运动训练对废用性肌萎缩大鼠腓肠肌MuRF1基因表达的影响

目的探讨运动对骨骼肌MuRF1基因表达的影响及其在废用性骨骼肌萎缩发生机制中的作用。方法采用鼠尾悬吊的方法制作废用性骨骼肌萎缩模型,采用免疫组织化学的方法检测骨骼肌MuRF1蛋白的表达;RT-PCR方法检测MuRF1基因表达水平的变化。结果大鼠鼠尾悬吊4周后,腓肠肌肌纤维横截面积显著减小,MuRF1表达水平显著增高;运动训练可显著促进废用性肌萎缩的恢复,抑制骨骼肌MuRF1的表达。结论骨骼肌MuRF1表达水平的增高可能是骨骼肌废用性萎缩的重要因素,运动训练可抑制骨骼肌MuRF1的表达,从而促进废用性骨骼肌萎缩的恢复。     

BNIP3介导骨骼肌线粒体自噬：不同强度运动的影响

文题释义： BNIP3：隶属于Bcl-2蛋白超家族,是一种线粒体促凋亡蛋白,可与腺病毒转录基因E1B编码的蛋白或Bcl-2蛋白结合。可起到促进细胞凋亡、引起线粒体去极化和自噬,在机体中发挥重要作用。 线粒体自噬：线粒体是细胞的能量工厂,其功能还涉及细胞代谢、信号传导、分化、生长、凋亡和死亡等重要过程。线粒体自噬(mitophagy)是细胞清除损伤或衰老的线粒体,并循环利用其组成元素的过程;与衰老、神经退行性疾病和癌症等诸多生理病理过程密切相关。 背景：不同强度运动对机体可产生不同的影响,运动后骨骼肌的变化也不明确,而运动中机体的生理变化机制更是目前研究的热点。 目的：探讨不同强度运动对大鼠骨骼肌质量的影响以及BNIP3介导的骨骼肌线粒体自噬在维持骨骼肌质量中的作用。 方法：实验方案经北京体育大学动物实验伦理委员会批准。8周龄雄性SD大鼠24只,随机分为对照组、中等强度运动组(5°,15 m/min,1 h,60%VO_2max)和大强度运动组(5°,35 m/min,20 min,85%VO_2max),每组8只,每周运动6次。4周运动后取大鼠比目鱼肌和腓肠肌,称量湿质量,免疫荧光检测肌纤维横截面积,Western Blot检测比目鱼肌和腓肠肌BNIP3、p62和LC3蛋白的表达。 结果与结论：①腓肠肌湿质量大强度运动组和中等强度运动组显著低于对照组(P < 0.01);②比目鱼肌肌纤维横截面积大强度运动组显著小于对照组(P < 0.01);腓肠肌肌纤维横截面积中等强度运动组和大强度运动组均显著大于对照组(P < 0.01);③中等强度运动诱导线粒体自噬增加,表现为BNIP3、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ值相较对照组表达增加(P < 0.05),而p62较对照组表达下降(P < 0.05);大强度运动组LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p62的表达量相较4周中等强度运动分别为上升和下降(P < 0.05),但其BNIP3的表达量却下降(P < 0.05);④结果表明,4周中等强度运动可促进骨骼肌通过BNIP3途径的线粒体自噬清除损伤线粒体,维持骨骼肌功能。4周大强度运动自噬水平更高,但可能对骨骼肌产生不利影响。 ORCID: 0000-0003-3836-3002(于亮) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

