本文關鍵詞：NOS在骨骼肌萎縮中的作用

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【摘要】：隨著科技的進步,我國的航天事業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展,在太空中工作及太空行走的時間必然越來越長。然而,太空微重力環(huán)境會造成航天員肌肉萎縮,導致肌纖維結構及功能異常,不僅影響航天員的飛行時間和工作效率,而且還會影響航天員返回地面后的活動能力。盡管大量研究揭示了失重性肌萎縮的形成機制,但仍未發(fā)現(xiàn)有效的對抗措施。因此,探討失重性肌萎縮形成的分子機制仍然是該領域的熱門課題。 一氧化氮(NO)是一種多功能分子,參與人體的許多生理過程。人體NO的主要來源是骨骼肌,NO可以調節(jié)骨骼肌的收縮功能,可能在肌肉萎縮中起著重要的調節(jié)作用。一氧化氮合酶(NOS)是催化NO合成的關鍵酶,由于人體內NO的半衰期很短且作用范圍較小,因此,NO的功能不僅依賴于NOS表達與活性,還與NOS在細胞內的定位密切相關。我們認為NOS/NO參與肌肉的蛋白代謝過程,通過調節(jié)肌肉中NOS/NO的表達及活性可能影響去負荷所致的肌肉萎縮。研究NOS/NO變化與骨骼肌萎縮的關系,對于尋找失重性肌萎縮的有效對抗措施有重要的現(xiàn)實意義。 本研究通過整體和離體骨骼肌實驗,觀察不同條件下萎縮肌肉的形態(tài)變化,以及不同去負荷條件下的骨骼肌肌纖維損傷狀況。利用Western Blot及Casein Zymography等檢測技術,探討不同刺激條件下比目魚肌nNOS、calpain1、2與calpastatin及L-Ca~(2+)通道的表達,及不同條件下比目魚肌calpain1、2的活性變化規(guī)律。并對比目魚肌細胞內[Ca~(2+)]i(單纖維)變化及肌質網(wǎng)鈣釋放通道的功能進行了研究。本研究主要結果如下: 1.拉伸負荷抑制去負荷所致的骨骼肌肌纖維nNOS表達及活性的降低。尾部懸吊模擬失重大鼠比目魚肌由于去負荷發(fā)生明顯萎縮,其nNOS表達及活性均顯著降低,在去負荷過程中給予比目魚肌拉伸負荷后,nNOS表達及活性的降低趨勢被抑制。 2.拉伸負荷抑制去負荷所致的骨骼肌肌纖維calpain表達及活性的增加,進而抑制desmin等骨架蛋白降解的增加。去負荷后大鼠比目魚肌肌纖維中calpain的表達及活性均顯著增加,而其作用底物desmin等的非生理性降解隨之增加;給予模擬失重大鼠比目魚肌拉伸負荷后,去負荷后calpain表達及活性的增加明顯被抑制,同時,desmin降解的增加也被有效抑制。 3.模擬失重及拉伸負荷對肌纖維內Ca~(2+)濃度的影響。通過激光掃描共聚焦顯微鏡觀察肌纖維內Ca~(2+)濃度發(fā)現(xiàn):去負荷導致的萎縮比目魚肌肌纖維內Ca~(2+)濃度明顯高于對照組,且加入caffeine后Ca~(2+)瞬變峰值顯著高于對照組;去負荷加拉伸組肌纖維內Ca~(2+)濃度低于單純去負荷組,提示拉伸負荷可以抑制去負荷導致的肌纖維內Ca~(2+)濃度的升高,同時抑制了去負荷肌肉對caffeine敏感性的增加。 4.模擬失重及拉伸負荷對肌纖維雷諾啶受體穩(wěn)定性及開放機率的影響。鈣火花是肌質網(wǎng)的局部鈣釋放事件,由單個鈣釋放通道開放形成。鈣火花的特征可以反映肌質網(wǎng)雷諾啶鈣釋放通道的穩(wěn)定性及開放機率。通過激光掃描共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)模擬失重所致的去負荷使肌纖維鈣火花的數(shù)量及頻率均增加,同時給予拉伸處理則阻止了上述增加。 5.拉伸保存去負荷所致萎縮比目魚肌Z線形態(tài)。去負荷可導致比目魚肌萎縮,同時造成肌肉超微結構尤其是Z線的破壞;適當拉伸比目魚肌可部分阻止去負荷導致的肌肉萎縮,保存肌肉的正常超微結構,并能防止Z線結構的損傷性改變。 綜上所述,大鼠比目魚肌在去負荷后出現(xiàn)一系列改變,包括nNOS表達及活性的降低、calpain表達及活性的增加、肌纖維內Ca~(2+)濃度的增加以及肌纖維超微結構的退行性變,而在去負荷的同時給予拉伸處理則有效抑制了上述各種變化。提示拉伸負荷可能通過增加nNOS的表達及活性,進而減少肌纖維內Ca~(2+)濃度,降低calpain活性,抑制去負荷導致的骨骼肌萎縮與超微結構特別是Z線的變化。
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：R85

【參考文獻】

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本文編號：1286731