基于全转录组测序的绵羊胚胎不同发育阶段骨骼肌circRNA的分析与鉴定

【目的】肉用性状是家养动物的重要性状,尤其是产肉性能与骨骼肌的发育密切相关,对多数动物而言,骨骼肌的生长取决于肌纤维的早期发育。本研究将揭示绵羊(Ovis aries)胚胎期骨骼肌组织发育重要节点、肌纤维的形成及转换机制,探究骨骼肌在动物胚胎期的生长对后续发育潜力的影响。【方法】在前期绵羊胚胎期组织结构试验的基础上,选择肌纤维发育及类型转换的3个重要时间节点:胎龄85 d(D85)、105 d(D105)、135 d(D135),并对处于这些节点期的中国美利奴绵羊胚胎背最长肌进行全转录组测序。通过生物信息学分析和功能预测筛选出差异表达显著的circRNA,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对其进行验证。【结果】通过条件筛选(|log2|≥1且P≤0.05)获得差异表达circRNA 1126个。将3组进行比较,在各时间节点都发现较多的特异性表达circRNA。在D85 vs D135比较组中,特异性差异表达数量最多:共发现差异表达circRNA 374个,上调表达201个,下调表达173个,其中具有4倍以上差异的基因167个,占差异基因的44.7%。对这些差异性表达的circRNA进行GO和KEGG功能分析和靶向预测,富集到与肌肉分化和肌纤维发育相关的能量代谢和信号转导通路,包括MAPK、PI3K-Akt、Ras、Regulation of actin cytoskeleton等。结果表明:在D85至D105期间富集到的差异circRNA多与肌细胞发育调控、细胞增殖和存活、细胞周期等相关,而在D105至D135期间富集到的通路则主要与能量转换、物质运输、RNA转运和DNA修复有关。靶向预测结果通过Cytoscape软件绘制出可视化共表达网络,筛选到circRNA8239、circRNA19073,circRNA2765、circRNA1616等核心调控转录物,并在D105找到调节快慢肌类型转换的关键因子circRNA7527,其靶向作用于bta-mi R-135a、bta-mi R-615、chi-mi R-133a-5p进而调控MEF2C基因。通过3个时间节点的差异表达情况和功能预测描述选取了与肌肉发育相关的4个核心circRNA和其靶向的4个mi RNA进行q RT-PCR分析,其基因表达趋势与测序数据一致。【结论】本试验在转录水平上验证了绵羊胚胎发育D85至D105是肌纤维数量的稳定发生期,而D105至D135则是肌纤维的肥大期,由此推断D105可能是绵羊胚胎发育的关键时间窗口。本研究首次基于全转录组测序构建了绵羊胚胎期骨骼肌发育的circRNA图谱,揭示了不同发育阶段的转录组差异,并对绵羊胚胎骨骼肌发育期间重要的调控因子进行挖掘和验证,发现了以MEF2C为靶基因的多个circRNA和mi RNA参与MAPK信号通路,为绵羊肌纤维发育分子机制以及其它家畜非编码RNA的研究提供了参考。

不同运动模式影响心肌梗死致心力衰竭大鼠骨骼肌重塑的机制

背景:急性心肌梗死可引起心脏重塑和心力衰竭,同时导致骨骼肌病变,影响患者生活质量。运动疗法是心力衰竭患者的重要康复手段,然而最佳运动处方尚未明确。目的:对比不同运动模式(有氧运动、抗阻运动)对急性心肌梗死诱导心力衰竭模型大鼠骨骼肌重塑的影响,探讨其可能的作用机制,为优化运动康复方案提供依据。方法:48只SD大鼠随机分为假手术组、心肌梗死组、有氧运动组和抗阻运动组。利用冠状动脉结扎术进行心力衰竭模型制作,3个月后有氧运动组和抗阻运动组进行12周相应运动模式干预,假手术组和心肌梗死组于鼠笼内安静饲养。实验后,利用递增负荷跑台运动实验和爬梯实验分别测定大鼠最高跑速和最大负重,超声心动图评估心脏结构与功能;分离出心脏,分别行苏木精-伊红染色和天狼星红染色观察心脏重塑情况;分离出腓肠肌,行ATP酶染色观察肌纤维类型和细胞横截面积改变,二氢乙锭法评估活性氧水平,酶联免疫吸附法测定丙二醛含量以及抗氧化酶活性,免疫印迹法测定泛素-蛋白酶体系统蛋白表达量,双重免疫荧光染色检测活化的卫星细胞数(Pax7^(+)/MyoD^(+))。结果与结论:①运动能力:与假手术组比较,心肌梗死组最高跑速和最大负重下降(P<0.05);与心肌梗死组比较,有氧运动组最高跑速以及抗阻运动组最大负重增加(P<0.05)。②心脏重塑:与假手术组比较,心肌梗死组梗死面积、心肌细胞横截面积、心肌胶原含量升高(P<0.05),左心室射血分数和左心室缩短分数下降(P<0.05);与心肌梗死组比较,有氧运动组和抗阻运动组上述各参数均无统计学差异(P>0.05)。③骨骼肌重塑:与假手术组比较,心肌梗死组腓肠肌质量、腓肠肌质量指数、细胞横截面积、超氧化物歧化酶活性、谷胱甘肽过氧化物酶活性、活化的卫星细胞数量下降(P<0.05),活性氧、丙二醛含量以及泛素、MuRF1、MAFbx蛋白表达量上调(P<0.05);与心肌梗死组比较,有氧运动组和抗阻运动组腓肠肌质量指数、超氧化物歧化酶活性、活化的卫星细胞数量增加(P<0.05),活性氧水平以及泛素、MuRF1、MAFbx蛋白表达量降低(P<0.05);与有氧运动组比较,抗阻运动组腓肠肌质量、腓肠肌质量指数、细胞横截面积、活性氧水平、丙二醛含量、活化的卫星细胞数量升高(P<0.05),超氧化物歧化酶活性、谷胱甘肽过氧化物酶活性下调(P<0.05)。结果表明:有氧运动和抗阻运动均可提升心力衰竭大鼠的运动能力,其机制与减轻氧化应激、抑制泛素-蛋白酶体系统活性以及激活卫星细胞进而改善骨骼肌重塑有关。有氧运动对于改善骨骼肌氧化应激作用更佳,而抗阻运动促进骨骼肌再生方面效果更为显著。

