Calpain系统与冬眠达乌尔黄鼠骨骼肌质量维持机制的关系研究

论文摘要

目的:我们先前的研究发现calpain系统可能参与了冬眠达乌尔黄鼠（spermophilus dauricus）比目鱼肌（典型的慢肌,SOL）的抗废用性肌萎缩机制。本研究,我们探究了达乌尔黄鼠中四种不同的快肌（外侧腓肠肌,大收肌,跖肌和趾长伸肌）中calpain依赖的抗废用性肌萎缩机制。方法:蛋白质印迹用于检测MuRF1,calpastatin,calpain 1,calpain 2,desmin,troponin T和C的蛋白表达,免疫荧光检测肌纤维横截面积（CSA）和纤维类型分布,实时定量PCR检测atrogin-1和calpain 2的mRNA的表达。夏季活跃组（SA）,冬眠前组（PRE）,冬眠期中组（HIB）,阵间觉醒组（IBA）和出眠组（POST）的外侧腓肠肌（LG）,大收肌（AM）,跖肌（PL）和趾长伸肌（EDL）用于本研究。结果:根据肌重,肌纤维横截面积以及肌萎缩因子（MuRF1和atrogin-1）的检测结果表明,外侧腓肠肌,大收肌和跖肌发生了不同程度的肌萎缩,萎缩程度为外侧腓肠肌>大收肌>跖肌,趾长伸肌未发生显著的肌萎缩。并且,四种快肌在冬眠中期均发生了快肌纤维向慢肌纤维的转化。机制检测的结果表明,在外侧腓肠肌中,与夏季组相比,calpain的内源性抑制剂calpastatin的蛋白表达在整个冬眠期显著下降,calpain 1和2显著升高,calpains下游底物desmin和titin显著降解;在大收肌中,冬眠过程中calpastatin的蛋白表达水平低于calpain 1和2的蛋白表达水平,calpain下游底物包括desmin,troponin T（TnT）和titin降解增加;在跖肌中,与夏季组相比,冬眠中期和阵间觉醒期calpastatin显著降低,calpain 1和2显著升高,calpain下游底物desmin和TnT显著降解;我们的结果表明,冬眠过程中calpain的高表达可能是其下游底物显著降解的重要原因之一。与之不同地,在趾长伸肌中,与夏季组相比,calpastatin在冬眠中期和阵间觉醒期显著升高,而calpains无显著变化,calpain下游底物desmin和titin在冬眠期维持,TnT在冬眠中期和阵间觉醒期显著升高。冬眠过程中calpain的维持可能是其下游底物在冬眠期未发生显著降解的重要机制之一。结论:以上研究结果表明,冬眠期calpain的抑制剂calpastatin的降低,以及calpain 1和2的高表达可能是外侧腓肠肌,大收肌和跖肌在冬眠期肌重丢失的重要机制之一。Calpastatin的高表达抑制了calpain的活性可能是趾长伸肌维持肌肉质量的重要机制之一。Calpain系统的差异性激活以及对下游底物的选择性降解参与了黄鼠冬眠不同快肌的抗废用性肌萎缩机制。

