NOS在骨骼肌萎縮中的作用.pdf

1、隨著科技的進步，我國的航天事業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，在太空中工作及太空行走的時間必然越來越長。然而，太空微重力環(huán)境會造成航天員肌肉萎縮，導致肌纖維結構及功能異常，不僅影響航天員的飛行時間和工作效率,而且還會影響航天員返回地面后的活動能力。盡管大量研究揭示了失重性肌萎縮的形成機制,但仍未發(fā)現(xiàn)有效的對抗措施。因此,探討失重性肌萎縮形成的分子機制仍然是該領域的熱門課題。
　　一氧化氮(NO)是一種多功能分子，參與人體的許多生理過程。人體N

2、O的主要來源是骨骼肌，NO可以調節(jié)骨骼肌的收縮功能，可能在肌肉萎縮中起著重要的調節(jié)作用。一氧化氮合酶(NOS)是催化NO合成的關鍵酶，由于人體內NO的半衰期很短且作用范圍較小，因此，NO的功能不僅依賴于NOS表達與活性，還與NOS在細胞內的定位密切相關。我們認為NOS/NO參與肌肉的蛋白代謝過程，通過調節(jié)肌肉中NOS/NO的表達及活性可能影響去負荷所致的肌肉萎縮。研究NOS/NO變化與骨骼肌萎縮的關系，對于尋找失重性肌萎縮的有效對抗措施

3、有重要的現(xiàn)實意義。
　　本研究通過整體和離體骨骼肌實驗，觀察不同條件下萎縮肌肉的形態(tài)變化，以及不同去負荷條件下的骨骼肌肌纖維損傷狀況。利用WesternBlot及CaseinZymography等檢測技術，探討不同刺激條件下比目魚肌nNOS、calpain1、2與calpastatin及L-Ca2+通道的表達，及不同條件下比目魚肌calpain1、2的活性變化規(guī)律。并對比目魚肌細胞內[Ca2+]i（單纖維）變化及肌質網(wǎng)鈣釋放通道的

4、功能進行了研究。本研究主要結果如下：
　　1．拉伸負荷抑制去負荷所致的骨骼肌肌纖維nNOS表達及活性的降低。尾部懸吊模擬失重大鼠比目魚肌由于去負荷發(fā)生明顯萎縮，其nNOS表達及活性均顯著降低，在去負荷過程中給予比目魚肌拉伸負荷后，nNOS表達及活性的降低趨勢被抑制。
　　2．拉伸負荷抑制去負荷所致的骨骼肌肌纖維calpain表達及活性的增加，進而抑制desmin等骨架蛋白降解的增加。去負荷后大鼠比目魚肌肌纖維中calpain

5、的表達及活性均顯著增加，而其作用底物desmin等的非生理性降解隨之增加；給予模擬失重大鼠比目魚肌拉伸負荷后，去負荷后calpain表達及活性的增加明顯被抑制，同時，desmin降解的增加也被有效抑制。
　　3．模擬失重及拉伸負荷對肌纖維內Ca2+濃度的影響。通過激光掃描共聚焦顯微鏡觀察肌纖維內Ca2+濃度發(fā)現(xiàn)：去負荷導致的萎縮比目魚肌肌纖維內Ca2+濃度明顯高于對照組，且加入caffeine后Ca2+瞬變峰值顯著高于對照組；去負

6、荷加拉伸組肌纖維內Ca2+濃度低于單純去負荷組，提示拉伸負荷可以抑制去負荷導致的肌纖維內Ca2+濃度的升高，同時抑制了去負荷肌肉對caffeine敏感性的增加。
　　4．模擬失重及拉伸負荷對肌纖維雷諾啶受體穩(wěn)定性及開放機率的影響。鈣火花是肌質網(wǎng)的局部鈣釋放事件，由單個鈣釋放通道開放形成。鈣火花的特征可以反映肌質網(wǎng)雷諾啶鈣釋放通道的穩(wěn)定性及開放機率。通過激光掃描共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)模擬失重所致的去負荷使肌纖維鈣火花的數(shù)量及頻率均增加

7、，同時給予拉伸處理則阻止了上述增加。
　　5．拉伸保存去負荷所致萎縮比目魚肌Z線形態(tài)。去負荷可導致比目魚肌萎縮，同時造成肌肉超微結構尤其是Z線的破壞；適當拉伸比目魚肌可部分阻止去負荷導致的肌肉萎縮，保存肌肉的正常超微結構,并能防止Z線結構的損傷性改變。
　　綜上所述，大鼠比目魚肌在去負荷后出現(xiàn)一系列改變,包括nNOS表達及活性的降低、calpain表達及活性的增加、肌纖維內Ca2+濃度的增加以及肌纖維超微結構的退行性變，而在