有氧运动对Ⅱ型糖尿病大鼠结肠肌间神经丛及结肠功能障碍的影响

 目的：观察有氧运动结合不同饮食方式对2型糖尿病大鼠结肠功能的影响,并从肠神经的角度探讨其神经生物学机制,进而为糖尿病胃肠功能紊乱的运动疗法提供理论和实验依据。方法：雄性SD大鼠45只,除正常对照组外其余大鼠经高脂饲养和链脲佐菌素注射建立2型糖尿病大鼠模型,再随机分为普通饲料安静组、普通饲料运动组、高脂饲料安静组和高脂饲料运动组。运动组进行8周无负重游泳训练（60 min/d,5 d/week）。采集血清测口服葡萄糖耐量,结肠组织进行肠张力测试、HE染色以及蛋白基因产物9.5（PGP9.5）、P物质（SP）和血管活性肠肽（VIP）免疫组化检测。结果：（1）糖尿病大鼠结肠肌间神经丛萎缩,神经元数目明显减少,有氧运动在一定程度上抑制上述病理改变;（2）有氧运动结合合理饮食可明显升高糖尿病大鼠结肠SP含量,而高脂膳食结合运动干预未见SP含量明显改善;（3）不同膳食方式结合运动,均能显著提高糖尿病大鼠结肠VIP含量;（4）运动干预后糖尿病大鼠结肠平滑肌萎缩减轻,肌纤维增粗,肠张力显著升高。结论：糖尿病可导致结肠平滑肌萎缩,肠张力下降;有氧运动可通过重塑结肠肌间神经丛而发挥对糖尿病机体结肠结构和功能的适度改善作用。     

骨骼肌拉伤恢复进程中纤维化因子的变化

文题释义：纤维化：骨骼肌损伤修复进程包括依赖于成肌细胞激活和分化的肌纤维再生和胶原纤维进行持续合成和降解的结缔组织重塑两部分,这2个过程同时进行,相互支持又相互竞争制约。二者协调性是损伤肌肉修复质量的关键,当这2个过程速度吻合时,骨骼肌损伤完全修复;当结缔组织合成速度超过肌纤维再生时,形成瘢痕组织,骨骼肌纤维化。 纤维化因子：多种细胞因子在骨骼肌再生修复过程中调节纤维化的发生发展。转化生长因子(TGF-β)能够刺激成肌细胞转化为肌成纤维细胞,是促纤维化因子。结缔组织生长因子(CTGF)是介导转化生长因子β促纤维化作用的直接下游效应因子,主要参与纤维重塑。基质金属蛋白酶(MMPs)可以调控肌卫星细胞的增殖和迁移并调节细胞外基质中胶原的沉积和降解,是纤维化消除因子。基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMPs)是体内天然的基质金属蛋白酶家族抑制分子,被视作纤维化抑制因子。 背景：骨骼肌损伤是最常见的运动损伤,伤后可发展为纤维化等病理状态,损害肌肉功能。多种纤维化因子参与骨骼肌再生修复,调节组织纤维化进程。 目的：建立大鼠腓肠肌急性拉伤模型,观察骨骼肌伤后恢复进程中纤维化因子的表达变化,探讨其可能作用。 方法：112只雄性SD大鼠随机分为2组(n=56),对照组无干预,拉伤组用大鼠腓肠肌拉断仪拉伤左侧腓肠肌;每组再根据伤后取材时间随机分为7个亚组(n=8),即刻组、2 d组、4 d组、7 d组、14 d组、21 d组和28 d组。按既定时间取材,采用苏木精-伊红染色法观察骨骼肌肌纤维损伤及炎症变化,采用Western blot法检测转化生长因子β1、结缔组织生长因子、基质金属蛋白酶1、基质金属蛋白酶组织抑制因子1蛋白表达。实验通过北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准。 结果与结论：①苏木精-伊红染色结果表明,拉伤组腓肠肌肌纤维排列紊乱,有炎性细胞聚集;②与对照组相比,拉伤后2 d起骨骼肌转化生长因子β1、结缔组织生长因子表达明显增加(P < 0.05),持续至后期仍有明显差异(P < 0.05);基质金属蛋白酶1表达在拉伤后2 d起明显增加(P < 0.05),7 d起与对照水平无差异(P > 0.05);基质金属蛋白酶组织抑制因子1表达在拉伤后7 d起明显增加(P < 0.05),并持续至28 d。提示：骨骼肌拉伤恢复进程中,转化生长因子β1/结缔组织生长因子蛋白通路被激活,趋于骨骼肌纤维化的发生发展;同时,基质金属蛋白酶1和基质金属蛋白酶组织抑制因子1先后被激活,参与骨骼肌的修复过程。 ORCID: 0000-0002-8450-0234(杨宁) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

