电刺激干预对废用性肌萎缩大鼠线粒体生物合成和呼吸功能的影响

【摘要】：研究目的：本研究建立废用性肌萎缩大鼠模型,通过隔日和每日两种电刺激方式进行干预,观察萎缩后和不同刺激干预对骨骼肌线粒体生物合成和呼吸功能的影响,探讨其分子生理学适应机制。 研究方法：雄性SD大鼠,随机分成四组：安静组、萎缩组、隔日电刺激组、每日电刺激组,后三组大鼠用特制模具固定右侧下肢模拟废用性肌萎缩,其中两组在造模同时还需进行隔日和每日电刺激干预,训练三周后测定大鼠体重、腓肠肌和比目鱼肌的湿重体重比、萎缩腿最大肌力、平均肌力,实时定量PCR力’法测定肌球蛋白重链Ⅰ、Ⅱa、Ⅱx、Ⅱb型的基因表达,Western blot方法检查线粒体生物合成调控因子PGC-1α、线粒体蛋白COXⅣ的蛋白表达,提取骨骼肌线粒体测定态3、态4呼吸和呼吸控制比(RCR),以及骨骼肌内线粒体呼吸链副产物H2O2的含量。 研究结果：造模三周后,大鼠体重均有不同程度下降,萎缩组下降最明显。萎缩组、每日电刺激组下肢肌湿体重比、最大肌力、平均肌力下降幅度大,而隔日电刺激组下降降幅度小。萎缩三周Ⅰ型肌纤维减少,Ⅱa、Ⅱx、Ⅱb型肌纤维增多,萎缩组和电刺激组无明显差异。和安静组比较,萎缩组大鼠右侧下肢肌的PGC-1a、COXⅣ蛋白农达下降,通过电刺激干预后,两种蛋白表达上升,但未回到安静时水平,隔日电刺激组上升幅度大于每日电刺激组。R3、R4、RCR萎缩后下降,隔日电刺激组比萎缩组升高,每日电刺激组R3、R4比萎缩组升高,RCR和萎缩组一样。H20：每日电刺激组和萎缩组最多,其次是隔日电刺激组,最少的是安静组。 结论：1.废用性肌萎缩过程中PGC-1α蛋白、COXⅣ蛋白合成减少,RCR下降,线粒体生物合成和呼吸功能下降。2.通过电刺激十预能使PGC-1α蛋自、COXⅣ蛋白合成增多,RCR上升,增强线粒体生物合成和呼吸功能。3.和每日电刺激相比,隔日电刺激组PGC-1α蛋白、COXⅣ蛋白合成增多,RCR上升更明显,隔日电刺激更有效地预防了废用性肌萎缩。4.低水平的H2O2可以作为信号分子,激活细胞信号通路,促进骨骼肌蛋白合成,而电刺激量过大后细胞H2O2增多,高水平的H2O2对细胞起损伤作用,并不能有效预防废用性肌萎缩,而只有合适的电刺激量才能起到有效的预防作用。5.由于红白肌ATP消耗量不同,推测可通过改变PGC-1α和COXⅣ的活性,调节线粒体呼吸链中ATP合成量,从而调节肌纤维类型的转变。