理筋手法调控兔骨骼肌损伤修复中瘢痕形成的作用机制

背景:理筋手法能够促进骨骼肌修复,治疗骨骼肌损伤。但骨骼肌损伤在修复过程中的纤维化形成、瘢痕组织增生等与损伤修复质量密切相关。开展理筋手法对纤维化形成、瘢痕组织增生的调控作用研究,有利于阐述理筋手法提高骨骼肌损伤修复质量的相关机制。目的:探索理筋手法提高兔骨骼肌损伤后修复质量的作用机制,为临床治疗提供科学依据。方法:45只健康成年日本大耳白兔随机分为空白组、模型组、理筋组,每组15只。其中模型组和理筋组均进行腓肠肌打击造模;造模后理筋组于第3天开始进行理筋手法干预,1次/d,15 min/次。各组在造模后的第7,14,21天分别处死5只兔进行观察。苏木精-伊红染色法观察腓肠肌形态及炎性细胞量,Masson染色法观察腓肠肌胶原纤维量,ELISA法检测腓肠肌白细胞介素6和白细胞介素10的表达量,Western blot和RT-PCR检测配对盒基因7、成肌分化因子、肌细胞生成素、肌动蛋白α、转化生长因子β1、Ⅰ型胶原蛋白的蛋白及mRNA表达,免疫组织化学法检测Ⅰ型胶原蛋白的表达。结果与结论:①苏木精-伊红染色及Masson染色结果显示,与模型组比较,理筋组各观察点炎性细胞浸润减少,胶原纤维量减少(P<0.01),肌纤维逐渐愈合;②ELISA结果显示,与模型组比较,理筋组白细胞介素6表达持续降低(P<0.05),而白细胞介素10在造模后第7天时升高(P<0.05),随后呈下降趋势(P<0.05);③Western blot和RT-PCR结果显示,与模型组比较,理筋组造模后第14天配对盒基因7、成肌分化因子、肌细胞生成素的蛋白及mRNA表达量均显著升高(P<0.05),而第21天时却较之前下降(P<0.05);理筋组各观察点肌动蛋白α、转化生长因子β1、Ⅰ型胶原蛋白的蛋白及mRNA表达量相较于模型组均显著降低(P<0.05);④免疫组化结果显示,理筋组各观察点Ⅰ型胶原蛋白的表达量相较于模型组均显著降低(P<0.05);⑤结果表明,理筋手法能够通过抑制炎症、促进肌卫星细胞的增殖分化、减少纤维化的生成,从而提高兔骨骼肌损伤的修复质量。

理筋手法减轻兔损伤骨骼肌纤维化的作用机制

背景:理筋手法能够减少纤维化瘢痕增生,促进骨骼肌修复。但不恰当的激活Wnt/β-catenin信号通路,能加剧损伤骨骼肌纤维化,对骨骼肌修复过程产生不利影响。开展理筋手法对Wnt/β-catenin信号通路的调控作用研究,有利于阐述理筋手法减少纤维化瘢痕增生、促进骨骼肌损伤修复的相关机制。目的:探讨理筋手法促进兔骨骼肌损伤修复的作用机制。方法:45只普通级健康成年日本大耳兔随机分为空白组、模型组和理筋组,每组15只。模型组和理筋组均进行腓肠肌打击造模,理筋组于造模后第3天开始进行理筋手法治疗,1次/d,15 min/次。各组在造模后第7,14,21天分别取5只进行取材。苏木精-伊红染色观察腓肠肌一般形态结构,Masson染色观察腓肠肌胶原纤维含量,Western blot检测腓肠肌Wnt3a、β-catenin、GSK3β、p-GSK3β、TCF、Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白表达,RT-PCR检测腓肠肌Wnt3a、β-catenin、TCF mRNA表达,免疫荧光法检测腓肠肌β-catenin的表达,免疫组化法检测腓肠肌Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白的表达。结果与结论:①苏木精-伊红染色及Masson染色结果显示:与模型组比较,理筋组各观察点炎性细胞浸润减少,胶原纤维量减少(P<0.001),肌纤维逐渐愈合;②Western blot结果显示:与模型组比较,理筋组各观察点Wnt3a、β-catenin、TCF、Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白的蛋白表达量均显著降低(P<0.05),而p-GSK3β/GSK3β比值较模型组则明显升高(P<0.05);③RT-PCR结果显示:与模型组比较,理筋组各观察点Wnt3a、β-catenin、TCF的mRNA表达量均显著降低(P<0.001);④免疫荧光结果显示:与模型组比较,理筋组各观察点β-catenin核表达荧光强度明显降低,且逐渐与空白组相近(P<0.001);⑤免疫组化结果显示:理筋组各观察点Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白的表达量相较于模型组均显著降低(P<0.01)。结果表明:理筋手法能够抑制Wnt/β-catenin信号通路的异常激活,减少纤维化瘢痕增生,从而达到促进损伤骨骼肌修复的目的。