大强度耐力运动抑制骨骼肌线粒体的生物合成

背景：耐力运动对骨骼肌线粒体生成影响的研究多采用中小强度,长期大强度对其有何影响还不清楚,这种影响是否涉及5’-一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)、沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)等调节线粒体生成的信号分子也未见报道。 目的：观察AMPK/SIRT1信号级联在7周不同强度耐力运动中对骨骼肌线粒体生物合成的影响。 方法：42只雄性SD大鼠分为安静组、中等强度运动组和大强度运动组。运动负荷为中等强度组28 m/min,60 min/d、大强度组38 m/min,60 min/d,每周运动5 d,休息2 d,共7周。运动组动物分别在运动后即刻、6 h和24 h取材。荧光定量PCR检测骨骼肌PGC-1α 、SIRT1基因表达,Western blot测定P-AMPK、SIRT1蛋白表达。 结果与结论：①中等强度运动后即刻、6 h、24 h,骨骼肌PGC-1α mRNA表达分别为安静组的362%(P < 0.01)、657%(P < 0.01)、116%,P-AMPK蛋白表达分别为安静组的112%、163%(P < 0.05)、129%(P < 0.05),SIRT1蛋白和mRNA表达分别为安静组的55%(P < 0.05)、86%、103%和109%、155%(P < 0.05)、132%(P < 0.05)。②大强度运动后即刻、6 h、24 h,骨骼肌PGC-1α mRNA表达分别为安静组的274%(P < 0.01)、130%(P < 0.05)、68%(P < 0.05),P-AMPK蛋白表达分别为安静组的235%(P < 0.01)、166%(P < 0.05)、160%(P < 0.05),SIRT1蛋白和mRNA表达分别为安静组的199%(P < 0.01)、166%(P < 0.05)、164%(P < 0.05)和255%(P < 0.01)、292%(P < 0.01)、122%。结果表明：①7周中等强度耐力运动显著增加骨骼肌PGC-1α基因表达,其机制可能涉及AMPK/SIRT1信号级联。②7周大强度耐力运动造成骨骼肌PGC-1α基因表达在运动后24 h时被抑制,这一过程是以非AMPK/SIRT1信号级联依赖性方式进行的。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

有氧运动对发育期大鼠骨骼肌肌纤维影响的研究

目的观察有氧运动对发育期大鼠骨骼肌肌纤维的形态学影响。方法本实验以雄性发育期(3-13周龄)wistar大鼠为研究对象,采用动物跑台,以坡度5%,速度15m/min的运动负荷,进行有氧运动训练,1h/d,5d/w。在训练3周(3周运动组,T3W)、6周(6周运动组,T6W)和9周(3周运动组,T9W)后,取大鼠腓肠肌内侧头进行冰冻切片,琥珀酸脱氢酶(SDH)胆碱酯酶(AchE)联合染色法,光镜下观察各型肌纤维的变化。结果各运动组各型肌纤维的横截面积、平均直径呈进行性增长,其中T6W组和T9W组的红肌、中间肌纤维的横截面积和平均直径都显著高于各对照组(P<0.05,P<0.01),T3W组、T6W组和T9W组白肌纤维的横截面积和平均直径显著高于各对照组(P<0.01)。各运动组红肌纤维百分比未见明显变化(P>0.05);T6W组和T9W组的中间肌纤维百分比较T3W组显著增加(P<0.01),分别增加10.31%和10.60%,而白肌纤维的百分比显著降低(P<0.01),分别降低11.19%和11.03%。结论有氧运动对发育期大鼠骨骼肌各型肌纤维有明显的促增长作用,并可引起白肌纤维向中间肌纤维的转变,肌纤维的形态结构不仅同运动方式及运动负荷有关,同时还与发育的年龄有着密切的相关。     

