动量的目的,进而可以通过卸载部分细胞的角动量来卸载整个飞轮系统的角动量。

鸡骨骼肌卫星细胞系的建立及分析

旨在通过慢病毒包装SV 40-LT基因并转导PMSCs以构建鸡骨骼肌卫星细胞系。本研究采集20~30枚15胚龄健康AA鸡的胸部组织,采用混合酶消化法分离培养PMSCs。将细胞随机分为两组,每组3个重复,处理组选择SV 40-LT慢病毒转染48 h后,更换含1μg·mL^(-1)的嘌呤霉素筛选培养基于处理组和对照组(病毒不转染)。待对照组细胞全部死亡,对处理组细胞进行不断传代培养,最终获得鸡骨骼肌卫星细胞系。免疫荧光试验分析鸡骨骼肌卫星细胞标志基因PAX7的表达;采用CCK-8和细胞周期分析检测细胞增殖特性;血清依赖性和软琼脂分析检测其恶性转化情况;构建诱导分化模型检测其诱导分化能力。结果表明,PMSCs中有92%细胞PAX 7基因呈阳性,可用于后续研究。SV 40-LT基因在鸡骨骼肌卫星细胞系(IMSCs P12)中的表达是原代鸡骨骼肌卫星细胞的15倍,且连续传代至12代后,IMSCs P12与PMSCs均呈纤维样状。IMSCs P12具有更高的增殖活性且没有发生恶性转化,随后,对IMSCs P12进行诱导分化,在其增殖至70%到诱导分化1 d这一阶段,IMSCs P12与PMSCs的PAX 7基因表达下调,而MyoD和MyHC基因表达上调。结果提示,本研究通过转染SV 40-LT基因成功培养了鸡骨骼肌卫星细胞系,其具有与原代鸡骨骼肌卫星细胞相似的特性。该细胞系的建立为研究家禽骨骼肌相关的功能基因提供了新的平台,也为SV 40-LT基因在家禽细胞永生化的研究奠定了基础。

猪原代骨骼肌卫星细胞的快速分离、培养和诱导分化研究

骨骼肌卫星细胞是一种肌源性干细胞,在动物生后的肌肉发育和损伤修复中发挥重要作用,同时与产肉家畜的胴体性状、肉产量和肉品质密切相关。为完善猪骨骼肌卫星细胞的快速、简便分离和培养方法,本研究对比了不同酶、不同消化时间、不同日龄对猪骨骼肌卫星细胞分离和培养的影响。结果显示:不同胶原酶和胰蛋白酶消化能力不同,II型胶原酶和胰蛋白酶的消化能力较强;猪日龄越小越容易获得大量卫星细胞;II型胶原酶消化之后分离培养细胞的Pax7阳性率更高,进一步利用分离的卫星细胞进行成肌诱导分化,成功诱导肌管形成。本实验为建立快速、简便的猪骨骼肌卫星细胞分离培养方法提供了参考。

miR-145-5p靶向IGF 1R介导AKT通路抑制猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化