理筋手法干预兔骨骼肌损伤修复中炎症及细胞凋亡的作用机制

背景:骨骼肌细胞的过度凋亡将破坏肌细胞数量的动态平衡,导致骨骼肌病理性损伤。理筋手法治疗骨骼肌损伤疗效确切,但是否能抑制细胞凋亡从而促进损伤骨骼肌的修复尚未可知。目的:探究理筋手法对兔骨骼肌损伤修复过程中减少炎症和细胞凋亡的作用机制。方法:选用45只成年健康日本大耳兔,随机分为空白组、模型组和理筋组。其中空白组不做处理,模型组和理筋组均造成腓肠肌损伤模型;造模后模型组不予治疗,理筋组于第3天开始对损伤腓肠肌进行理筋手法操作,1次/d,15 min/次。各组兔分别于造模后的第7,14,21天取材,苏木精-伊红染色观察腓肠肌一般形态,透射电镜观察腓肠肌超微结构,TUNEL染色观察腓肠肌细胞凋亡情况,ELISA检测腓肠肌白细胞介素1β、白细胞介素6和白细胞介素10的表达,Western blot检测腓肠肌BAX、BCL-2、Caspase3的蛋白表达,RT-PCR检测BAX、BCL-2 mRNA的表达。结果与结论:(1)苏木精-伊红染色结果显示:与模型组比较,各观察点理筋组炎性细胞减少、肌细胞数量增多、肌组织逐渐愈合;(2)透射电镜结果显示:与模型组比较,各观察点理筋组肌纤维排列逐渐整齐、线粒体逐渐完整、Z线排列逐渐趋于规则,游离核糖体聚集;(3)TUNEL染色结果显示:与模型组比较,各观察点理筋组细胞凋亡率逐渐降低(P <0.05);(4)ELISA结果显示,与模型组比较,理筋组白细胞介素1β、白细胞介素6表达持续降低(P <0.05),而白细胞介素10在造模后第7天时升高,随后呈下降趋势(P <0.05);(5)Western blot结果显示:理筋组各观察点BCL-2/BAX蛋白的表达相较于模型组显著升高(P <0.05);Caspase3的蛋白表达均显著降低(P <0.001),且逐渐与空白组相近;(6)RT-PCR结果显示:理筋组各观察点BCL-2/BAX mRNA的表达较模型组均显著升高(P <0.05);(7)结果说明:理筋手法能够抑制炎症、减少细胞凋亡,促进损伤骨骼肌的修复。

温针灸干预慢性疲劳综合征大鼠骨骼肌PINK1/Parkin通路的变化

背景:研究发现慢性疲劳综合征患者线粒体的功能异常,给予辅酶后可改善症状,温针灸是治疗该病的重要方法之一,但其作用机制尚不明确。目的:采用温针灸干预慢性疲劳综合征大鼠骨骼肌PINK1/Parkin通路,明确温针灸对慢性疲劳综合征的治疗机制。方法:将32只雄性SD大鼠适应性喂养3 d后随机分为正常组、模型组、温针灸组和辅酶组,每组各8只,除正常组外,其余各组大鼠以游泳力竭、慢性束缚及禁食多因素方法制备慢性疲劳综合征模型。造模成功后正常组、模型组大鼠采取相同固定及灌胃操作,温针灸组大鼠选用关元、中脘、足三里(双)穴进行治疗,1次/d,进针后将艾柱置于针柄点燃,每次治疗3壮,共15 min;辅酶组按照1 mg/kg进行灌胃,1次/d,共治疗14 d。记录实验期间各组大鼠体质量、力竭游泳时间及治疗期间的食物利用率。治疗结束后,取各组大鼠双侧腓肠肌,苏木精-伊红染色法观察各组大鼠腓肠肌病理形态,透射电镜观察各组大鼠腓肠肌线粒体形态结构及自噬体,免疫组化法检测各组大鼠骨骼肌中微管相关蛋白1轻链3(microtubule associated protein 1 light chain 3,LC3)Ⅱ蛋白表达水平,Western blot法检测各组骨骼肌中PINK1、Parkin、LC3蛋白的表达。结果与结论:①与正常组相比,模型组腓肠肌细胞核固缩、凝聚,数目增多,细胞排列紊乱,腓肠肌纤维排列紧密;温针灸组和辅酶组腓肠肌纤维排列间隙较模型组增加,细胞核减少,细胞排列较模型组整齐。②与正常组比较,模型组骨骼肌线粒体肿胀、融合及空泡化,线粒体膜断裂,基质较多溶解,嵴断裂、消失;存在自噬现象。与模型组比较,温针灸组及辅酶组线粒体数量增多,排列相对整齐,线粒体空泡化及线粒体嵴断裂情况改善,膜结构相对完整;存在自噬现象。③与正常组相比,模型组骨骼肌中PINK1蛋白表达上调(P<0.05)、而Parkin、LC3Ⅱ、LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白的表达稍有上调(P>0.05);与模型组相比,温针灸组和辅酶组骨骼肌中PINK1、Parkin、LC3Ⅱ、LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达明显上调(P<0.05),温针灸组蛋白表达上调更为显著。④结果说明,温针灸可能通过激活PINK1/Parkin通路,上调LC3Ⅱ表达,形成线粒体自噬体,促进降解受损线粒体的相关内容物,改善线粒体质量,从而发挥治疗慢性疲劳综合征的作用。