红景天干预可改善大强度运动小鼠骨骼肌细胞线粒体自噬及融合-分裂等功能

文题释义： 自噬：指从粗面内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分形成自噬体(autophagosome),并与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物,以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。自噬广泛存在于人体的正常细胞和恶性肿瘤细胞中。 线粒体融合-分裂：线粒体是一种高度动态变化的细胞器,在细胞中不断融合与分裂,形成紧密连接的线粒体网络。这种融合与分裂的变化主要通过在线粒体融合、分裂蛋白的精确控制下,线粒体可在不断变化的生理环境中做出迅速准确的反应,这对于线粒体的遗传以及维持其功能至关重要。 背景：超负荷量的运动会引起体内氧化活性物质大量堆积从而损害骨骼肌细胞,而线粒体在运动过程能量代谢中具有关键作用。研究表明,红景天可以减少肌组织脂质过氧化水平,保护受损内皮细胞。 目的：探讨红景天通过调节线粒体功能改善大强度运动小鼠骨骼肌细胞的功能。 方法：实验方案经西安石油大学伦理委员会批准。选择40只SPF级BALB/c小鼠,根据干预措施的不同,将小鼠分为空白对照组、单纯运动组、红景天对照组、红景天运动干预组。①空白对照组：不进行运动;②单纯运动组：采用生理盐水灌胃后,进行大强度运动;③红景天对照组：将红景天与生理盐水悬浊液灌胃,不运动;④红景天运动干预组：红景天干预措施同红景天对照组,运动方案同单纯运动组。以上各组干预措施均为每天1次,连续28 d。观察小鼠的体质量、前肢握力、力竭时间;Western Blot检测骨骼肌锰超氧化物歧化酶蛋白、p53蛋白、线粒体起源、自噬启动相关蛋白表达;RT-qPCR检测骨骼肌Mfn-1、Mfn-2、Opa-1、Drp-1、fis-1 mRNA表达。 结果与结论：①从第2周开始,单纯运动组小鼠前肢握力显著低于其他3组(P < 0.05),但空白对照组、红景天对照组与红景天运动干预组之间,小鼠前肢握力始终无明显差异(P > 0.05);②第3,4周时,单纯运动组小鼠负重游泳训练力竭时间均显著短于红景天运动干预组(P < 0.05);③单纯运动组小鼠骨骼肌细胞内的锰超氧化物歧化酶、p53蛋白表达显著高于其他组小鼠(P < 0.05),红景天运动干预组小鼠骨骼肌细胞内的锰超氧化物歧化酶、p53蛋白表达显著高于红景天对照组(P < 0.05);④与空白对照组相比,单纯运动组小鼠骨骼肌内PGC-1α、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平明显升高,Atg7、P62水平显著下降(均P < 0.05),与红景天对照组相比,红景天运动干预组PGC-1α、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平明显升高,Atg7、P62水平显著下降(均P < 0.05);⑤与空白对照组相比,单纯运动组的融合基因表达下降,分裂基因Drp-1 mRNA表达上升(P < 0.05);红景天运动干预组的融合基因表达也呈下降趋势,Drp-1 mRNA表达水平呈上升趋势,但差异无显著性意义(P > 0.05);⑥结果说明,红景天可显著提高大强度运动量小鼠的运动耐力,这可能与改善了骨骼肌线粒体自噬、起源及线粒体融合-分裂有关。 ORCID: 0000-0002-4143-1195(曹海信) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

有氧运动干预2型糖尿病大鼠肾功能的变化

背景：2型糖尿病常伴随肾功能障碍，现已有大量研究表明运动能够缓解糖尿病患者代谢紊乱及肾功能损伤。但是关于运动对2型糖尿病患者肾脏保护作用的具体机制，鲜有人报道。目的：探讨有氧运动是否通过抑制转化生长因子β1/Notch1通路改善2型糖尿病大鼠肾功能。方法：将雄性SD大鼠随机分为正常对照组和糖尿病模型组，造模成功后再随机分为糖尿病对照组和糖尿病运动组，糖尿病运动组进行8周有氧运动干预。运动结束后取材，采用全自动生化分析仪和ELISA法检测糖脂代谢、肾功能相关指标；通过电镜观察肾皮质细微结构改变；采用ELISA和RT-PCR技术检测大鼠肾脏组织中相关蛋白和基因表达量。结果与结论：(1)相较于正常对照组，糖尿病对照组大鼠空腹血糖、总胆固醇、三酰甘油水平及胰岛素抵抗指数显著增加(P <0.05)；有氧运动能够显著降低空腹血糖、三酰甘油水平(P <0.05)；(2)相较于正常对照组，糖尿病对照组大鼠尿微量白蛋白、血清尿素氮和血清肌酐水平极显著增加(P <0.01)，肾脏基底膜增厚，系膜基质增生，伴一定程度的足突融合，肾脏病变明显；有氧运动能够极显著下调2型糖尿病大鼠尿微量白蛋白...     

