运动对模拟失重大鼠腓肠肌调控因子GDF-8、Smad3和MyoD mRNA表达的影响

论文摘要

研究目的：研究证实航天人员在太空失重条件下会出现肌萎缩,肌萎缩程度会随着失重时间的延长而加重。失重所导致的骨骼肌病变和损害,不仅影响航天员的飞行时间和工作效率,而且还会影响其返回地面后的再适应能力。目前航天中所常用的对抗肌萎缩措施就是运动。但运动对肌萎缩的有关机制的研究还很少,本实验通过观察耐力运动对大鼠腓肠肌形态及腓肠肌调控因子表达的影响,对运动预防失重性肌萎缩做初步的研究和探讨。研究材料和方法：将28只雄性SD大鼠随机分成4组,即对照组（C）、跑台组（E）、失重组（U）和跑台失重组（EU）,每组各7只。建立后肢悬垂模拟失重和跑台运动模型；对照组和跑台组八周后测量右侧腓肠肌湿重；用HE染色后测量左侧腿腓肠肌肌纤维横截面积、用RT-PCR方法测量腓肠肌内GDF-8、MyoD和Smad3的mRNA表达；失重组和跑台失重组在运动训练8周后再做模拟失重2周,在10周后处死。同样的方法测量其右侧腿腓肠肌湿重、用HE染色测量左侧腿腓肠肌肌纤维横截面积、用RT-PCR方法测量肌内GDF-8、Smad3和MyoDmRNA表达。通过SPSS11.5统计软件进行数据处理。研究结果：1)体重、湿重和湿重体重比：跑台组大鼠体重小于对照组,并有高度显著性差异；跑台失重组体重小于失重组,具有显著性差异,但体重下降慢于对照组；腓肠肌湿重：跑台组小于对照组,具有高度显著性差异；跑台失重组略低于对照组失重组,但不具统计学意义；湿重体重比：跑台组和对照组无显著性差异；跑台失重组高于失重组,且具有显著性差异。2)腓肠肌横截面积：跑台组小于对照组,有显著性差异,跑台失重组略低于失重组,不具有显著性差异。3)腓肠肌调控因子的表达：生肌调节因子MyoDmRNA表达,跑台组与对照组相比,具有高度显著性差异；跑台失重组MyoDmRNA表达高于失重组,且具有高度显著性差异；肌肉生长抑制因子GDF-8 mRNA表达,跑台组低于对照组,有显著性差异；跑台失重组低于失重组,具有高度显著性差异；Smad3基因m RNA表达,跑台组低于对照组,但无显著性差异；跑台失重组低于失重组,具有高度显著性差异。研究结论：（1）一定强度的运动可使跑台组大鼠体重、腓肠肌湿重下降；模拟失重两周后,跑台失重组和失重组腓肠肌湿重均下降,但跑台失重组腓肠肌湿重下降幅度要小于失重组腓肠肌湿重下降的幅度；跑台组腓肠肌湿重／体重高于对照组,跑台失重组显著高于失重组。提示一定强度的跑台运动对失重性肌萎缩具有预防作用。（2）一定强度的运动导致跑台组腓肠肌横截面积小于对照组,跑台失重组和失重组无显著性差异；跑台失重组肌纤维横街面积下降幅度小于失重组肌纤维横街面积下降的幅度,故跑台运动对其模拟失重性肌萎缩有预防作用。（3）一定强度的运动导致生肌调节因子MyoD mRNA表达升高,肌肉生长抑制因子GDF-8 mRNA表达降低,促进肌肉的生长。模拟失重后,跑台失重组生肌调节因子MyoD mRNA表达高于对照组失重组,而肌肉生长抑制因子GDF-8 mRNA、Smad3m RNA表达低于对照组失重组。故GDF-8、MyoD和Smad3可能参与了运动预防失重性肌萎缩的机制。（4）运动训练对抵抗或预防失重性肌萎缩具有一定的作用。

论文目录

• 论文摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 前言
• 2 失重/模拟失重状态下对骨骼肌的影响
• 2.1 肌肉湿重的变化
• 2.2 肌纤维超微结构的变化
• 2.3 蛋白质代谢的改变
• 2.4 糖代谢的改变
• 2.5 肌肉的功能变化
• 3 失重性肌肉萎缩的防治措施
• 3.1 运动及功能训练
• 3.2 物理治疗
• 3.3 药物治疗
• 4 骨骼肌调控因子
• 4.1 生长抑制素因子（GDF-8）
• 4.1.1 生长抑制素因子的产生及表达
• 4.1.2 对肌肉生长的作用
• 4.1.3 对脂肪组织沉积的影响
• 4.1.4 肌抑素的信号转导
• 4.2 生肌调节因子家族的概述
• 4.2.1 MyoD基因结构特点及功能
• 4.3 SMADS基因家族的结构特点与功能
• 4.3.1 Smad3基因的结构
• 4.3.2 Smad3基因的功能
• 5 运动对骨骼肌蛋白及骨骼肌调控因子表达的影响
• 5.1 运动对骨骼肌蛋白质分解代谢的影响
• 5.2 运动对生肌调节因子基因表达的影响
• 5.3 运动对肌肉损伤及修复
• 实验部分
• 1 材料与方法
• 1.1 实验动物及分组
• 1.2 运动训练方案
• 1.3 模拟失重模型
• 1.4 实验药品和试剂
• 1.5 动物的取材和前期处理
• 2 主要测试方法
• 2.1 血乳酸的测定
• 2.2 肌纤维横截面积的测定-HE染色
• 2.2.1 石蜡制片
• 2.2.2 HE染色
• 2.3 骨骼肌GDF-8、MYOD和SMAD3的MRNA表达的测定
• 2.3.1 RNA提取
• 2.3.2 总RNA含量和纯度测定
• 2.3.3 逆转录反应
• 2.3.3 荧光定量RT-PCR反应体系组成
• 2.3.4 荧光定量β-actvin mRNA熔解曲线和扩增曲线图
• 2.4 结果计算
• 2.5 统计方法
• 3 结果与分析
• 3.1 跑台组和安静组血乳酸的比较
• 3.2 各组大鼠饲养期体重比较
• 3.3 大鼠腓肠肌湿重
• 3.4 肌纤维横截面积
• 3.5 运动对大鼠腓肠肌GDF-8 MRNA基因表达的影响
• 3.6 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌MYOD MRNA表达的影响
• 3.7 运动和模拟失重对腓肠肌SMAD3 MRNA表达的影响
• 3.8 大鼠腓肠肌肌纤维横截面积在光镜下的图片（×200）
• 4 分析与讨论
• 4.1 跑台运动对血乳酸的影响
• 4.2 运动和运动后模拟失重对大鼠腓肠肌外部形态的影响
• 4.3 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌横截面积的影响
• 4.4 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌细胞因子表达的影响
• 4.4.1 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌GDF-8表达的影响
• 4.4.2 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌MyoD表达的影响
• 4.4.3 运动和模拟失重对大鼠腓肠肌Smad3表达的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 后记