表观遗传学变化及运动调控:改善骨骼肌衰老的机制

背景:骨骼肌衰老和多种表观遗传学变化密切相关,运动对这些表观遗传学变化具有一定调控作用,但尚不完全了解其具体机制。目的:回顾骨骼肌的表观遗传学机制以及运动如何通过这些表观遗传学机制来改善骨骼肌的衰老,并促进肌肉的适应性变化,旨在更全面地认识骨骼肌老化和疾病机制。方法:于2023-06-01/08-01检索自建库至2023年8月的Web of Science、PubMed、中国知网(CNKI)、万方和维普等数据库,中文检索词包括骨骼肌、肌肉、衰老、老年、老化、运动、体育锻炼、表观遗传、表观遗传学等;英文检索词包括skeletal muscle,muscle,aging,older adult,senescence,older adult,age,exercise,sports,physical activity,physical activity,epigenetic,epigenetics等。运用布尔逻辑运算符将检索词连接并进行检索,并制定了相应的策略。根据预定的纳入和排除标准,最终筛选出70篇符合条件的文献。结果与结论:①表观遗传学是指基因序列不发生改变的情况下,基因表达和功能受到调控的现象,其中骨骼肌的表观遗传学变化是一个重要的领域;②骨骼肌的表观遗传学机制在肌肉衰老过程中起着重要作用,主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA的调控、染色质重塑、线粒体功能改变和衰老相关基因的表达改变等;③运动显著调控骨骼肌表观遗传学,包括运动促进骨骼肌DNA甲基化、骨骼肌组蛋白修饰、调控骨骼肌miRNA、调控骨骼肌长链非编码RNAs、调控肌肉因子(白细胞介素6的作用)、调控骨骼肌线粒体功能(过氧化物酶体增殖剂激活受体γ共激活因子1α的作用);④建议未来开展:长期、跨不同群体的运动干预研究;应用多组学技术,如蛋白组学和代谢组学;加强对单个细胞水平上表观遗传学变化;开展跨物种的比较研究以及人体临床试验将动物模型的发现转化到人类;研究运动与药理学干预相结合的策略评估两者的协同效果;开展骨骼肌和不同器官之间串扰交互作用的表观遗传学研究。

转录组测序与定量蛋白质组学分析医用臭氧治疗兔骨骼肌损伤的分子机制

背景:医用臭氧局部注射作为一种新的治疗方法,对损伤的骨骼肌组织具有抗炎、镇痛及免疫调节等作用,但其作用机制尚缺乏系统的研究。目的:观察医用臭氧对兔骨骼肌挤压伤模型的干预效应,通过转录组测序与标记定量蛋白技术分析损伤的兔胫骨前肌在经过臭氧治疗后基因表达的差异情况,以期揭示医用臭氧治疗骨骼肌损伤的分子机制。方法:将18只日本大耳白兔随机分为空白组、模型组、臭氧组,每组6只,后两组构建兔胫前肌挤压伤模型。臭氧组在造模12 h后,损伤局部注射30μg/mL医用臭氧2 mL,臭氧治疗后3 d进行组织取材。采用苏木精-伊红染色观察骨骼肌的形态学变化,并应用转录组测序及串联质谱标签标记定量蛋白技术对兔胫骨前肌组织进行检测,通过生物信息学分析探索组间差异表达基因及蛋白参与的生物学过程,进而探究臭氧治疗骨骼肌损伤的分子机制。结果与结论:①经臭氧治疗后3 d,与空白组相比,模型组细胞肿胀,可见浸润的炎症细胞,部分肌纤维溶解;相对于模型组,臭氧组细胞水肿有所减轻,炎症细胞减少;②转录组测序及生物信息学分析结果显示:模型组与空白组相比,筛选出596个差异基因;臭氧组与模型组相比,筛选出405个差异基因;取其交集,共筛选出194个共有差异表达的基因;③定量蛋白质分析结果:模型组与空白组相比共有138个差异表达蛋白质,臭氧组与模型组相比共有242个差异表达蛋白,共有的差异表达蛋白有66个;④对共有差异表达的基因/蛋白进行基因本体论及京都基因与基因组百科全书富集分析,发现其主要富集在PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、MAPK信号通路等;⑤提示医用臭氧可能通过作用于Syk、FGF16、CSF-1、MRAS这些关键靶点来调控PI3K/Akt/NF-κB信号通路及Ras/MAPK/NF-κB信号通路,进而促进损伤肌肉组织的修复。

