Nrf2缺失加重地塞米松所致骨骼肌萎缩的机制研究

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研究目的:
  天然和人工合成糖皮质激素都是骨骼肌萎缩的有效诱导因子。长期使用糖皮质激素可能会导致肌肉萎缩等一系列严重的副作用,从而限制了糖皮质激素的临床应用。Nrf2通路在骨骼肌细胞抗炎、抗氧化应激、抗凋亡以及损伤后修复方面发挥着重要作用。但是,Nrf2通路在糖皮质激素导致肌肉萎缩分子机制方面是否发挥作用还不明确。因此,本研究的目的是确定Nrf2缺失是否会加重地塞米松所致的骨骼肌萎缩,并深入探索其潜在的作用机制,为防治糖皮质激素导致肌肉萎缩副作用提供实验基础和依据,为开发新的治疗内源性糖皮质激素升高相关的疾病治疗方法或新的无肌肉萎缩副作用的合成糖皮质激素,提供新的思路。
  研究方法:
  1.将12只小鼠随机分为2组:对照组(n=6),模型组(n=6)。依据体重模型组小鼠腹腔注射水溶性地塞米松25mg/kg/天,对照组注射相应的生理盐水作为对照。连续注射水溶性地塞米松或生理盐水7天后,将各组小鼠处死取材。
  2.六孔板中的C2C12细胞分化完成后,将模型组的培养基换成含1μmol/L地塞米松的分化培养基,对照组还是换成普通分化培养基,24小时后收取样本。
  3.进行以下实验:(1)HE染色观察各组小鼠肌肉形态学变化,比较肌肉横截面积;(2)qPCR法检测各组mRNA水平肌肉萎缩相关基因MuRF1及MAFbx和Nrf2的表达量;(3)WesternBlot法测定各组肌肉萎缩相关蛋白MuRF1及MAFbx的表达量。
  4.构建出Nrf2基因敲除的小鼠与Nrf2基因敲低的C2C12小鼠骨骼肌成肌细胞。在上述骨骼肌萎缩的模型中将基因敲除小鼠与正常小鼠和基因敲低的C2C12细胞与正常C2C12细胞比较肌肉萎缩情况及活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)水平,并在mRNA及蛋白水平检测MuRF1及MAFbx和Nrf2的表达量。
  研究结果:
  1.在动物模型中,发现模型组小鼠较对照组小鼠而言体重明显下降。HE染色显示模型组小鼠肌纤维横截面积减少。在mRNA水平及蛋白水平,模型组小鼠的肌肉萎缩相关基因MuRF1及MAFbx的表达量均高于对照组。
  2.在细胞模型中,发现模型组C2C12肌管细胞失去正常细胞形态,肌管横截面积明显缩小。在mRNA水平及蛋白水平,模型组细胞的肌肉萎缩相关基因MuRF1及MAFbx的表达量均高于对照组。
  3.在动物实验中,发现Nrf2基因敲除的小鼠较正常小鼠体重下降更为明显。HE染色显示基因敲除小鼠肌纤维横截面积减少更多,ROS含量更高。在mRNA水平及蛋白水平,基因敲除小鼠的肌肉萎缩相关基因MuRF1及MAFbx的表达量更高。
  4.在细胞实验中,发现Nrf2基因敲低的C2C12肌管细胞较正常C2C12肌管细胞肌管横截面积缩小更为明显,ROS含量更高。在mRNA水平及蛋白水平,Nrf2基因敲低的C2C12细胞的肌肉萎缩相关基因MuRF1及MAFbx的表达量更高。
  研究结论:
  研究结果表明,Nrf2基因的抑制会使得地塞米松诱导的肌肉萎缩更加严重,这可能是Nrf2途径受到抑制导致ROS水平升高从而导致了更加严重的肌肉萎缩的发生。Nrf2似乎可能是预防导致肌肉萎缩病理学和代谢有关变化所必需的。这为探索糖皮质激素导致肌肉萎缩潜在的作用机制及其相关治疗方法提供新的思路。
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