旨在探讨miR-145-5p对猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化的影响。本研究采用qRT-PCR检测miR-145-5p的组织表达谱和发育性表达规律;选用1 d晋汾白猪趾长伸肌进行骨骼肌卫星细胞的分离与培养,分别转染miR-145-5p模拟物(mimics)及其对照组(mimics NC),miR-145-5p抑制剂(inhibitor)及其对照组(inhibitor NC),每个处理3个重复,利用qRT-PCR、EdU和CCK-8方法检测增殖相关基因表达量、EdU阳性细胞数和细胞增殖活性;待猪骨骼肌卫星细胞分化后利用qRT-PCR、Western blot和免疫荧光染色方法探究分化相关基因mRNA和蛋白水平及肌管形成情况;采用双荧光素酶试验、qRT-PCR和Western blot探究miR-145-5p对下游IGF 1R和AKT通路的影响。结果显示,miR-145-5p基因在肝和肺中表达量最高,心和皮下脂肪中次之(P<0.05);随着日龄的增加,miR-145-5p在猪背最长肌中的表达量持续升高(P<0.05)。在猪骨骼肌卫星细胞体外培养过程中,转染miR-145-5p mimics极显著下调Ki 67和CDK 1的表达(P<0.01),显著下调PCNA和CDK 4的表达(P<0.05),阳性细胞指数极显著降低(P<0.01),细胞活性显著低于对照组(P<0.05)。在分化方面,过表达miR-145-5p极显著下调MyOD、MyOG和Myf 5的表达量(P<0.01),MyOD蛋白水平显著降低(P<0.05),MyHC阳性肌管面积少于对照组;转染miR-145-5p inhibitor则出现相反的结果。过表达miR-145-5p显著降低IGF1R mRNA和蛋白的相对表达量(P<0.05),显著降低AKT蛋白的磷酸化水平;而干扰miR-145-5p能极显著上调IGF1R mRNA和蛋白的相对表达量(P<0.01),并能挽救转染si-IGF1R对p-AKT蛋白的抑制作用(P<0.01)。本研究结果表明,miR-145-5p通过负调控IGF1R mRNA和蛋白的相对表达水平,并影响AKT通路,抑制猪骨骼肌卫星细胞的增殖和分化,进而参与骨骼肌的发育过程。研究结果丰富了猪肌肉生长发育的分子网络,并为肌肉性状的分子育种提供了靶标。

不同频率电刺激对2型糖尿病大鼠血糖水平及骨骼肌卫星细胞激活的影响

目的:本文旨在探究不同电刺激参数对大鼠机体血糖调控和骨骼肌卫星细胞的激活效果。方法:通过比较不同参数条件的肌肉电刺激对2型糖尿病大鼠的空腹血糖浓度和口服葡萄糖耐量的改善效果,验证肌肉电刺激对2型糖尿病大鼠机体血糖调控的影响以及确定对大鼠血糖调控最有效的电刺激条件。以及对大鼠骨骼肌卫星细胞标志性蛋白Pax7、MyoD和MyoG进行免疫荧光染色,比较不同参数条件的肌肉电刺激对大鼠肌肉卫星细胞激活效果。结果:(1)20 Hz、40 Hz和100 Hz都对2型糖尿病大鼠的空腹血糖浓度和口服葡萄糖耐量具有改善作用,其中40 Hz电刺激改善效果最为明显。(2)100 Hz电刺激对大鼠肌卫星细胞的激活效果最为明显。结论:三种电刺激诱导肌肉自主收缩来控制机体血糖,其中,40 Hz电刺激改善效果最明显;三种刺激均可有效诱导肌卫星细胞的激活,100 Hz电刺激的激活效果最显著。

干扰ACACA基因对猪原代肌卫星细胞增殖和成脂转分化过程的影响

【目的】探究乙酰辅酶A羧化酶α(acetyl-CoA carboxylaseα,ACACA)对猪原代肌肉卫星细胞(muscle satellite cells,MSCs)增殖凋亡以及成脂转分化的影响。【方法】通过体外培养MSCs模拟猪肌内脂肪的形成过程,根据ACACA基因序列构建3条小干扰RNA,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)筛选出干扰效率最高的siRNA进行转染。成功干扰MSCs内ACACA的表达后,分别通过q RT-PCR、CCK-8细胞增殖实验、流式细胞术、油红O染色和检测甘油三酯(TG)等方法对MSCs增殖、凋亡以及转分化时期脂滴形成效果进行评估。【结果】在增殖期干扰ACACA,MSCs内细胞周期标志基因Cyclin D1(P<0.05)、Cyclin E(P<0.0001)以及抗凋亡基因BCL-2(P<0.05)的表达量下调,促凋亡基因BAX(P<0.05)的表达量上调;在对MSCs进行成脂转分化诱导作用下,MSCs具有向脂肪细胞转分化的能力,而干扰ACACA后,MSCs中脂滴极显著减少(P<0.0001)。【结论】干扰ACACA后抑制猪MSCs的增殖,促进其凋亡,并且对成脂转分化时期脂滴的形成具有抑制作用。研究结果为后续研究ACACA对肌内脂肪的影响及猪肉制品调控机制研究提供实验参考和基础数据。

