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亚精胺是一种天然存在的多胺化合物,在干大豆、茶叶、蘑菇、鸡肝和奶酪中有较高的含量。亚精胺参与了机体DNA转录、细胞增殖与分化、自噬等生物过程,发挥了重要功能。研究发现,日粮中添加亚精胺通过激活细胞自噬缓解胶原蛋白Ⅵ基因缺陷和D-半乳糖诱导的肌肉萎缩。然而,亚精胺对健康骨骼肌生长发育的影响尚不清楚。本研究以健康成年小鼠为模型,探究腹腔注射亚精胺对骨骼肌生长发育及卫星细胞激活的影响及其机制。1腹腔注射亚精胺对小鼠骨骼肌生长的影响选取成年健康C57/BL小鼠12只,随机分为对照组和实验组。对照组注射生理盐水,实验组注射100 mg/kg亚精胺,隔天连续注射4周。采样前禁食8小时并记录体重,麻醉后采集血液和腓肠肌。结果表明:亚精胺处理后小鼠体重显著下降(P<0.05),血浆中亚精胺含量显著升高(P<0.05)。血液生化指标显示:葡萄糖、尿素氮、乳酸脱氩酶含量显著升高(P<0.05),甘油三酯含量显著降低(P<0.05),肌酸激酶含量未发生变化。亚精胺处理后,小鼠腓肠肌重显著降低。腓肠肌冰冻切片免疫荧光染色发现,亚精胺组肌纤维横截面积显著降低(P<0.05)。电镜观察到亚精胺可以增加肌肉明带(Ⅰ带)的长度,但减少暗带(A带)长度。Western Blot结果显示,Ⅰ型、Ⅱ型肌球蛋白重链(Myosin heavy chain,MyHC)蛋白表达量均显著降低(P<0.05),MyHC-Ⅱa基因表达量显著降低(P<0.05)。2亚精胺对小鼠骨骼肌卫星细胞激活的影响成年动物中,肌肉的生长主要取决于蛋白的合成与降解。亚精胺处理后未影响到哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的表达,说明肌肉蛋白合成未受到影响。肌肉萎缩主要是因为肌纤维中蛋白减少所导致,泛素蛋白酶系统和自噬溶酶体系统是蛋白降解的两个主要因素。亚精胺处理后,Atrogin-1、MuRF-1、Atg7、LC3B基因和蛋白表达量显著升高。免疫荧光显示,亚精胺处理后MuRF-1在肌纤维胞浆中大量表达,LC3B在细胞核中分布。Pax7和MyoD是卫星细胞特有的marker,免疫荧光定位LC3B在卫星细胞中的分布发现,亚精胺处理后LC3B+/Pax7+和LC3B+/MyoD+的含量高于对照组。Pax7、Myf5、MyoD、MyoG的基因和蛋白表达量也显著升高。为了检测MSTN受体ACVRⅡB在骨骼肌中的分布,分离出单根肌纤维后用干细胞表面marker CD34定位卫星细胞。结果发现,ACVRⅡB只在卫星细胞上表达,未在肌纤维上发现。此外,亚精胺处理后显著减少了 ACVRⅡB基因和蛋白的表达(P<0.05),其下游磷酸化Smad2/3表达量也显著下调(P<0.05)。3亚精胺对ACVRⅡB和成肌基因转录的影响亚精胺是组蛋白乙酰转移酶抑制剂,它可以抑制组蛋白乙酰转移酶EP300的表达(P<0.05)。高效液相检测血浆中的多胺含量发现,亚精胺的含量显著升高(P<0.05)。在果蝇和人类中发现,组蛋白H3第56位赖氨酸残基可以被EP300乙酰化。ChIP结果显示,亚精胺显著降低了小鼠肌肉H3K56ac在ACVRⅡB启动子区域的富集度(P<0.05),ACVRⅡB 的 mRNA 水平显著降低。我们用 JASPAR(http://jaspar.genereg.net)预测了 MSTN下游转录因子Smad3在成肌基因上的结合位点,结果发现,亚精胺处理后,Smad3在Myf5(P<0.01)和MyoD(P<0.01)启动子区域的富集度极显著降低。