内源性一氧化氮合酶抑制物上调4周运动大鼠骨骼肌收缩功能和线粒体生物合成

目的:观察内源性一氧化氮合酶(NOS)抑制物非对称性二甲基精氨酸(ADMA)及其信号通路在4周运动大鼠NO水平及骨骼肌收缩功能与线粒体生物合成中的调节作用。方法:建立4周运动大鼠模型,检测离体比目鱼肌对电刺激的单次、强直和疲劳收缩的最大张力;并检测骨骼肌中ATP和线粒体DNA含量以及过氧化物酶增殖体受体γ辅激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子(NRF)mRNA的表达以反映线粒体生物合成及功能;用高效液相色谱测定血清ADMA浓度;用Western blot法检测骨骼肌中内源性ADMA生成酶PRMT1和ADMA代谢酶DDAH2种亚型以及NOS 3种亚型蛋白的表达;用比色法测定NOS活性及一氧化氮(NO)含量等。结果:与正常对照组相比,运动组大鼠比目鱼肌对电刺激诱导的各种收缩张力均明显增强,比目鱼肌ATP含量、线粒体DNA含量和PGC-1α、NRF mRNA增加显著(P0.01)。运动组大鼠比目鱼肌中构成型NOS(cNOS)的蛋白表达及其NOS活性明显上调(P0.01),而NO含量仅小幅增加(P0.05);同时,4周运动增加大鼠血清ADMA浓度,并伴有骨骼肌DDAH2表达下调。结论:短期耐力运动增强比目鱼肌单次收缩、强直收缩和抗疲劳收缩肌功能,其机制可能与过度增加的cNOS促使ADMA水平反馈性升高,从而维持骨骼肌NO低幅度增加,促进线粒体生物合成有关。     

运动诱导骨骼肌损伤对结蛋白聚集体的影响

文题释义： 蛋白聚物：在某些生理或是病理生理情况下,蛋白质折叠异常,暴露出本应包裹在蛋白中心的疏水核团,暴露在外的疏水核团之间容易相互吸引,形成的大分子、具有细胞毒性的蛋白聚集物。 蛋白聚集体：蛋白聚集物被泛素标记,并通过组蛋白去乙酰化酶6经微管dynein蛋白运输至微管组织中心,被波形蛋白和角蛋白构成的笼状结构包裹,形成蛋白聚集体。蛋白聚集体的形成是对细胞的保护,一方面隔离储存了毒性的蛋白聚集物,以免攻击其他细胞器;另一方面是自噬降解的前提步骤,有助于毒性蛋白的降解。 背景：蛋白降解是运动诱导骨骼肌损伤的重要原因,大强度的运动会导致蛋白错误折叠,易形成蛋白聚集体,损害骨骼肌超微结构。 目的：初步探索运动诱导骨骼肌损伤中蛋白聚集尤其是结蛋白聚集体的发生,以期明确结蛋白聚集在运动诱导骨骼肌损伤中的作用。 方法：将64只成年雄性SD大鼠(购自北京维通利华实验技术有限公司)随机分为安静对照组(n=8)和运动组(n=56),运动组又按运动后时相分为0,3,6,12,24,48,72 h组,每组8只。运动组大鼠进行一次跑台下坡跑运动(-16°,16 m/min,90 min),分别在运动后的相应时刻取比目鱼肌,使用透视电子显微镜观察损伤发生程度,采用 Western Blot方法检测比目鱼肌难溶蛋白中泛素蛋白的表达,免疫荧光双标观察结蛋白聚集体的表达。实验获得北京体育大学运动科学实验伦理委员会批准(2016030A)。 结果与结论：①透射电镜显示一次大负荷离心运动后,大鼠比目鱼肌部分位置肌节变宽,Z线断裂,肌原纤维断裂、扭曲,其中运动后12 h损伤最为严重,于运动后72 h完全恢复;②Western Blot方法检测显示一次大负荷离心运动后,骨骼肌中泛素蛋白表达总体呈先升高后降低的趋势,于运动后12 h达峰值,于运动后72 h恢复至安静对照组水平;③免疫荧光双标染色显示一次大负荷离心运动后,骨骼肌结蛋白聚集体表达总体上呈现先升高后降低的趋势,运动后12 h达到峰值,运动后24,48 h有所降低,72 h完全恢复安静对照组水平;④结果表明,结蛋白聚集可能是运动诱导骨骼肌损伤的原因之一。 ORCID: 0000-0002-6365-7822(高扬) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

