短期高原暴露誘導(dǎo)人體骨骼肌萎縮分子調(diào)控機制的研究.pdf

1、目的：通過短期高原暴露誘導(dǎo)健康受試者骨骼肌萎縮，構(gòu)建其全基因組mRNA表達(dá)譜；通過生物信息學(xué)技術(shù)對高原誘導(dǎo)人體骨骼肌萎縮分子調(diào)控機制進行探討，為今后肌肉調(diào)控通路研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　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常活動，統(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(cè)肌中部肌肉，進行全基因組mRNA表達(dá)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(zhì)量。使用生物信息學(xué)方法對高原暴露引起的差異表達(dá)基因進行功能注釋、關(guān)鍵調(diào)控通路分析、轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測和參與調(diào)控的蛋白激酶預(yù)測。
　　結(jié)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(dá)譜分析共發(fā)現(xiàn)904個基因表達(dá)出現(xiàn)顯著性差異（BH調(diào)整P值＜0.05），其中上調(diào)基因578個，下調(diào)基因326個。研究發(fā)現(xiàn)泛素介導(dǎo)的蛋白水解通路、肌動蛋白細(xì)胞骨骼的調(diào)控通路和PI3K-AKT等與肌肉蛋白合成及分解相關(guān)的通路出現(xiàn)明顯的促進蛋白分分解的調(diào)控變化。同時，與肌肉體積調(diào)控

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