發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 08:15

　　 目的:我們先前的研究發(fā)現(xiàn)calpain系統(tǒng)可能參與了冬眠達(dá)烏爾黃鼠(spermophilus dauricus)比目魚肌(典型的慢肌,SOL)的抗廢用性肌萎縮機(jī)制。本研究,我們探究了達(dá)烏爾黃鼠中四種不同的快肌(外側(cè)腓腸肌,大收肌,跖肌和趾長伸肌)中calpain依賴的抗廢用性肌萎縮機(jī)制。方法:蛋白質(zhì)印跡用于檢測MuRF1,calpastatin,calpain 1,calpain 2,desmin,troponin T和C的蛋白表達(dá),免疫熒光檢測肌纖維橫截面積(CSA)和纖維類型分布,實(shí)時(shí)定量PCR檢測atrogin-1和calpain 2的mRNA的表達(dá)。夏季活躍組(SA),冬眠前組(PRE),冬眠期中組(HIB),陣間覺醒組(IBA)和出眠組(POST)的外側(cè)腓腸肌(LG),大收肌(AM),跖肌(PL)和趾長伸肌(EDL)用于本研究。結(jié)果:根據(jù)肌重,肌纖維橫截面積以及肌萎縮因子(MuRF1和atrogin-1)的檢測結(jié)果表明,外側(cè)腓腸肌,大收肌和跖肌發(fā)生了不同程度的肌萎縮,萎縮程度為外側(cè)腓腸肌大收肌跖肌,趾長伸肌未發(fā)生顯著的肌萎縮。并且,四種快肌在冬眠中期均發(fā)生了快肌纖維向慢肌纖維的轉(zhuǎn)化。機(jī)制檢測的結(jié)果表明,在外側(cè)腓腸肌中,與夏季組相比,calpain的內(nèi)源性抑制劑calpastatin的蛋白表達(dá)在整個(gè)冬眠期顯著下降,calpain 1和2顯著升高,calpains下游底物desmin和titin顯著降解;在大收肌中,冬眠過程中calpastatin的蛋白表達(dá)水平低于calpain 1和2的蛋白表達(dá)水平,calpain下游底物包括desmin,troponin T(TnT)和titin降解增加;在跖肌中,與夏季組相比,冬眠中期和陣間覺醒期calpastatin顯著降低,calpain 1和2顯著升高,calpain下游底物desmin和TnT顯著降解;我們的結(jié)果表明,冬眠過程中calpain的高表達(dá)可能是其下游底物顯著降解的重要原因之一。與之不同地,在趾長伸肌中,與夏季組相比,calpastatin在冬眠中期和陣間覺醒期顯著升高,而calpains無顯著變化,calpain下游底物desmin和titin在冬眠期維持,TnT在冬眠中期和陣間覺醒期顯著升高。冬眠過程中calpain的維持可能是其下游底物在冬眠期未發(fā)生顯著降解的重要機(jī)制之一。結(jié)論:以上研究結(jié)果表明,冬眠期calpain的抑制劑calpastatin的降低,以及calpain 1和2的高表達(dá)可能是外側(cè)腓腸肌,大收肌和跖肌在冬眠期肌重丟失的重要機(jī)制之一。Calpastatin的高表達(dá)抑制了calpain的活性可能是趾長伸肌維持肌肉質(zhì)量的重要機(jī)制之一。Calpain系統(tǒng)的差異性激活以及對下游底物的選擇性降解參與了黃鼠冬眠不同快肌的抗廢用性肌萎縮機(jī)制。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q445
【部分圖文】：

大鼠后肢去負(fù)荷 2-7 天后骨骼肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度分別上升了 38%和 117%，大鼠后肢去負(fù)荷 14 天后，比目魚肌肌質(zhì)網(wǎng)對 Ca2+的攝取和釋放都會明顯增加[49]。此外，達(dá)烏爾黃鼠比目魚肌，趾長伸肌和腓腸肌在覺醒期均出現(xiàn)鈣超載[40]。Calpastatin 是一種專一性抑制 calpains 活性的酶。Calpain 蛋白活性的降低和calpastatin 蛋白高表達(dá)可抑制鈣蛋白酶介導(dǎo)的蛋白的降解進(jìn)而阻止了蛋白質(zhì)的丟失，保證了 Z 線的超微結(jié)構(gòu)的完整性。先前的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在經(jīng)過 10 天的去負(fù)荷后，calpastatin 的過表達(dá)能夠減少 30%的肌萎縮[50]。研究發(fā)現(xiàn)，在體外測定中，大量蛋白質(zhì)（超過 100 種）均可被 calpain 降解。其中，參與連接細(xì)胞骨架和質(zhì)膜的許多細(xì)胞骨架蛋白可被鈣蛋白酶迅速切割，例如talin, vinculin 和 spectrin 等。此外，大多數(shù)中間絲蛋白例如 desmin 和 vimentin 也可被 calpain 快速降解。然而，雖然體外能對蛋白質(zhì)進(jìn)行降解但不一定是體內(nèi)鈣蛋白酶的底物。已知的體內(nèi)為 calpain 的底物的骨架蛋白包括 Z-盤附近的 titin 和 nebulinnear 以及肌節(jié)蛋白包括 troponins T (TnT) 和 I (TnI), tropomyosin, 和 C-protein[45]。

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文泛素蛋白酶體途徑，溶酶體途徑，caspase 途徑[52]。其中鈣依賴的鈣蛋白酶體途徑是骨骼肌蛋白降解的起始途徑，calpain 通過降解位于 Z-盤附近的骨架蛋白使得肌原纖維從肌節(jié)中釋放出來，隨后泛素化，肌原纖維蛋白由蛋白酶體降解[53]。另外，過度活化的 calpains 能夠降解位于 Z-盤處的細(xì)胞骨架蛋白質(zhì)，并隨后在重復(fù)的強(qiáng)直收縮中誘導(dǎo) Z-盤的錯(cuò)位[54]。因此，calpians 是預(yù)防肌萎縮的重要治療靶標(biāo)。

圖 2.1 冬眠不同時(shí)期的黃鼠以及體溫變化圖Figure 2.1 The photos of ground squirrels in five states of hibernation and changes ofground squirrel body temperature detected by a visual thermometer2.2.2 肌肉樣本獲取圖 2.2 肌肉取樣流程圖

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本文編號：2816433