肌肉減少癥是伴隨衰老而發(fā)生的骨骼肌質(zhì)量和功能減退的一種疾病,肌少癥發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚,治療方法也需要進(jìn)一步研究檢驗(yàn)。本研究以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,整合肌肉質(zhì)量和力量指標(biāo),采用RNA測(cè)序(RNA-Seq)技術(shù)進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄組分析,并進(jìn)行定量PCR驗(yàn)證,以揭示衰老相關(guān)的骨骼肌減退機(jī)理;采用運(yùn)動(dòng)鍛煉和補(bǔ)充白藜蘆醇處理老年大鼠,以檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)和抗氧化對(duì)肌少癥的治療效果及其對(duì)骨骼肌基因表達(dá)的影響。實(shí)驗(yàn)一,隨機(jī)選取10只25月齡的雄性大鼠作為老年組(OG)和10只6月齡的雄性大鼠作為青年組(YG),經(jīng)6周的正常喂養(yǎng)后,測(cè)定身體質(zhì)量、抓力、腓腸肌質(zhì)量,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析差異表達(dá)基因,并進(jìn)行GO富集分析和KEGG富集分析。結(jié)果表明,老年大鼠的骨骼肌指數(shù)、相對(duì)抓力均顯著低于青年大鼠。共鑒定525個(gè)差異表達(dá)基因,其中447個(gè)在老年大鼠中表達(dá)降低,78個(gè)表達(dá)增高。老年大鼠表達(dá)降低的基因主要有AMPK亞基α2(Prkaa-2)、胰島素樣生長(zhǎng)因子1(IGF-1),肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2a(MEF2a),解偶聯(lián)蛋白3(UCP-3),多個(gè)叉頭框家族基因(FOX03,FOXK1,FOXN1);一些離子通道相關(guān)基因,比如鈣調(diào)素依賴(lài)絲氨酸蛋白激酶(CASK)、鈣離子通道輔助亞基α2δ1(CACNA2d1)、雙孔鈣通道蛋白1異構(gòu)體1、鉀離子通道亞族J成員2(KCNJ2),氯離子通道3,壓電型機(jī)械感應(yīng)通道組件2(PIEZ02);多個(gè)膠原蛋白家族基因(COL1a1,1a2,3a1,4a1,4a2,4a3,4a5,5a1,5a2,5a3,6a1,6a2,6a3,6a6,8a2,11a1,14a1);部分炎癥因子相關(guān)基因,如白介素1受體1(IL1r11)、白介素13受體亞基α1、白介素6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子(IL6ST)。老年大鼠表達(dá)增高的基因主要有煙堿型乙酰膽堿受體α1(CHRNa1)、O-6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)、海藻糖變旋酶(Fuom)、肌脂蛋白(SLN)、鈉離子通道α亞基5(SCN5a)、白介素3受體亞基α(IL3ra)、白介素15(IL15)。選擇了8個(gè)基因(Prkaa-2、FOX03、IGF-1、CASK、TRIM67、IL-6、MGMT、SCN5a),采用定量PCR對(duì)其表達(dá)水平變化進(jìn)行驗(yàn)證,其中5個(gè)基因(Prkaa-2、IGF-1、CASK、MGMT、SCN5a)在老年大鼠中表達(dá)發(fā)生與轉(zhuǎn)錄組一致的變化,3個(gè)基因(FOX03、TRIM67、IL-6)表達(dá)水平未發(fā)生顯著變化。在老年大鼠和青年大鼠間得到了 1199個(gè)顯著的GO富集項(xiàng),其中最顯著的20項(xiàng)主要與器官發(fā)育、細(xì)胞反應(yīng)、胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān),且多數(shù)在老年大鼠中下調(diào)。KEGG富集發(fā)現(xiàn)了一些在老年大鼠中下調(diào)的通路,包括黏著斑通路、細(xì)胞外基質(zhì)受體作用通路、PI3K/AKT信號(hào)通路、蛋白質(zhì)消化吸收通路、小細(xì)胞癌通路(corrected P0.05)。實(shí)驗(yàn)二,選取25月齡的老年大鼠,隨機(jī)分成三組,分別為老年對(duì)照組(OC)、老年運(yùn)動(dòng)組(OE)和老年白藜蘆醇組(OR),每組10只。OC組進(jìn)行正常喂養(yǎng),OE組進(jìn)行跑步鍛煉處理、OR組通過(guò)攝食補(bǔ)充白藜蘆醇處理,6周后,測(cè)定身體質(zhì)量、抓力、腓腸肌質(zhì)量,通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析差異表達(dá)基因,并進(jìn)行GO富集分析和KEGG富集分析。