NOS在骨骼肌萎縮中的作用.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，我國(guó)的航天事業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在太空中工作及太空行走的時(shí)間必然越來(lái)越長(zhǎng)。然而，太空微重力環(huán)境會(huì)造成航天員肌肉萎縮，導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)及功能異常，不僅影響航天員的飛行時(shí)間和工作效率,而且還會(huì)影響航天員返回地面后的活動(dòng)能力。盡管大量研究揭示了失重性肌萎縮的形成機(jī)制,但仍未發(fā)現(xiàn)有效的對(duì)抗措施。因此,探討失重性肌萎縮形成的分子機(jī)制仍然是該領(lǐng)域的熱門(mén)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(guò)程。人體N

2、O的主要來(lái)源是骨骼肌，NO可以調(diào)節(jié)骨骼肌的收縮功能，可能在肌肉萎縮中起著重要的調(diào)節(jié)作用。一氧化氮合酶(NOS)是催化NO合成的關(guān)鍵酶，由于人體內(nèi)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(dá)與活性，還與NOS在細(xì)胞內(nèi)的定位密切相關(guān)。我們認(rèn)為NOS/NO參與肌肉的蛋白代謝過(guò)程，通過(guò)調(diào)節(jié)肌肉中NOS/NO的表達(dá)及活性可能影響去負(fù)荷所致的肌肉萎縮。研究NOS/NO變化與骨骼肌萎縮的關(guān)系，對(duì)于尋找失重性肌萎縮的有效對(duì)抗措施

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

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

5、的表達(dá)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(yú)肌拉伸負(fù)荷后，去負(fù)荷后calpain表達(dá)及活性的增加明顯被抑制，同時(shí)，desmin降解的增加也被有效抑制。
　　3．模擬失重及拉伸負(fù)荷對(duì)肌纖維內(nèi)Ca2+濃度的影響。通過(guò)激光掃描共聚焦顯微鏡觀察肌纖維內(nèi)Ca2+濃度發(fā)現(xiàn)：去負(fù)荷導(dǎo)致的萎縮比目魚(yú)肌肌纖維內(nèi)Ca2+濃度明顯高于對(duì)照組，且加入caffeine后Ca2+瞬變峰值顯著高于對(duì)照組；去負(fù)

6、荷加拉伸組肌纖維內(nèi)Ca2+濃度低于單純?nèi)ヘ?fù)荷組，提示拉伸負(fù)荷可以抑制去負(fù)荷導(dǎo)致的肌纖維內(nèi)Ca2+濃度的升高，同時(shí)抑制了去負(fù)荷肌肉對(duì)caffeine敏感性的增加。
　　4．模擬失重及拉伸負(fù)荷對(duì)肌纖維雷諾啶受體穩(wěn)定性及開(kāi)放機(jī)率的影響。鈣火花是肌質(zhì)網(wǎng)的局部鈣釋放事件，由單個(gè)鈣釋放通道開(kāi)放形成。鈣火花的特征可以反映肌質(zhì)網(wǎng)雷諾啶鈣釋放通道的穩(wěn)定性及開(kāi)放機(jī)率。通過(guò)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(fù)荷使肌纖維鈣火花的數(shù)量及頻率均增加

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