运动性低血色素形成过程中铁调素（Hepcidin）对骨骼肌铁代谢的调节机制

论文摘要

铁调素（Hepcidin）是调节机体铁状态和肠道铁吸收的关键调节因素,机体Hepcidin的表达水平与运动性低血色素的形成有关。骨骼肌是机体的主要运动器官,又是机体运动中利用铁的主要器官,但目前Hepcidin对骨骼肌细胞铁代谢调节机制仍不清楚。因此,本实验通过在体和离体两部分实验,研究运动性低血色素形成过程中Hepcidin的动态变化以及Hepcidin对骨骼肌细胞铁代谢的影响,以期探讨运动性低血色素形成过程中Hepcidin对骨骼肌铁代谢的调节机制。研究内容与方法:在体实验:36只雄性Wistar大鼠随机分成安静对照组（Control group, CG）和运动组（Exercise group, EG）,EG大鼠进行递增负荷跑台训练,分别于运动后3、4、5周末取材,CG同时取材,每次取6只。测定血红蛋白;通过实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应（Real Time-PCR）测定肝脏Hepcidin mRNA的表达;应用Western Blot检测大鼠腓肠肌铁转运相关蛋白:二价金属离子转运蛋白l （Divalent metal transporter l, DMT1）、膜铁转运蛋白1（Ferroportin l, FPN l）、转铁蛋白受体1 （Transferrin receptor 1, TfR1）的表达。离体实验:培养大鼠骨骼肌L6细胞,加入不同浓度的Hepcidin溶液（终浓度为0 mg?L、0.1 mg?L、0.5 mg?L、1mg?L）孵育12h,采用同位素示踪法测定细胞铁摄取及铁释放能力的变化;流式细胞仪检测L6细胞细胞内铁池（Labile iron pool, LIP）铁含量;应用Western Blot检测细胞铁转运蛋白DMT1和FPN1的变化。研究结果:1.在体实验:①与CG比较,EG大鼠血红蛋白（Hemoglobin, Hb）在运动后逐渐降低,运动5周后大鼠Hb显著低于其5周对照组（P <0.01）,表明运动5周组大鼠已诱发产生运动性低血色素。②在递增负荷运动中,肝脏Hepcidin mRNA的表达表现出了动态变化的特点。运动3周后大鼠肝脏Hepcidin mRNA较对照组明显降低（P﹤0.05）;运动4周后无明显变化（P﹥0.05）;而运动5周后显著升高（P <0.01）。③运动3周后大鼠腓肠肌DMT1（IRE）、DMT1（non IRE）及TfR1的表达与其CG比较均无显著变化（P﹥0.05）,只有FPN1表达明显升高（P <0.05）,运动4周后大鼠腓肠肌DMT1（IRE）、DMT1（non IRE）、TfR1及FPN1蛋白的表达较CG均无显著变化（P﹥0.05）,运动5周后大鼠腓肠肌DMT1（IRE）和TfR1比5周CG表达明显升高（P <0.05）,而FPN1表达显著降低（P <0.01）,DMT1（non IRE）的表达无明显变化（P﹥0.05）2.离体实验:①Hepcidin对骨骼肌细胞铁摄取和释放的影响:Hepcidin处理L6细胞后与空白对照组比较,0.1 mg?L Hepcidin处理组细胞的铁摄取能力明显升高（P﹤0.05）,而铁释放能力明显下降（P﹤0.05）;0.5 mg?L Hepcidin处理组细胞的铁摄取能力显著升高（P﹤0.01）,铁释放能力显著降低（P﹤0.01）,1 mg?L Hepcidin组细胞的铁摄取和释放能力较对照组均无明显变化（P﹥0.05）。②Hepcidin对骨骼肌细胞LIP铁含量的影响:与空白对照组比较,0.5 mg?LHepcidin处理细胞后LIP铁含量明显升高（P﹤0.05）。③Hepcidin对骨骼肌细胞铁转运蛋白的影响:0.5 mg?LHepcidin处理L6细胞后,其DMT1（IRE）、TfR1的表达较空白对照组明显升高（P﹤0.05）,而FPN1表达显著降低（P﹤0.01）, DMT1（nonIRE）的表达无明显变化（P﹥0.05）。结论:1.在运动性低血色素形成过程中大鼠肝脏Hepcidin的表达存在动态变化过程,大鼠运动3周后Hepcidin的表达降低,运动5周后肝脏Hepcidin的表达显著升高,腓肠肌DMT1（IRE）、TfR1表达明显升高,FPN1表达显著降低。2. Hepcidin可通过促进骨骼肌细胞DMT1（IRE）、TfR1的表达、抑制FPN1的表达,增加肌细胞铁摄取,降低铁释放,从而调节骨骼肌铁代谢。3.推测在运动性低血色素的形成后期是通过Hepcidin的高表达影响骨骼肌细胞DMT1（IRE）、TfR1和FPN1的表达,进而调节骨骼肌铁代谢。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 运动性低血色素的概念
• 1.1.1 发生原因
• 1.2 Hepcidin 与机体铁代谢
• 1.2.1 Hepcidin 的生物学特性与功能
• 1.2.2 Hepcidin 对不同细胞铁代谢的调节
• 1.3 运动对 Hepcidin 表达影响的研究进展
• 1.3.1 不同运动强度对Hepcidin 表达的影响
• 1.3.2 不同细胞因子对Hepcidin 表达的影响
• 2 研究对象与方法
• 2.1 实验动物及分组
• 2.2 取材
• 2.3 细胞培养与分组
• 2.4 指标测定
• 2.4.1 血红蛋白的测定
• 2.4.2 Real Time-PCR 检测肝组织 Hepcidin mRNA 的表达
• 2.4.3 Western blot 法测定腓肠肌铁转运相关蛋白的表达
• 2.4.4 同位素示踪法测定铁摄取与释放
• 2.4.5 流式细胞仪测定细胞内铁池（Labile iron pool, LIP）
• 2.4.6 Western blot 法测细胞铁转运相关蛋白的表达
• 2.5 统计学分析
• 3 研究结果
• 3.1 运动性低血色素形成过程中血红蛋白的变化
• 3.2 运动性低血色素形成过程中肝脏 Hepcidin mRNA 表达的变化
• 3.3 运动性低血色素形成过程中腓肠肌铁转运相关蛋白表达的变化
• 3.4 不同浓度 Hepcidin 对 L6 细胞铁摄取和铁释放能力的影响
• 3.5 不同浓度 Hepcidin 对 L6 细胞 LIP 的影响
• 3.6 不同浓度 Hepcidin 对 L6 细胞铁转运相关蛋白表达的影响
• 4 分析与讨论
• 4.1 运动性低血色素与 Hepcidin
• 4.2 Hepcidin 与骨骼肌铁代谢
• 结论
• 参考文献
• 缩略词表
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单