不同时间按压刺激对大鼠骨骼肌形态学及肿瘤坏死因子α、核因子κB的影响

背景:研究发现不同时间长度按压点刺激正常肌肉,将产生不同的生理反应。目的:探讨在不同时间机械压力按压下,大鼠骨骼肌内炎性因子肿瘤坏死因子α及核因子κB表达的变化。方法:健康SPF级SD雄性大鼠20只,随机分为空白对照组、10 s按压组、20 s按压组及30 s按压组,每只大鼠的单侧右腿用于实验。空白对照组不予干预,各按压组大鼠经2%戊巴比妥钠(35 mg/kg)腹腔注射麻醉后,使用自制机械压力装置,将压强固定在200 kPa,分别持续按压大鼠股薄肌10,20,30 s,随后即刻取右后肢按压处肌肉组织。苏木精-伊红染色观察骨骼肌组织形态学变化及肌纤维横截面积的变化,免疫组织化学检测骨骼肌肿瘤坏死因子α及核因子κB表达水平。结果与结论:①苏木精-伊红染色结果显示,各按压组大鼠骨骼肌肌纤维排列松散,肌纤维横截面积和直径变小,骨骼肌间隙变大。与空白对照组相比,各按压组骨骼肌肌纤维的横截面积显著减小(P<0.05),3个按压组之间骨骼肌肌纤维的横截面积差异无显著性意义(P>0.05)。10 s按压组肌纤维间隙中未见明显红细胞,20 s按压组间隙中出现少量红细胞,30 s按压组骨骼肌肌纤维间毛细血管扩张,间隙中出现红细胞。②30 s按压组的骨骼肌肿瘤坏死因子α的表达水平显著高于空白对照组(P<0.05)。③各组间的骨骼肌核因子κB的表达水平比较差异无显著性意义(P>0.05)。④结果说明,压强固定在200 kPa时,骨骼肌经过按压会发生形态学变化,肌纤维横截面积减少,但按压10,20,30 s骨骼肌形态学及骨骼肌纤维横截面积无显著差异。随着时间点的变化,按压骨骼肌至30 s时,炎性因子肿瘤坏死因子α启动,但对核因子κB没有影响,推测短时间内炎性因子可出现表达,而转录因子未见明显变化。

有氧运动促进肌少性肥胖小鼠骨骼肌能量代谢通路各环节的适应性变化

背景:肌少性肥胖是一种肌少症和肥胖共存的疾病,患病率持续上升。有氧运动可缓解肌少性肥胖进程,但运动后骨骼肌能量代谢的整体变化仍不明晰。目的:探究有氧运动对肌少性肥胖小鼠骨骼肌细胞代谢通路各个环节适应性变化的影响。方法:将C57BL/6J雄性小鼠随机分为正常对照组和造模组,分别喂养普通饲料和高脂饲料12周后,通过体质量和行为学筛选出肌少性肥胖小鼠模型。随后,采用随机数字表法将造模组小鼠分为静坐组和运动组,运动组在高脂喂养基础上进行有氧跑台训练。干预8周后,检测小鼠体质量、脂质代谢、后肢小腿肌群肌肉体积、骨骼肌形态和能量代谢通路相关基因表达水平。结果与结论:①与正常对照组相比,静坐组小鼠血清中三酰甘油、总胆固醇和游离脂肪酸水平、肌内脂滴沉积显著增加(P<0.05);与静坐组相比,运动组上述指标均呈现显著下降趋势(P<0.05);②与正常对照组相比,静坐组小鼠抓力下降,转棒停留时间明显缩短,后肢小腿肌群肌肉体积和肌纤维横截面积明显减小(P<0.05),肌内Atrogin-1和Murf-1 mRNA表达升高(P<0.05);与静坐组相比,运动组小鼠抓力、转棒停留时间、后肢小腿肌群肌肉体积、肌纤维横截面积均得到明显改善(P<0.05),Atrogin-1和Murf-1 mRNA水平降低(P<0.05);③与正常对照组比,静坐组小鼠肌内转录因子Pparα、Pgc-1αmRNA表达降低(P<0.05),脂肪酸合成相关酶Srebp1c、Fasn mRNA表达升高(P<0.05),β氧化体系Cpt1β、Acox1、Acox3和脂肪酸代谢因子Arf1、Plin3 mRNA表达降低(P<0.05);与静坐组相比,运动组上述基因的异常表达得以明显逆转(P<0.05);④结果表明,有氧运动通过调节肌内能量代谢网络基因表达,缓解脂质沉积,改善肌肉质量和力量。

