模拟失重对比目鱼肌凋亡的影响及药物干预研究

摘要

背景与目的：失重条件下为适应环境，人和动物生理状态会发生一系列的变化，其中以骨骼肌萎缩最为显著。目前其发生的机制仍不明确且缺少特效的干预措施。因此，探讨肌肉萎缩的发生机制对肌萎缩的防治具有重要的意义。PI3K/AKT通路和MAPK通路是膜受体感受外界刺激后向胞内传导信号的主要途径，也是调节细胞分化、增殖、衰老和凋亡的关键信号途径。研究表明上述信号途径可能参与失重状态下骨骼肌萎缩的发生机制。本研究选用血府逐瘀胶囊和丁苯酞两种药物，以尾部悬吊为模拟失重模型，对模拟失重状态下骨骼肌的形态学及PI3K/AKT通路和MAPK通路相关蛋白和基因转录水平变化进行研究，以期寻找有效的失重状态下骨骼肌萎缩的干预药物。
　　 实验方法：建立尾部悬吊大鼠模拟失重模型，40只同源雌性SD大鼠(10周龄，200-250g)随机分为对照组(CON)，尾吊组(SUS)，尾吊+血府逐瘀胶囊组(XFZY)，尾吊+丁苯酞组(NBP)。尾吊30天，对照组及尾吊组单纯给予溶媒，血府逐瘀胶囊组剂量为25mg/kg.d，丁苯酞组剂量为20mg/kg.d，各组均每日上午八点灌胃一次。
　　 (1)通过测量比目鱼肌湿重体质量比，横截面积，mATP酶染色，观察形态学变化。
　　 (2)应用Western-blot及RT-PCR检测技术分析PI3K/AKT及MAPK通路中ERK、JNK通路相关蛋白及下游分子BAX、Cyto-c蛋白及转录水平变化。
　　 (3)分别利用紫外分光光度计和TUNEL方法检测caspase-3活性和比目鱼肌纤维细胞凋亡程度。
　　 实验结果：40只大鼠全部进入结果分析，无脱失。
　　 (1)与对照组相比，尾吊组比目鱼肌湿重体质量比下降了56.39％。血府逐瘀组和丁苯酞组平均湿重体质量比分别较单纯尾吊组增加了14.49%和13.85%。血府逐瘀胶囊组与尾吊组差异达统计学显著差异。尾吊30天后，与对照组相比，其余三组Ⅰ型纤维比例明显减少，而药物干预后并未改善Ⅰ型纤维向Ⅱ纤维的转换。
　　 (2)尾吊30天显著抑制了PI3K/AKT信号通路中PI3K、P-AKT、GRP78蛋白及转录水平表达，增强了磷酸化GSK-3β蛋白表达。血府逐瘀胶囊组干预后提高了PI3K、P-AKT、GRP78蛋白及转录水平表达，降低了磷酸化GSK-3β蛋白表达，其中对关键分子P-AKT的表达影响最大，与单纯尾吊组相比有统计学显著差异。丁苯酞组干预后，也提高了P-AKT、GRP78蛋白及转录水平表达，降低了磷酸化GSK-3β蛋白表达，但丁苯酞对GRP78的蛋白及转录水平影响最大。
　　 (3)尾吊30天，抑制了ERK细胞保护通路中P-ERK的蛋白表达，同时增强了促凋亡的JNK通路中P-JNK蛋白表达，两种药物干预后可从两方面检测到保护作用，并且血府逐瘀胶囊保护作用优于丁苯酞组。
　　 (4)尾吊30天比目鱼肌caspase3酶活性显著增强，肌纤维细胞凋亡增加，药物干预后caspase3酶活性较尾吊组显著降低，凋亡细胞减少，但仍高于对照组。
　　 结论：
　　 (1)尾吊模拟失重可通过抑制PI3K/AKT、ERK信号通路及促进JNK通路相关分子表达水平，增强caspase-3活性，促进肌纤维细胞凋亡，导致比目鱼肌萎缩。
　　 (2)血府逐瘀胶囊和丁苯酞两种药物，可能通过PI3K/AKT通路和MAPK通路对失重性肌萎缩起到保护作用。