短期高原暴露誘導人體骨骼肌萎縮分子調控機制的研究.pdf

1、目的：通過短期高原暴露誘導健康受試者骨骼肌萎縮，構建其全基因組mRNA表達譜；通過生物信息學技術對高原誘導人體骨骼肌萎縮分子調控機制進行探討，為今后肌肉調控通路研究提供數(shù)據(jù)基礎。
　　方法：本研究招募健康世居平原男性受試者10人，赴海拔3700米自然高原（拉薩）暴露11天，期間受試者進行正常的日?；顒樱y(tǒng)一飲食，食量自由控制。分別在高原暴露前、后，使用雙能X線吸收測量法（DEXA）測試肌肉和脂肪含量；磁共振掃描（MRI）測量大腿肌

2、肉橫截面積。肌肉活檢取股外側肌中部肌肉，進行全基因組mRNA表達譜基因芯片掃描；通過實時熒光定量PCR驗證芯片數(shù)據(jù)測試質量。使用生物信息學方法對高原暴露引起的差異表達基因進行功能注釋、關鍵調控通路分析、轉錄因子預測和參與調控的蛋白激酶預測。
　　結果：受試者體重由高原暴露前73.2±9.7kg下降至71.0±9.2kg（P＜0.01），肌肉總量由58.1±7.1kg下降至57.1±7.1kg（P＜0.01）和脂肪總量由12.0±4

3、.4kg下降至11.2±4.0kg（P＜0.05)；大腿肌肉橫截面積由159.7±18.4cm2下降至154.5±18.2cm2（P＜0.01）。全基因組mRNA表達譜分析共發(fā)現(xiàn)904個基因表達出現(xiàn)顯著性差異（BH調整P值＜0.05），其中上調基因578個，下調基因326個。研究發(fā)現(xiàn)泛素介導的蛋白水解通路、肌動蛋白細胞骨骼的調控通路和PI3K-AKT等與肌肉蛋白合成及分解相關的通路出現(xiàn)明顯的促進蛋白分分解的調控變化。同時，與肌肉體積調控

4、相關的基因如MuRF1、MAFbx、Myostatin、GSK3β和FOXO等的表達均呈現(xiàn)誘導骨骼肌萎縮的趨勢。轉錄因子預測表明SMAD2、SMAD3、E2F4、CUX1等可能是調控本研究中基因表達變化的轉錄因子。
　　結論：海拔3700米高原暴露11天可以導致人體骨骼肌明顯萎縮，泛素介導的蛋白水解通路、肌動蛋白細胞骨骼的調控通路和PI3K-AKT等與肌肉蛋白合成及分解相關的通路及MuRF1、MAFbx、Myostatin、GSK