支鏈氨基酸對(duì)模擬失重大鼠肌萎縮的防護(hù)作用

1、支鏈氨基酸對(duì)模擬失重大鼠肌萎縮的干預(yù)作用1李紅毅，白樹民，黃賤英，韓曉龍，朱德兵，雷浪偉，陳樸（中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心，航天醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，航天營(yíng)養(yǎng)與食品工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100094）摘要：目的觀察支鏈氨基酸（BCAA）對(duì)模擬失重條件下大鼠肌萎縮的干預(yù)效果。方法尾部懸吊法建立模擬失重模型，SD雄性大鼠隨機(jī)分為地面對(duì)照組（GC組）、尾吊對(duì)照組（TC組）及尾吊支鏈氨基酸干預(yù)組（TBI組），GC組和TBI組經(jīng)人工灌胃的方式分別

2、給予對(duì)應(yīng)劑量的純凈水和支鏈氨基酸溶液，飼養(yǎng)4周后取血和比目魚肌，按相關(guān)方法測(cè)定其相關(guān)各項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果與GC組比較，TC組大鼠比目魚?。⊿OL）濕重和濕重體質(zhì)量比均顯著減少（P0.01），血清BUN、Ub水平顯著升高（P0.05），IGF1、TESTO、SOD、GSHPx水平顯著降低（P0.05），Atrogin1蛋白表達(dá)水平增加32%。與TC組比較，TBI組大鼠SOL的濕重和濕重體質(zhì)量比均顯著增加（P0.01）；血清IGF1、TESTO、

3、Ub均增加，其中TESTO水平增加顯著（P0.05），BUN水平減小，血清SOD、GSHPx活力水平均顯著增加（P0.05）；Atrogin1蛋白表達(dá)水平顯著減?。≒0.05）。結(jié)論BCAA可能通過刺激體內(nèi)的合成代謝激素的分泌、提高體內(nèi)抗氧化能力以及抑制Atrogin1蛋白表達(dá)等機(jī)制，在一定程度上促進(jìn)骨骼肌蛋白的合成，抑制骨骼肌蛋白的分解，從而減輕尾吊條件導(dǎo)致的肌萎縮。關(guān)鍵詞：支鏈氨基酸；模擬失重；肌萎縮；干預(yù)作用中圖分類號(hào)：［單擊此處

4、鍵入中圖分類號(hào)］文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：THEPROTECTIVEEFFECTSOFBRANCHEDCHAINAMINOACIDONMUSCLEATROPHYINWEIGHTLESSNESSSIMULATEDRATSLIHONGYI，BAISHUMIN，HUANGJIANYINGHANXIAOLONGZHUDEBING，LEILANGWEI，CHENPU（ChineseAstronautResearchTrainingCenter，St

5、ateKeyLabofSpaceMedicineFundamentalsApplication，KeyLabatyofSpaceNutritionFoodEngineeringBeijing100094China）ABSTRACT：ObjectiveToinvestigatetheprotectiveeffectsofbranchedchainaminoacid（BCAA）onmuscleatrophyinweightlessnesss

6、imulatedrats.MethodsWeightlessnesswassimulatedbytailsuspendedmodelinrats.SDratswereromlydividedinto3groups:groundcontrolgroup(GC)tailsuspendedcontrolgroup(TC)tailsuspendedBCAAinterventiongroups(TBI).Theyweresuccessivelyf

7、edwithnmaldiets、purewaterBCAAsolutionviaintragastricadministration.ThebiochemicalindicesofserumSOLweredetectedafter4weeks.ResultsComparedwithGCgrouptheratsmusclewetweight(MWW)ofSOLtheratioofMWWtobodyweightweresignificant

8、lydecreased(P0.01)thelevelofBUNUbinserumweresignificantlyincreased（P0.05），thelevelofIGF1、TESTO、SOD、GSHPxinserumweresignificantlydecreased（P0.05）theexpressionofatrogin1proteininSOLdecreasedby32%inTCgroup.ComparedwithTCgro

9、upmusclewetweight(MWW)ofSOLtheratioofMWWtobodyweightweresignificantlyincreased(P0.01)inTBIgroup，thesametendencywasobservedontheserumlevelofIGF1、TESTO、Ub，particularlyfTESTO(P0.05)，theserumBUNwasdecreased，thelevelofSODGSHP

10、xwereincreasedsignificantly(P0.05），theexpressionofatrogin1proteininSOLdecreasedinTBIgroups（P0.05）.ConclusionBCAAmaypromotethesynthesisbutinhibitthebreakdownofSOLproteintosomeextent，ultimatelytolessenSOLatrophyintailsuspe

11、nded收稿日期20140610基金項(xiàng)目中國(guó)載人航天工程基金資助項(xiàng)目（No.92110HY4）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.81202612）作者簡(jiǎn)介李紅毅（1979），男，碩士研究生。從事航天營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。研究表明，航天員長(zhǎng)期處于失重狀態(tài)下，肌肉蛋白代謝會(huì)發(fā)生明顯變化，從而最終導(dǎo)致肌萎縮[1]。若無有效對(duì)干預(yù)措施，肌萎縮將嚴(yán)重影響航天員的工作效率和適應(yīng)能力。因此干預(yù)失重性肌萎縮始終是國(guó)內(nèi)外航天醫(yī)學(xué)工作者關(guān)注的重點(diǎn)之一。近年來以支鏈氨