Differential gene expression of muscle-specific ubiquitin ligase MAFbx/Atrogin-1 and MuRF1 in response to immobilization-induced atrophy of slow-twitch and fast-twitch muscles

We examined muscle-specific ubiquitin ligases MAFbx/Atrogin-1 and MuRF1 gene expression resulting from immobilization-induced skeletal muscle atrophy of slow-twitch soleus and fast-twitch plantaris muscles. Male C57BL/6 mice were subjected to hindlimb immobilization, which induced similar percentage decreases in muscle mass in the soleus and plantaris muscles. Expression of MAFbx/Atrogin-1 and MuRF1 was significantly greater in the plantaris muscle than in the soleus muscle during the early stage of atrophy. After a 3-day period of atrophy, total FOXO3a protein level had increased in both muscles, while phosphorylated FOXO3a protein had decreased in the plantaris muscle, but not in the soleus muscle. PGC-1α protein expression did not change following immobilization in both muscles, but basal PGC-1α protein in the soleus was markedly higher than that in plantaris muscles. These data suggest that although soleus and plantaris muscles atrophied to a similar extent and that muscle-specific ubiquitin protein ligases (E3) may contribute more to the atrophy of fast-twitch muscle than to that of slow-twitch muscle during immobilization.     

肿瘤坏死因子受体相关因子6在大鼠失神经支配后胫前肌与比目鱼肌中的表达变化

目的 通过蛋白质组学方法分析失神经支配后胫前肌与比目鱼肌的蛋白表达变化,探讨肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）在失神经支配后胫前肌与比目鱼肌中的表达变化及其意义。 方法 制备大鼠坐骨神经离断模型,通过同位素相对标记与绝对定量 (iTRAQ)技术方法分析胫前肌与比目鱼肌在失神经支配后的蛋白表达变化,比较差异表达的蛋白在胫前肌与比目鱼肌中的差异,筛选出在胫前肌与比目鱼肌中的表达变化差异显著的关键蛋白,并通过免疫印迹法验证其表达,进一步通过体外方法验证关键蛋白的生物学作用。 结果 失神经支配后比目鱼肌萎缩速度和程度明显大于胫前肌（P<0.05,n=20）,蛋白质组学研究发现有30个蛋白在胫前肌与比目鱼肌中表达变化差异较为明显,这些蛋白主要包括代谢相关蛋白、伴侣蛋白、收缩蛋白以及信号分子等,其中TRAF6在失神经支配后比目鱼肌中表达显著上升,蛋白免疫印迹法检测结果也证实了蛋白质组学的结果,TRAF6的靶基因肌肉环状指蛋白1（MuRF1）和肌肉萎缩盒F基因（MAFbx)在失神经支配后比目鱼肌中的表达也高于其在胫前肌中的表达（P<0.05,n=6）;为了进一步探讨TRAF6对肌萎缩的影响,在肌管中转染TRAF6 siRNA和对照siRNA,然后用地塞米松诱导C2C12肌管萎缩,发现TRAF6 siRNA转染组肌管的直径明显大于转染对照siRNA组（P<0.05,n=6）;TRAF6、MuRF1和MAFBx在TRAF6 siRNA转染组肌管中的表达显著低于转染对照siRNA组（P<0.05,n=6）,结果提示TRAF6 siRNA有效抑制了靶基因TRAF6的表达,也同时抑制了其下游靶基因MuRF1和MAFBx的表达。 结论 TRAF6在失神经支配后比目鱼肌中的表达量显著高于其在胫前肌中的表达,抑制TRAF6的表达可以减轻地塞米松引起的肌管萎缩,由此推测失神经支配后比目鱼肌萎缩较胫前肌严重可能与失神经支配后比目鱼肌中TRAF6的升高更显著有关。     