SphK1/S1P/S1PR2信号通路促进肌生成:运动改善骨骼肌健康的新视角

背景:近年来,运动改善骨骼肌的健康已成为学者们关注的一个重要研究内容,适宜的运动对骨骼肌具有积极的作用,其中在运动激活鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase1,SphK1)/鞘氨醇-1-磷酸(sphingosine-1-phosphate,S1P)/鞘氨醇-1-磷酸受体2(sphingosine-1-phosphate receptor2,S1PR2)信号通路如何改善骨骼肌的健康,正受到科研人员的重视。目的:研究运动经SphK1/S1P/S1PR2信号通路如何改善骨骼肌的健康,探索治疗相关肌肉疾病的新方法,以改善人的骨骼肌健康。方法:检索Web of Science、PubMed、中国知网、万方和维普数据库从建库至今与文章主题相关的文献,以“signaling pathway,SphK1,S1P,S1PR2,skeletal muscle,satellite cell,myogenesis,exercise”为英文检索词,以“信号通路,SphK1,S1P,S1PR2,骨骼肌,卫星细胞,肌生成,运动”为中文检索词,最终纳入69篇文献进行分析。结果与结论:①SphK1/S1P/S1PR2信号通路是一个复杂的调控网络,通过SphK1催化产生的S1P,与S1PR2等受体的相互作用,触发下游信号转导过程,进而调控细胞、组织、器官和系统的多种生物学功能。②SphK1/S1P/S1PR2信号通路能调控卫星细胞增殖和成肌细胞分化,改善肌生成。③文章通过文献资料调研法分析了SphK1/S1P/S1PR2信号通路的生理基础以及运动对其影响的可能性。急性有氧运动可提高骨骼肌中SphK1的表达,人体和动物研究中已证实急性和长期运动均可提高骨骼肌中S1P水平,另外研究表明长期抗阻运动可提高S1PR2在骨骼肌中的表达,部分实验结果表明急性和长期运动对肌肉或者血液中S1P水平无显著影响,出现不同结果的原因可能是选择的研究对象、方式、强度及频率不同,而具体机制尚不明确。④研究认为,运动能够促进SphK1/S1P/S1PR2信号通路在骨骼肌中的表达,调控下游相关信号通路,并且针对这一信号通路的研究可能为骨骼肌疾病的治疗提供新的策略和方法,从而改善骨骼肌健康。⑤未来应深化对SphK1/S1P/S1PR2信号通路与骨骼肌健康关联的研究,进一步揭示其与卫星细胞、成肌细胞的调控关系及与上下游通路的相互作用,挖掘其临床应用价值,制定康复方案时考虑该通路变化,探索不同运动对该通路的影响机制,并将其作为潜在治疗靶点,结合人体肌肉模型提升研究深度和准确性。

大麻二酚干预下力竭运动大鼠骨骼肌炎症相关基因的挖掘与验证

背景:大麻二酚能够有效改善机体的炎症反应,但在改善力竭运动引起的骨骼肌炎症方面,并未有明确的机制研究。目的:利用转录组学测序技术探究大麻二酚在力竭运动过程中对大鼠骨骼肌炎症的影响机制。方法:随机将36只SD大鼠分为6组:空白对照组、运动椰子油组、运动对照组、50 mg/kg大麻二酚组、60 mg/kg大麻二酚组、70 mg/kg大麻二酚组,每组6只。除空白对照组大鼠外,其余各组大鼠进行为期9 d的游泳运动制作力竭运动模型。每次游泳运动结束后,大麻二酚组大鼠给予不同浓度(50,60,70 mg/kg)脂溶性大麻二酚2 mL灌胃;运动椰子油组大鼠给予同等体积椰子油灌胃,直至第9天运动结束;空白对照组和运动对照组大鼠不做特殊处理。使用ELISA及转录组测序技术测定不同组大鼠骨骼肌中炎症因子的水平及差异基因,将得到的差异基因进行KEGG分析,并通过荧光定量PCR验证测序数据的准确性。结果与结论:(1)ELISA检测结果显示,相比于空白对照组和运动椰子油组,运动对照组中白细胞介素6(P<0.05)、肿瘤坏死因子α(P<0.01)、白细胞介素10等质量浓度均增加;经大麻二酚干预后,白细胞介素6、肿瘤坏死因子α质量浓度随大麻二酚浓度的加大而呈现依次递减的趋势;(2)通过GO和KEGG数据库的比较,对差异基因的功能特性进行分析,结果表明差异基因主要参与肿瘤坏死因子信号通路和Toll样受体信号通路;(3)RT-qPCR验证结果显示,随机选择5个差异基因的变化趋势与转录组测序结果相一致。结论:大麻二酚能够改善力竭运动引起的骨骼肌炎症反应。

黔北黑猪骨骼肌中肌纤维类型转化相关circRNAs的筛选

选取9头6月龄健康黔北黑猪,随机分成3组,采集背最长肌(LDM)和腰大肌(PMM)肌肉组织,通过RNA-seq构建环状RNA(circRNAs)的表达谱,筛选差异表达的circRNAs,在黔北黑猪2种肌肉中共鉴定出63个差异表达circRNAs,其中31个在LDM中表达上调,32个表达下调;对差异表达circRNAs的源基因进行GO、KEGG富集分析,结果表明,差异表达的circRNAs的源基因主要富集在磷酸酶活性的调控、肌节组织活动、肌球蛋白-轻链-磷酸酶活性的正调控等条目;富集的KEGG通路中与肌纤维类型转化相关的通路包括肌动蛋白细胞骨架的调控、ECM-受体互作、PI3K-Akt信号通路。预测差异表达circRNA的靶miRNAs,并筛选对应的靶mRNAs,构建的circRNA-miRNA-mRNA调控网络显示,circ_0003749-miR-27a-MSTN、circ_0003749-miR-27a-PPARγ、circ_0012316-miR-23a-Myh1/2/4、circ_0007093-miR-214-3p-MEF2C、circ_0010118-miR-132-FoxO1和circ_0010118-miR-374a-5p-FoxO1可能通过ceRNA网络调控肌纤维类型的转化。

