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研究目的: 本研究利用分化的C2C12肌管作为细胞模型,探讨电刺激模拟运动与谷氨酰胺补充对C2C12肌管蛋白质含量及mTOR通路的影响,进一步探明谷氨酰胺补充与蛋白质代谢之间的关系,以及为运动实践中补充谷氨酰胺提高运动成绩提供新的依据。 研究方法: 以小鼠骨骼肌肌母细胞(C2C12)为研究对象,细胞分化5天后,给予不同浓度谷氨酰胺(0、2、4、6、8、10、12、16、20mmol/L)孵育48小时,收样检测肌管中蛋白含量,确定谷氨酰胺的补充浓度。 细胞分化5天后,谷氨酰胺孵育48小时,再以15V,30ms,3Hz的强度进行90min的一次性电刺激。实验分四个大组,分别为对照组(C),单独谷氨酰胺组(G),单独电刺激组(E),谷氨酰胺加电刺激组(G+E)。施加电刺激的肌管分别在电刺激后0,6,18,24小时收样。因此,E组和G+E组又分为E0组,E6组,E18组,E24组和G+E0组,G+E6组,G+E18组,G+E24组。BCA法测定各组肌管蛋白含量:RT-PCR法测定各组mTORmRNA表达最及其下游因子S6K1mRNA表达量。 研究结果: (1)G0组、G2组C2C12肌管总蛋白含量极显著低于G4组(正常培养组)(P<0.01),G10组C2C12肌管总蛋白含量极显著高于G4组(P<0.01)。 (2)与C组蛋白含量相比,G组、E18组、E24组均极显著升高(P<0.01),E6组极显著下降(P<0.05)。G+E组各收样时间点的蛋白含量变化趋势与E组相似,但整体水平上升,且G+E6组的蛋白含量显著高于E6组(P<0.05)。 (3)与C组mTOR的mRNA相对表达率相比,G组显著升高(P<0.05),E18组极显著升高(P<0.01);与E0组mTOR的mRNA相对表达率相比,E6组显著升高(P<0.05),E18组极显著升高(P<0.01)。G+E组与E组相比,mTORmRNA相对表达率大体趋势相同,先上升后下降,但E组在电刺激后18小时达到高峰,而G+E组在电刺激后6小时达到高峰。 (4)与C组S6K1mRNA相对表达率相比,G组极显著升高(P<0.01),E6组显著升高(P<0.05);与E0组S6K1mRNA相对表达率相比,E6组极显著高(P<0.01),E18组显著升高(P<0.05)。G+E组与E组相比,S6K1mRNA相对表达率大体趋势相同,先上升后下降,但整体表达水平上升。此外,G+E中各组与G组相比,均无显著差异(P>0.05)。 结论: (1)单独补充谷氨酰胺或单独电刺激后,C2C12肌管的蛋白含量、mTORmRNA和S6K1mRNA相对表达率均显著升高。推测补充谷氨酰胺可能通过mTOR通路促进C2C12肌管蛋白合成,增加蛋白含量;电刺激后mTOR通路的激活有利于电刺激后蛋白含量上升及肌管恢复。 (2)单独电刺激后,C2C12肌管mTORmRNA相对表达率在电刺激后6小时达高峰,而S6K1mRNA相对表达率在电刺激后18小时达高峰。可见mTOR通路中mTORmRNA表达和S6K1mRNA表达在时间上不同步。 (3)谷氨酰胺与电刺激共同作用后,C2C12肌管蛋白含量进一步升高、mTORmRNA相对表达率提前出现高峰、S6K1mRNA相对表达率稳定处于高水平。提示谷氨酰胺与电刺激共同作用通过mTOR通路进一步影响肌管的蛋白含量。