The role and regulation of MAFbx/atrogin-1 and MuRF1 in skeletal muscle atrophy

Skeletal muscle atrophy occurs in many chronic diseases and disuse conditions. Its severity reduces patient recovery, independence and quality of life. The discovery of two muscle-specific E3 ubiquitin ligases, MAFbx/atrogin-1 and Muscle RING Finger-1 (MuRF1), promoted an expectation of these molecules as targets for therapeutic development. While numerous studies have determined the conditions in which MAFbx/atrogin-1 and MuRF1 mRNA levels are regulated, few studies have investigated their functional role in skeletal muscle. Recently, studies identifying new target substrates for MAFbx/atrogin-1 and MuRF1, outside of their response to the initiation of muscle atrophy, suggest that there is more to these proteins than previously appreciated. This review will highlight our present knowledge of MAFbx/atrogin-1 and MuRF1 in skeletal muscle atrophy, the impact of potential therapeutics and their known regulators and substrates. Finally, we will comment on new approaches that may expand our knowledge of these two molecules in their control of skeletal muscle function.     

Differential skeletal muscle gene expression after upper or lower motor neuron transection

Causes of disuse atrophy include loss of upper motor neurons, which occurs in spinal cord injury (SCI) or lower motor neurons (denervation). Whereas denervation quickly results in muscle fibrillations, SCI causes delayed onset of muscle spasticity. To compare the influence of denervation or SCI on muscle atrophy and atrophy-related gene expression, male rats had transection of either the spinal cord or sciatic nerve and were sacrificed 3, 7, or 14 days later. Rates of atrophy increased gradually over the first week after denervation and then were constant. In contrast, atrophy after SCI peaked at 1 week, then declined sharply. The greater atrophy after SCI compared to denervation was preceded by high levels of ubiquitin ligase genes, MAFbx and MuRF1, which then also markedly declined. After denervation, however, expression of these genes remained elevated at lower levels throughout the 2-week time course. Interestingly, expression of the muscle growth factor, IGF-1 was increased at 3 days after denervation when fibrillation also peaks compared to SCI. Expression of IGF-1R, GADD45, myogenin, and Runx1 were also initially increased after denervation or SCI, with later declines in expression levels which correlated less well with rates of atrophy. Thus, there were significant time-dependent differences in muscle atrophy and MAFbx, MuRF1, and IGF-1 expression following SCI or denervation which may result from distinct temporal patterns of spontaneous muscle contractile activity due to injury to upper versus lower motor neurons.     

Oxidative phenotype protects myofibers from pathological insults induced by chronic heart failure in mice

The fiber specificity of skeletal muscle abnormalities in chronic heart failure (CHF) has not been defined. We show here that transgenic mice (8 weeks old) with cardiac-specific overexpression of calsequestrin developed CHF (50.9% decrease in fractional shortening and 56.4% increase in lung weight, P<0.001), cachexia (37.8% decrease in body weight, P<0.001), and exercise intolerance (69.3% decrease in running distance to exhaustion, P<0.001) without a significant change in muscle fiber-type composition. Slow oxidative soleus muscle maintained muscle mass, whereas fast glycolytic tibialis anterior and plantaris muscles underwent atrophy (11.6 and 13.3%, respectively; P<0.05). In plantaris muscle, glycolytic type IId/x and IIb, but not oxidative type I and IIa, fibers displayed significant decreases in cross-sectional area (20.3%, P<0.05). Fast glycolytic white vastus lateralis muscle showed sarcomere degeneration and decreased cytochrome c oxidase IV (39.5%, P<0.01) and peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1alpha protein expression (30.3%, P<0.01) along with a dramatic induction of the MAFbx/Atrogin-1 mRNA. These findings suggest that exercise intolerance can occur in CHF without fiber type switching in skeletal muscle and that oxidative phenotype renders myofibers resistant to pathological insults induced by CHF.     