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摘要

ABSTRACT

第一章冬眠期骨骼肌的生理性变化与研究进展

1.1 废用性肌萎缩和冬眠动物骨骼肌概述

1.1.1 非冬眠动物的废用性肌萎缩

1.1.2 冬眠动物的抗废用性肌萎缩

1.1.3 冬眠动物冬眠期代谢的变化

1.1.4 冬眠动物冬眠期骨骼肌质量的变化

1.1.5 冬眠动物冬眠期骨骼肌纤维横截面积和纤维类型的变化

1.1.6 冬眠动物冬眠期骨骼肌收缩性能的变化

1.2 Calpain系统在骨骼肌废用性萎缩中的作用

1.2.1 Calpain系统概述

1.2.2 Calpain系统在蛋白降解中的作用

1.3 研究目的与意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

第二章冬眠期黄鼠体重变化及四种快肌萎缩程度的评估

2.1 引言

2.2 实验方法

2.2.1 实验动物与分组

2.2.2 肌肉样本获取

2.2.3 冰冻组织切片和免疫荧光分析

2.2.4 骨骼肌蛋白样液提取

2.2.5 骨骼肌蛋白浓度测定

2.2.6 Western blot

2.2.7 肌肉组织中RNA的提取,浓度测定与反转录

2.2.8 引物设计与筛选

2.2.9 实时定量PCR

2.3 实验仪器与试剂

2.3.1 实验仪器

2.3.2 实验试剂

2.4 数据统计与分析

2.5 结果

2.5.1 冬眠期黄鼠体重的变化

2.5.2 冬眠期黄鼠四种快肌肌重的变化

2.5.3 冬眠期黄鼠四种快肌肌重体重比的变化

2.5.4 冬眠期黄鼠四种快肌中单根肌纤维横截面积的变化

2.5.5 冬眠期黄鼠四种快肌中快肌和慢肌纤维横截面积的变化

2.5.6 冬眠期黄鼠四种快肌中MuRF1和atrogin-1表达水平的变化

2.6 讨论

第三章冬眠期黄鼠四种快肌中肌纤维亚型的表达和比例的变化

3.1 引言

3.2 实验方法

3.2.1 免疫荧光分析

3.3 实验试剂与仪器

3.3.1 实验仪器

3.3.2 实验试剂

3.4 数据统计分析

3.5 实验结果

3.5.1 冬眠期黄鼠骨骼肌中快慢肌纤维比例的变化

3.5.2 冬眠期黄鼠外侧腓肠肌中肌纤维比例的变化

3.5.3 冬眠期黄鼠大收肌中肌纤维比例的变化

3.5.4 冬眠期黄鼠跖肌中肌纤维比例的变化

3.5.5 冬眠期黄鼠趾长伸肌中肌纤维比例的变化

3.6 讨论

第四章冬眠期黄鼠四种快肌中calpain系统表达水平的变化

4.1 引言

4.2 实验方法

4.2.1 Western blot

4.2.2 实时定量PCR

4.2.3 引物设计与筛选

4.3 实验仪器与试剂

4.3.1 实验仪器

4.3.2 实验试剂

4.4 数据统计分析

4.5 实验结果

4.5.1 冬眠期黄鼠四种快肌中calpastatin蛋白表达水平的变化

4.5.2 冬眠期黄鼠四种快肌中calpain1蛋白表达水平的变化

4.5.3 冬眠期黄鼠四种快肌中calpain2蛋白表达水平的变化

4.5.4 冬眠期黄鼠四种快肌中calpain2 mRNA表达水平的变化

4.6 讨论

第五章冬眠期黄鼠四种快肌中calpain下游底物表达水平的变化

5.1 引言

5.2 实验方法

5.2.1 Western blot

5.2.2 免疫荧光分析

5.3 实验仪器与试剂

5.3.1 实验仪器

5.3.2 实验试剂

5.4 数据统计分析

5.5 实验结果

5.5.1 冬眠期黄鼠四种快肌中desmin蛋白表达水平的变化

5.5.2 冬眠期黄鼠四种快肌中troponin T蛋白表达水平的变化

5.5.3 冬眠期黄鼠四种快肌中troponin C蛋白表达水平的变化

5.5.4 冬眠期黄鼠四种快肌中titin表达水平的变化

5.6 讨论

结论与创新点

不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马秀峰

导师: 高云芳

关键词: 冬眠,快缩肌,肌萎缩,钙蛋白酶,差异性激活

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 西北大学

基金: 国家自然科学基金(31640072),国家自然科学基金项目(31772459),骨骼肌纤维的钙稳态调控在达乌尔黄鼠抗废用性肌萎缩中的作用及其机制研究

分类号: Q445

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