激活α2A肾上腺素受体抑制背根神经节卫星胶质细胞活性缓解镜像痛敏

目的:躯体单侧组织损伤引发对侧疼痛反应,称为镜像痛敏。镜像痛敏的病理机制尚不明确,缺乏特异性靶标,影响其治疗。本研究拟阐释背根神经节中α2A肾上腺素受体和神经胶质细胞介导镜像痛敏的发生机制。方法:采用行为药理学、实时荧光定量PCR、免疫荧光和免疫印迹等技术研究背根神经节中α2A肾上腺素受体和神经胶质细胞介导镜像痛敏的机制。结果:背根神经节中α2A肾上腺素受体参与了镜像痛敏的发生发展。激活α2A肾上腺素受体显著缓解镜像痛敏行为。疼痛刺激下,双侧背根神经节中胶质细胞被差异激活,而激活α2A肾上腺素受体进一步活化背根神经节神经胶质细胞。此外,激活α2A肾上腺素受体显著降低卫星胶质细胞中α2A肾上腺素受体的表达,而不影响小胶质细胞中α2A肾上腺素受体的表达。结论:背根神经节卫星胶质细胞中的α2A肾上腺素受体是镜像痛敏的重要分子传感器,激活α2A肾上腺素受体改善镜像痛敏行为。

m^(6)A去甲基化酶FTO对猪肌卫星细胞分化的影响

【目的】探究N^(6)-甲基腺苷(m^(6)A)去甲基化酶FTO表达水平对猪肌卫星细胞分化的影响,并比较不同表型猪FTO表达和m^(6)A甲基化修饰水平。【方法】收集分化第0、2和4天的猪肌卫星细胞,用Western blotting和实时荧光定量PCR分别检测FTO和肌球蛋白重链(MyHC)蛋白表达、肌分化因子(MyoD)和肌细胞生成素(MyoG)的mRNA表达水平;利用免疫荧光法检测肌卫星细胞分化标志基因MyHC表达情况;采用Dot blotting检测m^(6)A甲基化修饰水平。将过表达载体(OE-FTO)、空白对照(NC)和FTO基因干扰载体(siRNA-FTO)、阴性对照(siRNA-NC)分别转染猪肌卫星细胞并诱导分化,检测FTO、肌细胞分化相关基因表达情况以及m^(6)A甲基化修饰水平,利用免疫荧光法检测MyHC表达以及肌管形成情况;利用Western blotting和Dot blotting分别检测大白猪、宁乡猪不同组织中FTO蛋白表达情况以及m^(6)A甲基化修饰水平。【结果】在猪肌卫星细胞诱导分化过程中,与诱导分化第0天相比,第2和4天时FTO、MyHC蛋白表达水平极显著升高(P<0.01),FTO、MyoD和MyoG基因mRNA表达水平显著或极显著升高(P<0.05;P<0.01);第4天时m^(6)A甲基化修饰水平显著下降(P<0.05)。与NC组相比,OE-FTO组FTO蛋白表达量极显著升高(P<0.01),在诱导分化的第0、1和2天,OE-FTO组FTO和MyHC基因mRNA表达水平均极显著升高(P<0.01),MyoD基因mRNA表达水平极显著下降(P<0.01);在诱导分化的第1、2、3和4天,OE-FTO组m^(6)A甲基化修饰水平显著或极显著下降(P<0.05;P<0.01)。与siRNA-NC组相比,siRNA-FTO组FTO蛋白表达水平显著降低(P<0.05),在诱导分化第0、1、2和3天,siRNA-FTO组FTO、MyHC基因mRNA表达水平极显著或显著降低(P<0.01;P<0.05),m^(6)A甲基化修饰水平显著或极显著升高(P<0.05;P<0.01);在诱导分化第0、2和3天,siRNA-FTO组MyoG基因mRNA表达水平显著降低(P<0.05)。大白猪背最长肌中FTO蛋白表达水平显著高于宁乡猪(P<0.05),m^(6)A甲基化修饰水平极显著低于宁乡猪(P<0.01)。【结论】FTO表达对猪肌卫星细胞分化过程有显著影响,m^(6)A甲基化修饰水平与猪肌卫星细胞分化程度呈负相关。干扰FTO会抑制猪肌卫星细胞分化,提高m^(6)A甲基化修饰水平;过表达FTO可以促进猪肌卫星细胞分化,降低m^(6)A甲基化修饰水平。本研究结果为进一步探究FTO在肌肉分化中调控机制提供参考。