机械性骨骼肌损伤实验动物模型的造模方法和特点

骨骼肌是人体中最丰富的组织,经常受到各种类型的损伤。机械性损伤是最常见的骨骼肌损伤类型,通常分为3类:挫伤、拉伤和撕裂伤。损伤模型是骨骼肌损伤发病机制实验研究的基础,不同的实验研究,动物模型的制造方法不同。所以,在为实验选择最合适的造模方式时,必须考虑一些具体的特征。挫伤模型主要是为了研究挫伤和肌肉再生的机制;拉伤模型可以使用不同的形式来复制损伤过程,其中离心收缩是最常用的方法;撕裂伤模型主要用于评估肌肉纤维化和它的治疗方式,并且比其他损伤过程(挫伤和拉伤)更具可重复性。根据不同的损伤类型和研究目的,选择建立不同的动物模型是研究的基础。本综述的目的是分析和比较用于模拟人类机械性骨骼肌损伤的动物实验方法。

不同类型细胞调控骨骼肌修复再生研究进展

骨骼肌的修复再生是一个极其复杂的生物过程,涉及多种细胞类型:骨骼肌干细胞(即肌卫星细胞)、成纤维脂肪祖细胞、炎性细胞(如巨噬细胞、T细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞)、血管细胞(如内皮细胞和周细胞)和成纤维细胞等。在这些不同类型的细胞中,除了肌卫星细胞直接参与骨骼肌损伤修复外,其他非卫星细胞也发挥重要调节作用,同时这些细胞间相互作用的动力学也决定了肌肉损伤恢复的有效性和时间进程。本文就骨骼肌内不同类型细胞在肌肉修复再生中的作用进行综述和讨论,旨在更深层次地了解肌肉再生机制,为骨骼肌再生医学及肌肉相关疾病的治疗提供理论依据和新的思路。

基于IRS-1/PI3K信号轴探究补肺健脾方对COPD大鼠骨骼肌线粒体损伤的影响

目的探究补肺健脾方(Bufei Jianpi formula,BJF)通过调控IRS-1/PI3K信号轴对COPD大鼠骨骼肌线粒体损伤的影响。方法将60只SPF级SD大鼠随机分为空白(Control)组、COPD稳定期模型(Model)组、氨茶碱(Am)组、补肺健脾方(BJF)组、吡格列酮(PIO)组以及补肺健脾方+吡格列酮(BJF+PIO)组,10只/组。采用烟熏加鼻腔滴菌(肺炎克雷伯杆菌)的方法建立COPD稳定期大鼠模型,自第9周开始给药至20周结束后取材,每周给予大鼠体重测量。分别对肺组织和骨骼肌组织进行常规切片与HE染色,并于光镜下观察其相应的病理学改变。分别于第0、8、20周采用非束缚全身体积描记系统观察大鼠肺功能,包括VT、PEF、EF50。采用qPCR技术检测大鼠骨骼肌组织中IRS-1、PI3K、PGC-1α以及Leptin mRNA的表达。采用Western blot技术检测大鼠骨骼肌组织中IRS-1、PI3K、AKT、p-AKT、PGC-1α、TFAM和Leptin蛋白的表达。结果光镜观察显示与Control组比,Model组肺病理可见肺泡间质以及肺支气管存有大量的炎性细胞浸润,部分肺泡壁出现断裂并融合形成气腔、纤维网被破坏等;与Model组比,用药治疗后各组肺泡壁的断裂以及纤维网的破坏均得到改善,支气管中炎性细胞浸润减轻,其中以BJF组与Am组尤为明显。用药治疗后各组骨骼肌病理与Model组比,可不同程度改善肌纤维之间排列间隙、萎缩与断裂,肌细胞胞质染色不均一等,其中以BJF组疗效较为显著。与Control组比,Model组PEF、VT和EF50第8周起显著降低(P<0.01),BJF组、BJF+PIO组和Am组可以显著提高PEF、EF50(P<0.01)。与Control组比,Model组中IRS-1、PGC-1α和PI3K mRNA与蛋白表达水平显著降低(P<0.05,P<0.01),Leptin mRNA与蛋白表达水平显著增高(P<0.01);与Model组比,BJF组IRS-1、PGC-1α、PI3K mRNA与蛋白表达水平显著增高(P<0.05,P<0.01);PIO组IRS-1 mRNA表达水平显著增高(P<0.01);BJF+PIO组PGC-1αmRNA水平显著增高(P<0.01),IRS-1、PI3K mRNA与蛋白水平显著升高(P<0.05,P<0.01);Am组中PI3K mRNA与蛋白表达水平显著增高(P<0.01);4个用药组中Leptin mRNA的表达水平均显著降低(P<0.01),除Am组外,其余3个用药组Leptin蛋白表达显著降低(P<0.01);与Control组比,Model组股四头肌组织中TFAM、p-AKT蛋白表达有明显的下降趋势,各治疗组的TFAM、p-AKT蛋白表达均有升高趋势,但无显著性差异(P>0.05)。结论补肺健脾方可通过调控IRS-1/PI3K信号轴,改善骨骼肌线粒体的损伤,同时提高PGC-1α与线粒体转录因子TFAM的表达,增强线粒体的生物合成,从而减轻肺与骨骼肌组织的病理性损伤。