Molecular biomarkers monitoring human skeletal muscle fibres and microvasculature following long-term bed rest with and without countermeasures

The cellular mechanisms of human skeletal muscle adaptation to disuse are largely unknown. The aim of this study was to determine the morphological and biochemical changes of the lower limb soleus and vastus lateralis muscles following 60 days of head-down tilt bed rest in women with and without exercise countermeasure using molecular biomarkers monitoring functional cell compartments. Muscle biopsies were taken before (pre) and after bed rest (post) from a bed rest-only and a bed rest exercise group (n = 8, each). NOS1 and NOS3/PECAM, markers of myofibre 'activity' and capillary density, and MuRF1 (E3 ubiquitin-ligase), a marker of proteolysis, were documented by confocal immunofluorescence and immunoblot analyses. Morphometrical parameters (myofibre cross-sectional area, type I/II distribution) were largely preserved in muscles from the exercise group with a robust trend for type II hypertrophy in vastus lateralis. In the bed rest-only group, the relative NOS1 immunostaining intensity was decreased at type I and II myofibre membranes, while the bed rest plus exercise group compensated for this loss particularly in soleus. In the microvascular network, NOS3 expression and the capillary-to-fibre ratio were both increased in the exercise group. Elevated MuRF1 immunosignals found in subgroups of atrophic myofibres probably reflected accelerated proteolysis. Immunoblots revealed overexpression of the MuRF1 protein in the soleus of the bed rest-only group (> 35% vs. pre). We conclude that exercise countermeasure during bed rest affected both NOS/NO signalling and proteolysis in female skeletal muscle. Maintenance of NO signalling mechanisms and normal protein turnover by exercise countermeasure may be crucial steps to attenuate human skeletal muscle atrophy and to maintain cell function following chronic disuse.     

Cachexia in the non-obese diabetic mouse is associated with CD4+ T-cell lymphopenia

One of the long-term consequences of Type I diabetes is weight loss with muscle atrophy, the hallmark phenotype of cachexia. A number of disorders that result in cachexia are associated with immune deficiency. However, whether immune deficiency is a cause or an effect of cachexia is not known. This study examines the non-obese diabetic mouse, the mouse model for spontaneous Type I diabetes, as a potential model to study lymphopenia in cachexia, and to determine whether lymphopenia plays a role in the development of cachexia. The muscle atrophy seen in patients with Type I diabetes involves active protein degradation by activation of the ubiquitin-proteasome pathway, indicating cachexia. Evidence of cachexia in the non-obese diabetic mouse was determined by measuring skeletal muscle atrophy, activation of the ubiquitin-proteasome pathway, and apoptosis, a state also described in some models of cachexia. CD4+ T-cell subset lymphopenia was measured in wasting and non-wasting diabetic mice. Our data show that the mechanism of wasting in diabetic mice involves muscle atrophy, a significant increase in ubiquitin conjugation, and upregulation of the ubiquitin ligases, muscle RING finger 1 (MuRF1) and muscle atrophy F box/atrogin-1 (MAFbx), indicating cachexia. Moreover, fragmentation of DNA isolated from atrophied muscle tissue indicates apoptosis. While CD4+ T-cell lymphopenia is evident in all diabetic mice, CD4+ T cells that express a very low density of CD44 were significantly lost in wasting, but not non-wasting, diabetic mice. These data suggest that CD4+ T-cell subsets are not equally susceptible to cachexia-associated lymphopenia in diabetic mice.