Lnc721靶向调控MMP9对牛骨骼肌卫星细胞增殖分化的影响

【背景】肌肉系统是维持动物体生存生长的重要基础,在哺乳动物肌肉中,将近一半的肌肉为骨骼肌,骨骼肌通过细胞繁育增殖到迁移融合,逐步形成了具有收缩能力的附着在骨骼上的成熟肌束。在机体内,骨骼肌不仅参与动物生长,也参与呼吸、代谢等生理活动。目前许多研究表明,lncRNA具有调控肌肉生长发育的作用,是影响骨骼肌功能、疾病的关键因子。但由于lncRNA作用机制复杂,方式多样,在物种间保守型很低,故不同种属动物lncRNA之间作用关系不大,且大多数研究存在于人和小鼠等生物体内,而对牛肌肉生长影响的研究内容极少。近年来,人们发现lncRNA会与某些靶基因相互作用,进而调控肌肉细胞的发生过程。【目的】在前期采集不同月龄不同组织部位的牛肌肉,进行高通量测序,获得高表达差异的lncRNA,在对其调控成肌过程进行机制研究的基础上,探究长链非编码RNA lnc721与其靶基因MMP9的互作关系,以及MMP9对牛骨骼肌细胞生长发育的影响,以期为牛骨骼肌发育调控机制的研究提供参考。【方法】前期试验发现干扰lnc721对牛骨骼肌卫星细胞增殖具有正调控作用,且对其分化具有负调控作用。为了进一步探究lnc721对牛肌肉发育的调控通路。分别在牛骨骼肌卫星细胞的分化期设置了3个干扰lnc721牛骨骼肌卫星细胞组,与3个对照组采用NGS技术进行转录组测序,以期获得lnc721差异靶基因,进一步研究lnc721对牛骨骼肌发育的调控通路。根据筛选结果以及qRT-PCR的验证结果,试验选取MMP9作为lnc721的靶基因,并通过CatRAPID网站对lnc721与MMP9结合能力进行预测。设计并合成lnc721及MMP9干扰序列,转染至牛骨骼肌卫星细胞中,通过qRT-PCR、Western blot技术在mRNA水平与蛋白质水平分析下调lnc721对MMP9表达情况的影响。并且通过下调MMP9,采用qRT-PCR、Western blot与EdU技术检测增殖标志因子Ki67、Pax7以及分化标志因子MyHC与MyOG的表达情况,以反映下调MMP9对牛骨骼肌卫星细胞生长发育的影响。【结果】CatRAPID结果显示,lnc721与MMP9结合倾向为0.75,共有9个结合位点,二者存在互作结合。干扰lnc721之后,采用qRT-PCR分析,结果表明在细胞增殖期下调lnc721可以极显著抑制MMP9表达(P<0.01),而在分化期则极显著促进MMP9的表达(P<0.01),证实了MMP9为lnc721调控牛骨骼肌卫星细胞互作的靶基因。进而下调MMP9,检测对增殖期细胞的影响,发现Ki67的mRNA水平表达极显著上调(P<0.01),Pax7蛋白表达量显著上调(P<0.05),EdU观察下调MMP9后的阳性细胞率也明显升高。同样检测下调MMP9之后对细胞分化期的影响,发现下调MMP9后镜下观察发现下调MMP9会抑制肌管形成,同时MyHC的mRNA和蛋白表达量极显著下降(P<0.01),MyoG蛋白表达量显著下调(P<0.05)。【结论】lnc721与MMP9相互结合。在细胞增殖期干扰lnc721极显著抑制MMP9表达,而在分化期促进MMP9的表达,且干扰MMP9可促进细胞增殖并抑制分化。证明lnc721靶向MMP9调控牛骨骼肌卫星细胞的发育。