偏侧咀嚼致大鼠咬肌肌纤维代谢特征的变化及其AMPK调节机制

摘要

目的：查明偏侧咀嚼对大鼠咬肌肌纤维表型特征的影响，揭示咬合异常所致咀嚼肌代谢方式及耐疲劳性的变化；探明偏侧咀嚼进食模式下咬肌肌纤维腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK）表达水平的变化，分析肌纤维表型变化和AMPK磷酸化水平的相关性，探讨肌纤维代谢方式及耐疲劳性改变的信号转导机制，为探索以调节和阻断咀嚼肌结构与功能紊乱为策略的治疗方法提供理论和实验依据。 方法：SPF级8周龄雄性SD大鼠40只，随机编号，设立偏侧咀嚼模型组和对照组。（1）偏侧咀嚼模型的建立：在1%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉下，拔除大鼠右侧上颌所有磨牙建立单侧咀嚼咬合异常模型，并分为建模2周组、4周组、6周组、8周组，每组5只，共20只。同期设立对照组，每组5只，共20只。（2）应用苏木精-伊红（hemazloxilin-eorsin,HE）染色，琥珀酸脱氢酶（succinate dehydrogenase,SDHase）和辅酶I-四氮唑还原酶（nicotine adenine dinucleotide tetrazolium reductase,NADH-TRase）的染色，检测大鼠咬肌各型肌纤维的形态与空间分布及各型肌纤维相对组成比例，用图象分析仪和相关软件统计对检测数据进行分析和量化处理。（3）用Western Blot技术检测咬肌肌纤维内AMPKα1及p-AMPK（Thr172）相对表达量，同时分析咬肌各型纤维比例与AMPK磷酸化程度的相关性。 结果：（1）对照组SD雄性大鼠咬肌主要由快缩氧化糖酵解型肌纤维（fast oxidative glycolytic,FOG）组成，约占46%。快缩糖酵解型肌纤维(fast glycolytic,FG)主要分布于咬肌浅部和中部，约占33%；慢缩氧化型肌纤维(slow oxidative,SO)主要分布于咬肌深部，约占21%。FG型和SO型肌纤维具有局域性分布特点。同期实验对照组大鼠的各型肌纤维相对比例无明显变化。（2）偏侧咀嚼模型实施后大鼠双侧咬肌均出现肌纤维类型的变化。与正常对照组比较，建模4周始双侧SO型肌纤维比例均增加（P＜0.05），拔牙侧较非拔牙侧更明显。建模4、6周组拔牙侧FOG型肌纤维比例减少（P＜0.05）；2周组非拔牙侧FOG型肌纤维比例明显增加，但随建模时间延长其比例呈现波动性下降。建模6、8周组拔牙侧FG型肌纤维比例减少（P＜0.05）；2周组非拔牙侧FG型肌纤维比例减少，随后其比例波动性增加。建模2周组拔牙侧NADH-TRase深染型肌纤维增多，非拔牙侧中染型纤维增加，浅染型肌纤维减少，与对照组比较差异明显（P＜0.05）；建模后期拔牙侧NADH-TRase深染型肌纤维持续增加，并显著高于非拔牙侧（P＜0.05），伴浅染型肌纤维减少，非拔牙侧深染型肌纤维小幅度增加，而中染型肌纤维则逐渐下降。（3）与正常对照组比较，偏侧咀嚼各周组p-AMPK(Thr172)表达水平呈现动态变化。建模2、4、6周组拔牙侧表达量均显著高于对照组（P＜0.05），其中2周组表达量大于非拔牙侧达最大值；在非拔牙侧，仅在4周组表达量高于对照组（P＜0.05）。AMPKα1的相对表达量仅在4周组双侧表达较对照组有明显增加（P＜0.05），其余各组无明显变化。（4）建模2、4周组，拔牙侧p-AMPK（Thr172）/AMPKα1相对表达量均上调，SO型肌纤维比例在2周组无明显增加（P＞0.05），但在4、6、8周组则明显增加并高于非拔牙侧（P＜0.05），伴有FOG型和FG型肌纤维比例减少，而p-AMPK（Thr172）/AMPKα1表达水平则从建模6周后缓慢回落；在非拔牙侧各组咬肌SO型肌纤维从4周组始增加至约26%，FOG型肌纤维先增后降，FG型肌纤维减少后回升，而p-AMPK（Thr172）/AMPKα1表达水平在各周组均无明显变化（P＞0.05）。 结论：大鼠咬肌肌纤维以FOG型占优势，表现为较高的有氧代谢能力，收缩速度快而不易疲劳；偏侧咀嚼可使大鼠咬肌肌纤维代谢能力和表型特征发生改变；p-AMPK（Thr172）/AMPKα1表达水平与肌纤维有氧代谢能力呈正相关，提示其是促使肌纤维向SO型肌纤维转化的信号分子；偏侧咀嚼导致双侧咬肌肌纤维有氧代谢能力和抗疲劳性呈非对称性变化。

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