【摘要】：骨骼肌成體干細(xì)胞粘附在骨骼肌纖維上,位于肌纖維膜和基底膜之間。骨骼肌纖維具有不同的代謝類型,是骨骼肌干細(xì)胞最直接的微環(huán)境(Niche)。已知骨骼肌纖維可以分泌細(xì)胞因子(Myokine)調(diào)節(jié)骨骼肌干細(xì)胞的功能。然而,不同代謝類型的骨骼肌纖維是否可以分泌不同的因子、這些差異的分泌因子是否受代謝調(diào)控并不清楚。因此,本課題的科學(xué)問題是系統(tǒng)篩選對骨骼肌干細(xì)胞具有調(diào)控功能的骨骼肌代謝調(diào)控的分泌因子。本研究采用脛骨前肌(以酵解型代謝為主)和比目魚肌(氧化型代謝為主)這兩個不同代謝類型肌群,利用RNA-seq結(jié)合分泌蛋白數(shù)據(jù)庫,系統(tǒng)篩選受代謝調(diào)控的骨骼肌分泌因子。通過RNA-seq數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)脛骨前肌和比目魚肌差異表達(dá)基因1301個,GO和KEGG的分析表明這些差異表達(dá)基因的功能主要富集在骨骼肌收縮、氧化代謝和酵解代謝通路,此結(jié)果與這兩個肌群的收縮特性、代謝差異及生理功能是一致的。將脛骨前肌和比目魚肌差異表達(dá)的1301個基因與分泌蛋白數(shù)據(jù)庫比對,發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)基因中有86個分泌因子。進(jìn)一步通過四個代謝調(diào)控模型驗證了其中24個分泌因子相關(guān)基因的表達(dá)是受骨骼肌代謝調(diào)控的。同時,本研究采用代謝組學(xué)方法,系統(tǒng)分析了脛骨前肌和比目魚肌差異分泌的代謝小分子。收取脛骨前肌和比目魚肌的條件培養(yǎng)基,做代謝組分析,檢測到68個差異的代謝小分子。通過RNA-seq數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析,揭示了脛骨前肌和比目魚肌差異表達(dá)的代謝酶調(diào)控了這些代謝小分子的水平。已知外泌體介導(dǎo)多種因子的分泌,為了進(jìn)一步探討以上鑒定的骨骼肌代謝調(diào)控的分泌因子(蛋白因子和代謝小分子)是否是由外泌體介導(dǎo)的,本研究分別制備了脛骨前肌和比目魚肌的條件培養(yǎng)基、并從條件培養(yǎng)基中分離了外泌體并處理培養(yǎng)的骨骼肌干細(xì)胞。結(jié)果表明:骨骼肌組織條件培養(yǎng)基和外泌體顯著影響骨骼肌干細(xì)胞的增殖與分化。這為進(jìn)一步從不同代謝類型肌群的外泌體中鑒定對骨骼肌干細(xì)胞具有調(diào)控功能的分泌因子和代謝小分子奠定了堅實的基礎(chǔ)。總之,本研究系統(tǒng)篩選了一些受骨骼肌代謝調(diào)控的分泌因子。下一步工作主要集中于從不同代謝類型肌群的外泌體中進(jìn)一步鑒定受代謝調(diào)控的分泌因子,同時深入探討本研究已鑒定的分泌因子對骨骼肌干細(xì)胞的調(diào)控功能及其分子機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R329.2
【圖文】：

兩種骨骼肌肌群。逡逑為了更整體和直觀地展示差異基因的差異情況，我們將這些差異基因采用火山逡逑圖和熱圖分析，其中火山圖（圖１Ａ）展示了在脛骨前肌和比目魚肌中顯著上調(diào)（綠逡逑色）和下調(diào)（橙色）的基因分布情況；熱圖（圖１Ｂ）展示了在脛骨前肌和比目魚肌逡逑中分別高表達(dá)和低表達(dá)基因的差異情況，同時通過熱圖可以看出三個個體的重復(fù)性逡逑比較高，證明ＲＮＡ的質(zhì)量較好，該樣品測序結(jié)果可用于進(jìn)一步的分析，從而篩選逡逑到候選的肌肉因子。逡逑３３逡逑