OE組和OR組體質(zhì)量減小,呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng);3組間肌肉指數(shù)均無(wú)顯著差異,絕對(duì)抓力無(wú)顯著差異。OE組和OC組肌肉組織間有21個(gè)差異表達(dá)基因。與OC組相比,OE組有14個(gè)基因表達(dá)水平下調(diào),如核糖體RNA加工蛋白7同源物A(Rrp7a)、核糖體RNA啟動(dòng)子綁定蛋白(LOC257642)、YIF1B蛋白(LOC103689986)、鈉/鉀通道亞家族蛋白T1(Kcnt1);而有7個(gè)基因表達(dá)水平上調(diào),如slingshot蛋白質(zhì)磷酸酶(SSH2)、多聚肽N轉(zhuǎn)移酶5(GALNT5)、鋅指蛋白(ZFP474)、線粒體載體3重復(fù)1(MCART1)、胞嘧啶脫氨酶類(lèi)似物(LOC100909857)。選擇了 8個(gè)基因(prkaa-2、FOX03、IGF-1、CASK、trim67、IL-6、MGMT、SCN5a)進(jìn)行定量PCR驗(yàn)證,OE組和OC組間各基因均無(wú)顯著差異。GO富集分析發(fā)現(xiàn)了 70個(gè)顯著的富集項(xiàng),最顯著的20個(gè)GO項(xiàng)主要與細(xì)胞反應(yīng)和胞嘧啶核苷脫氨基作用有關(guān)。KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)在OE組中上調(diào)的通路,如黏蛋白型O-聚糖合成、嘧啶代謝和藥物代謝(corrected P0.05)。OR組和OC組間只有12個(gè)差異表達(dá)基因。與OC組相比,OR組有2個(gè)基因表達(dá)水平下調(diào);而有10個(gè)基因表達(dá)水平上調(diào),如醛脫氫酶1 家族 A1(ALDH1a1)、tripartite 基序蛋白 67(TRIM67)、突觸泡融蛋白1(SYT1)、突觸融合蛋白7類(lèi)似物(LOC100910446)、突出體關(guān)聯(lián)蛋白25(SNAP25)、甲狀腺素運(yùn)載蛋白(TTR)、溶質(zhì)載體家族 17 成員 7(SLC17a7)、neura1EGFL 類(lèi)似物 2(NELL2)、載脂蛋白C-I類(lèi)似物(LOC100910181)。GO富集分析發(fā)現(xiàn)了 219個(gè)顯著的富集項(xiàng),最顯著的GO項(xiàng)主要與神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、突觸囊泡循環(huán)、乙醇代謝過(guò)程有關(guān)。KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)在OR組中上調(diào)的通路,如突出囊泡循環(huán)、視黃醇代謝、胰島素分泌、逆行性?xún)?nèi)源性大麻素信號(hào)、谷氨酸能突觸(correctedP0.05)。選擇了 8個(gè)基因(prkaa-2、FOX03、IGF-1、CASK、trim67、IL-6,MGMT、SCN5a)進(jìn)行定量PCR驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)OR組和OC組間各基因均無(wú)顯著差異。討論認(rèn)為,老年大鼠的AMPK和UCP3表達(dá)降低,這會(huì)降低對(duì)炎癥因子和氧化應(yīng)激的抵御能力;IGF-1表達(dá)降低會(huì)影響肌肉細(xì)胞的合成和肌肉收縮;CASK表達(dá)降低削弱了肌肉興奮-收縮偶聯(lián);CHRNa1表達(dá)上調(diào)可使突觸外基因去抑制,導(dǎo)致神經(jīng)肌肉接頭失能。這些基因表達(dá)的變化可以解釋老年大鼠肌肉質(zhì)量和功能的減退。運(yùn)動(dòng)鍛煉和補(bǔ)充白藜蘆醇對(duì)老年大鼠肌肉的質(zhì)量和力量及肌肉功能相關(guān)基因(如AMPK、IGF-1、MGMT、CASK)均沒(méi)有明顯效果。但兩種處理對(duì)老年大鼠有明顯的減重效果。因此,在研究影響肌肉功能的因素時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮體重改變的干擾。因此,運(yùn)動(dòng)鍛煉和補(bǔ)充白藜蘆醇對(duì)老年大鼠肌肉的基因表達(dá)影響有限,對(duì)肌肉質(zhì)量和力量的改善可能不明顯。有趣的是,白藜蘆醇促進(jìn)了一些與神經(jīng)突觸功能有關(guān)的基因表達(dá),提示補(bǔ)充白藜蘆醇對(duì)老年大鼠骨骼肌的突觸囊泡循環(huán)有作用。
【學(xué)位單位】：重慶醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：R685
【部分圖文】：