早期个性化有氧运动心脏康复训练对老年急性冠脉综合征患者PCI术后骨骼肌功能性抗交感及运动能力的影响

目的探讨以早期个性化有氧运动训练为主的心脏康复干预,对老年急性冠脉综合征(ACS)患者经皮冠状动脉介入治疗(PCI)术后,骨骼肌功能性抗交感及运动能力的影响。方法纳入2021年1月至2022年1月在河北省邯郸市第一医院成功接受PCI的70例老年ACS患者,在组间主要基线特征可比的前提下,采用随机数字表法随机分为对照组和观察组,每组35例。对照组接受常规治疗,包括二级预防药物治疗,教育、社会支持,以及饮食和运动建议;观察组在对照组的基础上,同时进行以早期个性化有氧运动训练为主的心脏康复干预。两组均干预12周。收集两组患者的一般临床资料、心肺运动测试(CPET)结果、骨骼肌中血氧水平依赖(BOLD)反应和腘动脉血流指标。结果干预12周后,观察组患者静息VO_(2)(VO_(2rest))、无氧阈值时的VO_(2)(VO_(2 AT))、最大摄氧量(VO_(2max))、摄氧量(VO_(2)/kg)、运动功率和代谢当量(MET)高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);两组患者BOLD峰值、峰值流量指标较干预前上升,且观察组患者的各项指标均明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组患者的TTP BOLD、BOLD峰值半恢复时间指标较干预前均下降,且观察组均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论以早期个性化有氧运动训练为主的心脏康复可安全地提高老年ACS患者PCI术后的运动能力和骨骼肌功能性抗交感。

鹿茸菇多糖的提取工艺优化及其对大鼠运动性骨骼肌损伤影响的研究

采用响应面法优化提取鹿茸菇中的多糖,考察酶添加量、酶解温度、酶解时间对鹿茸菇多糖得率的影响,并研究其对大鼠运动性骨骼肌损伤的影响。结果表明:添加量2.1%、酶解温度50.4℃、酶解时间98 min,据此调整后的工艺参数重复3次实验,得出鹿茸菇多糖平均得率为9.24%,与预测值接近。大鼠运动试验表明,灌胃鹿茸菇多糖的大鼠超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平明显提高,丙二醛含量降低,乳酸脱氢酶、肌酸激酶水平明显降低,表明鹿茸菇多糖具有良好的抗氧化能力,可以降低骨骼肌细胞膜的通透性,从而降低大鼠力竭运动之后产生的自由基对其骨骼肌造成的损伤,进而提高了大鼠的抗氧化能力。

骨骼肌MRI成像在Duchenne肌营养不良症的应用价值

目的分析骨骼肌磁共振成像(MRI)成像技术在Duchenne型肌营养不良症(DMD)的临床应用价值。方法收集2019年5月至2022年5月在本院收治的64例DMD患者临床资料(DMD组),另选取本院无神经肌肉障碍及肌无力病史的16例正常健康体检男孩进行MRI骨骼肌成像检查(对照组)。入试者均行T_(1)WI肌肉冠状面扫描、横断面T_(1)WI和T_(2)WI-STIR脂肪抑制序列检查,观察所得MRI图像,分析肌肉脂肪浸润和水肿特点,对比不同人群、不同临床特征患者中MRI脂肪浸润、水肿累计评分差异,分析MRI脂肪浸润、水肿累计评分与患者临床特征相关性。结果DMD患者T_(1)WI和T_(2)WI-STIR脂肪检查中受累肌肉的变性均为高信号,提示正常的肌肉组织为脂肪组织浸润替代;对照组MRI检查为中等强度信号。64例DMD患者大腿肌肉均出现不同程度脂肪浸润情况,以臀大肌受累最明显(100%),股薄肌受累最少(39.06%);T_(1)WI脂肪浸润评分为4分最高为臀大肌(62.50%),最低为缝匠肌与股薄肌;T_(1)WI脂肪浸润评分为0分者占比最高为股薄肌(60.94%),其次为缝匠肌(56.25%)。51例患者大腿肌肉出现不同程度水肿改变,累频率低于脂肪浸润受累频,表现为双侧不对称性分布,以股二头肌受累最明显(64.06%),最少受累为阔筋膜张肌(20.31%);T_(2)WI-STIR水肿分级为3级最高者为肌肉为半腱肌(17.19%),分级为0级最多为阔筋膜张肌(79.69%)。DMD组MRI脂肪浸润、水肿累计评分均明显高于对照组(P<0.05)。不同年龄、身高、体重、临床运动功能分级的DMD组患者中的MRI脂肪浸润评分比较存在差异(P<0.05),Pearson相关性结果显示MRI脂肪浸润与患者年龄、身高、体重、临床运动功能之间均存在正相关关系(P<0.05),与BMI之间无相关性(P>0.05);水肿评分与DMD患者各项临床特征无相关性(P>0.05)。结论DMD患者骨骼肌MRI成像具有一定特征性,MRI脂肪浸润评分可反映肌肉受累情况及程度,且与患者临床运动功能密切相关,对临床诊疗及疾病严重程度评估有参考价值。

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。