１．２邋ＧＯ和ＫＥＧＧ分析表明ＴＡ和Ｓｏｌ肌群具有顯著差異的代謝通路逡逑對脛骨前肌和比目魚肌的差異基因進(jìn)行ＧＯ注釋和ＫＥＧＧ分析，發(fā)現(xiàn)差異基因逡逑顯著富集在骨骼肌的發(fā)育、結(jié)構(gòu)、收縮（圖２）和代謝（圖３）以及調(diào)控骨骼肌收逡逑縮、代謝（圖４）等生物學(xué)功能。脛骨前肌和比目魚肌的差異基因?qū)趋兰“l(fā)育、逡逑結(jié)構(gòu)和收縮的分析有著至關(guān)重要作用，主要歸類為以下幾方面：１．骨骼肌肌動蛋白逡逑纖維組織的形成；２．骨骼肌細(xì)胞的增殖、分化和再生；３．邋ＡＴＰ酶活性的調(diào)節(jié)；４．快逡逑肌與慢肌之間的轉(zhuǎn)換；５．骨骼肌發(fā)育；６．骨骼肌收縮。并且代謝通路富集：１．細(xì)胞逡逑連接（緊密連接和粘著連接）；２．細(xì)胞骨架（肌動蛋白骨架結(jié)構(gòu)）；３．骨骼肌收縮相逡逑關(guān)的通路。骨骼肌根據(jù)收縮類型分為快肌和慢肌，經(jīng)長期運(yùn)動鍛煉以及隨著年老的逡逑進(jìn)程，骨骼肌的類型會發(fā)生轉(zhuǎn)變，這與脛骨前�。ǹ旒。┖捅饶眶~�。。┲g逡逑的差異基因的ＧＯ注釋是一致的；快肌富含ＡＴＰ，因此ＡＴＰ酶的活性也是不同的。逡逑參與骨骼肌代謝的差異基因歸類為：１．糖代謝（糖異生、糖酵解、氧化作用、逡逑果糖代謝、糖原代謝、丙酮酸生物合成代謝）；２．脂代謝（脂肪酸代謝）３．氨基酸逡逑代謝。代謝通路富集：１．總代謝通路；２．糖代謝通路（丙酮酸代謝通路、枺酸戊糖逡逑途徑、糖酵解／糖異生、果糖代謝、碳元素代謝）；３．脂代謝通路（膽汁分泌）；４．氨逡逑基酸代謝通路（蛋白消化過程、精氨酸和脯氨酸代謝通路）。骨骼肌是一個重要的代逡逑謝器官，在有氧運(yùn)動中骨骼肌優(yōu)先選擇葡萄糖和脂肪酸作為能源，蛋白質(zhì)或氨基酸逡逑也是不可或缺的能源

１．２邋ＧＯ和ＫＥＧＧ分析表明ＴＡ和Ｓｏｌ肌群具有顯著差異的代謝通路逡逑對脛骨前肌和比目魚肌的差異基因進(jìn)行ＧＯ注釋和ＫＥＧＧ分析，發(fā)現(xiàn)差異基因逡逑顯著富集在骨骼肌的發(fā)育、結(jié)構(gòu)、收縮（圖２）和代謝（圖３）以及調(diào)控骨骼肌收逡逑縮、代謝（圖４）等生物學(xué)功能。脛骨前肌和比目魚肌的差異基因?qū)趋兰“l(fā)育、逡逑結(jié)構(gòu)和收縮的分析有著至關(guān)重要作用，主要歸類為以下幾方面：１．骨骼肌肌動蛋白逡逑纖維組織的形成；２．骨骼肌細(xì)胞的增殖、分化和再生；３．邋ＡＴＰ酶活性的調(diào)節(jié)；４．快逡逑肌與慢肌之間的轉(zhuǎn)換；５．骨骼肌發(fā)育；６．骨骼肌收縮。并且代謝通路富集：１．細(xì)胞逡逑連接（緊密連接和粘著連接）；２．細(xì)胞骨架（肌動蛋白骨架結(jié)構(gòu)）；３．骨骼肌收縮相逡逑關(guān)的通路。骨骼肌根據(jù)收縮類型分為快肌和慢肌，經(jīng)長期運(yùn)動鍛煉以及隨著年老的逡逑進(jìn)程，骨骼肌的類型會發(fā)生轉(zhuǎn)變，這與脛骨前�。ǹ旒。┖捅饶眶~�。。┲g逡逑的差異基因的ＧＯ注釋是一致的；快肌富含ＡＴＰ，因此ＡＴＰ酶的活性也是不同的。逡逑參與骨骼肌代謝的差異基因歸類為：１．糖代謝（糖異生、糖酵解、氧化作用、逡逑果糖代謝、糖原代謝、丙酮酸生物合成代謝）；２．脂代謝（脂肪酸代謝）３．氨基酸逡逑代謝。代謝通路富集：１．總代謝通路；２．糖代謝通路（丙酮酸代謝通路、枺酸戊糖逡逑途徑、糖酵解／糖異生、果糖代謝、碳元素代謝）；３．脂代謝通路（膽汁分泌）；４．氨逡逑基酸代謝通路（蛋白消化過程、精氨酸和脯氨酸代謝通路）。骨骼肌是一個重要的代逡逑謝器官，在有氧運(yùn)動中骨骼肌優(yōu)先選擇葡萄糖和脂肪酸作為能源，蛋白質(zhì)或氨基酸逡逑也是不可或缺的能源

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