０．９８?０；．?９９?０．?９８?０．９８?０．９８?０Ｇ＿ａ??－０．０．?９８?０．９８?０．９７?０．９６?０．９６?ＧＧＪ＞??■?■??－０ｇ??０．９９?０．９８?０．９８?０．９８?０．９８?０Ｇ＿ｃ??Ｓ?－〇０．９８?０．９７?０．９８?０．?９８?０．９８?Ｈ?ＴＧ＿ａ?ｇ??－００．９８?０．９６?０．９８?０．９８?０．９９?ＹＧ＿ｃ??ｆｌｔｆ＿?Ｕ｜?＜ｔｆ｜?ｕ＿??＾??ｏ?ｏ?ａ?ｔ－ｉ?ｆｅ－ｉ?ｔ－？??年組（ＯＧ）和青年組（ＹＧ）大鼠各肌肉樣本基因表達(dá)水平ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｇｅｎｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｍｕｓｃｌｅ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｒａｔｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｙｏｕｎｇ?ｇｒｏｕｐ?ｒａｔｓ??

圖７三組大鼠絕對(duì)抓力（Ａ）和相對(duì)抓力（Ｂ）比較??ａ，ｂ：不同上標(biāo)字母表示組間差異顯著（Ｐ＜０．０５）??ｕｒｅ?７?Ｔｈｅ?ａｂｓｏｌｕｔｅ?ａｎｄ?ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｇｒｉｐ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｌｄ?ｅｘｅｒｃｉｓｅ?ｇｒｏｕｐ?ｒａｔｓ?（ＯＥｒｅｓｖｅｒａｔｒｏｌ?ｇｒｏｕｐ?ｒａｔｓ?（ＯＲ），?ａｎｄ?ｏｌｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｇｒｏｕｐ?ｒａｔｓ?（ＯＣ）??ａ，ｂ：?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌｅｔｔｅｒｓ?ｍｅａｎ?ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｇｒｏｕｐｓ?（Ｐ＜０，０５）??５４??

■??）｜?（Ｊ｜?？）｜?，０＾?（Ｊ｜?？）｜?（Ｊ｜??１?ｅ?ａ＇?ｇ１?ｓ?ｓ?ｓ?＾?ｓ??ＯＣ?）、老年運(yùn)動(dòng)組（ＯＥ?）和老年白藜蘆醇組（ＯＲ）表達(dá)水平的相關(guān)性??ｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｇｅｎｅ?ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｌｅｖｅｌｓ?ｏｆ?ｍｕｓｃｌｅ?ｓａｍｐｌＥ），?ｏｌｄ?ｒｅｓｖｅｒａｔｒｏｌ?ｇｒｏｕｐ?ｒａｔｓ?（ＯＲ），?ａｎｄ?ｏｌｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｇｒＯＥ?ｖｓ?ＯＣ
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 賈昌路;張瑤;朱玲;張銳;;轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在生物測(cè)序中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];分子植物育種;2015年10期

2 李小白;向林;羅潔;胡標(biāo)林;田勝平;謝鳴;孫崇波;;轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)策略及其數(shù)據(jù)在分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)上的應(yīng)用[J];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

本文編號(hào)：2849764