12、基酸(branchedchainaminoacid，BCAA）為原料的功能食品成為國(guó)內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)。支鏈氨基酸是對(duì)亮氨酸(（leucine，Leu)、異亮氨酸(Isoleucine，Ile)與纈氨酸(Valine，Va1)的統(tǒng)稱，其結(jié)構(gòu)相似，碳鏈中都有分支，是機(jī)體不能合成而由食物蛋白提供的三種必需氨基酸，BCAA主要在肌肉中代謝，是長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)參與供能的重要氨基酸[2]。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究表明：補(bǔ)充BCAA能促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成，防止蛋白

13、質(zhì)的降解；關(guān)于支鏈氨基酸對(duì)失重肌萎縮干預(yù)作用的研究，NASA曾以營(yíng)養(yǎng)素補(bǔ)充劑應(yīng)用于航天員[3]，但國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用支鏈氨基酸作為營(yíng)養(yǎng)干預(yù)措施，觀察其對(duì)模擬失重大鼠肌肉萎縮的干預(yù)效果，并探討其可能的作用機(jī)制，從而為失重性肌萎縮營(yíng)養(yǎng)干預(yù)措施的制定提供新的線索。1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組健康雄性SD大鼠（北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心），8周齡，體質(zhì)量(1455)g，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后按體質(zhì)量隨機(jī)分為地面對(duì)照組（GC）、尾吊對(duì)照組（

14、TC）、尾吊支鏈氨基酸干預(yù)組（TBI），每組10只大鼠。1.2動(dòng)物飼養(yǎng)大鼠飼養(yǎng)于中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心SPF級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室的不銹鋼籠內(nèi)，每籠1只，室溫（20～24）℃，人工控制室內(nèi)照明，晝夜周期12h12h。GC組和TC組大鼠每天自由進(jìn)食清潔級(jí)普通顆粒飼料（軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，批號(hào)201006020），同時(shí)灌胃1ml(kgbw)的純凈水，TBI組同GC組和TC組，同時(shí)灌胃相應(yīng)劑量1.6ml(kgbw)的支鏈氨基酸溶液（三種支鏈氨基

15、酸的比例（mol）為L(zhǎng)eu:Ile:Val=2:1:1）。TC組和TBI組按陳杰等的方法進(jìn)行尾部懸吊[4]，連續(xù)懸吊28d。全部大鼠每5d稱量一次體質(zhì)量，根據(jù)體質(zhì)量結(jié)果及時(shí)調(diào)整灌胃量。1.3取材及處理實(shí)驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天，禁食8h后斷頭取血，分離血清，置于70℃冰箱待測(cè)；斷頭采血后迅速取左后肢比目魚肌(soleus，SOL)稱重，后置于2ml凍存管中于液氮中冷凍保存。1.4測(cè)定指標(biāo)及方法每組每只大鼠平均每日攝食量和體質(zhì)量（bodyweight，

16、BW）采用稱重法計(jì)算；比目魚肌濕重（soleusmusclewetweight，MWW）采用電子分析天平稱量，并計(jì)算濕重體質(zhì)量比（MWWBW）；血清尿素氮（bloodureanitrogen，BUN）采用二乙酰肟比色法進(jìn)行測(cè)定；超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）活力采用黃嘌呤氧化酶法；谷胱甘肽過氧化物酶（glutathioneperoxidase，GSHPx）活力采用二硫代二硝基苯甲酸（DTNB）直接法；泛

17、素（ubiquitin，Ub）、胰島素樣生長(zhǎng)因子1（insulinlikegrowthfact1IGF1）、睪酮（testosterone，TESTO）均采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定；比目魚肌中atrogin1蛋白表達(dá)采用Westernblot法測(cè)定。1.5主要試劑與儀器支鏈氨基酸（北京惠康源生物科技有限公司），酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定試劑盒（美國(guó)Rapidbio公司），SOD和GSHPx活性測(cè)定試劑盒（南京建成生物工程研究所），atrogin1抗

18、體（美國(guó)ECMbioscience公司），二抗（美國(guó)SantaCruz公司）；MULTISKANMK3型全自動(dòng)多功能酶標(biāo)儀（美國(guó)Thermo公司），日本島津CL770型生化分析儀，UV2000型紫外可見分光光度計(jì)（上海尤尼柯科學(xué)儀器有限公司），BT124S型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）。1.6數(shù)據(jù)處理采用SPSS13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，組間差異采用LSD檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)以均值標(biāo)準(zhǔn)差（s）表示，x檢驗(yàn)水準(zhǔn)為P0.05。2

19、結(jié)果2.1體質(zhì)量及比目魚肌濕重的變化表1大鼠體質(zhì)量及比目魚肌濕重變化(s，n=10)x組別攝食量（gd）體質(zhì)量（g）比目魚肌濕重(mg)濕重體質(zhì)量比（mgg）GC26.284.81302.0022.61132.5612.480.440.02TC19.864.05234.5018.3962.405.680.270.01TBI21.354.63252.3813.47#87.706.20##0.350.02##與GC組比較：P0.01；與TC