琥珀酸通过GPR91调控骨骼肌有氧氧化和肌纤维类型的转变

摘要

肌纤维的类型与机体能量代谢及肉品质的形成密切相关。肌纤维类型的差异受遗传、激素、营养、运动等很多因素的影响。运动可以改变三羧酸的代谢产物，其中琥珀酸（Succinate,SUA）的含量增加最多。因此，本研究目的是探究SUA对骨骼肌纤维类型转变及代谢的影响，并揭示其可能的作用机制。
　　本试验分别在活体水平和细胞水平进行验证。在活体水平上，选用4周龄C57BL/6J小鼠随机分组，采用核磁共振检测小鼠的体组成，小鼠运动跑步机、爪抓力测定仪以及小鼠反屏试验检测小鼠的运动能力，比色法检测腓肠肌琥珀酸脱氢酶、己糖激酶、乳酸脱氢酶的活性，免疫组织化学、Western Blot、荧光定量PCR检测小鼠腓肠肌中与肌纤维类型及代谢相关基因和蛋白的表达水平。在细胞水平，选用 C2C12小鼠骨骼肌成肌细胞为模型，用2%的马血清培养集中诱导分化6 d，琥珀酸处理48 h，检测琥珀酸对C2C12细胞肌纤维类型转变及氧化代谢的影响。研究结果表明：（1）在饲料中添加琥珀酸饲喂小鼠8周后，能显著提高小鼠的慢跑时间和爪抓力，同时激活了钙离子信号通路中Calcineurin通路，提高了小鼠腓肠肌中慢肌纤维的比例；同时提高了PGC-1α、NRF1等蛋白的表达，促进了线粒体的生成；（2）2 mM琥珀酸处理C2C12细胞48 h后，能显著提高 Calcineurin、MEF2a、NFAT、PGC-1α、NRF1等蛋白的表达，氧化代谢相关酶的活性，从而增加细胞中慢肌纤维和线粒体的含量，促进了细胞氧化代谢。
　　为了研究 SUA对骨骼肌纤维类型转变的作用机制，本试验采用在细胞和活体上对SUA受体（ GPR91）进行干扰，以及检测S UA对肌纤维类型转化相关信号通路的影响。研究结果表明：（1）小鼠腓肠肌上干扰GP R91后，逆转了S UA对小鼠腓肠肌纤维类型的转化及氧化代谢相关酶活的作用；（2）细胞上干扰GPR91之后，逆转了SUA对C2C12细胞肌纤维类型转化及氧化代谢相关酶活的作用；（3）阻断GPR91下游P LC-β后，逆转了SUA对C2C12细胞肌纤维类型转化的作用。
　　综上所述，SUA能促进骨骼肌快肌纤维向慢肌纤维的转化，其机制是通过 GP R91受体激活其下游钙离子信号通路，促进MEF2a、NFAT等的表达和转位，从而增加慢肌纤维的比例，另一方面提高PGC-1α、NRF1的表达，促进线粒体的生成。

目录

声明

英文缩写词表

1 前言

1. 1肌纤维类型的发育及其分类

1. 2肌纤维类型对肉品质的影响

1. 3影响肌纤维类型的因素

1. 4调控肌纤维类型转化的信号途径

1.5琥珀酸（SUA）的生物学作用

1.6琥珀酸与低氧诱导因子（ HIF-1α）

1. 7本研究的目的和意义

2. 1试验材料

2. 2 试验方法

3 结果与分析

3.1 SUA对小鼠骨骼肌纤维类型及代谢的影响

3.2 SUA对C2C12肌纤维类型及代谢的影响

3. 3钙离子/P LC-β信号通路介导琥珀酸调控骨骼肌纤维的转变

3.4 GPR91介导SUA调控肌纤维类型转变

4讨论与结论

4.1 SUA对肌纤维类型的影响

4.2 SUA对促进肌纤维类型转化信号通路的影响

4.3GPR91受体介导SUA对肌纤维类型及代谢的影响

5结论

致谢

参考文献

附录