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目的:探讨预防性电针干预的最佳阶段,研究预防性电针干预对增龄衰老所致SD大鼠增龄性骨骼肌萎缩的作用及其对IGF-1/AKT通路的影响,以期为增龄性骨骼肌萎缩的临床防治提供新的手段。研究目的主要包括:(1)观察预防性电针干预延缓增龄衰老所致的增龄性骨骼肌萎缩的效果及最佳干预阶段;(2)探讨预防性电针干预SD大鼠对胰岛素生长因子IGF-1/AKT信号通路及与IGF-1/AKT信号相关的骨骼肌再生的影响。(3)研究不同阶段预防性电针干预对IGF-1/AKT信号通路的作用关系;(4)研究预防性电针对不同月龄SD大鼠的骨骼肌IGF-1mRNA的表达及肌肉特异性miRNA的调节,探讨基于IGF-1/AKT通路的预防性电针分子生物学机制。 方法:研究采用自然增龄运动衰减建立了14MC和16MC的SD大鼠增龄性骨骼肌萎缩模型。以低频电针作为干预手段,分别针对8月龄正常(8MN) SD大鼠连续预防性治疗6个月和8个月。主要检测:(1)肌肉重量:取腓肠肌和比目鱼肌分别进行肌肉重量及肌肉湿重/体重比较;(2)骨骼肌组织和血液生化指标:血清、比目鱼肌组织SOD和MDA值检测;(3)骨骼肌组织切片:腓肠肌HE染色,观察其病理形态;(4)骨骼肌信号蛋白检测:采用Western blot检测与骨骼肌蛋白合成相关的信号蛋白,包括AKT、P-AKT、mTOR、p-mTOR、p70S6K、p-p70S6KK;与蛋白降解相关信号蛋白,包括p-FoxO、FoxO1、MuRF-1、Atrogin-1;与骨骼肌再生相关信号蛋白,包括MyoD、Myogenin、eMyHC;与骨骼肌抑制再生相关信号蛋白,包括Myostatin、CCN1、TGFβ、p-smad2、p-smad3、smad2/3;(5) mRNA检测:采用Real-time PCR的方法检测mRNA:骨骼肌中胰岛素生长因子IGF-1;(6)肌肉特异性miRNA检测:采用Real-time PCR检测肌肉特异性miRNA,包括miRNA-1、miRNA-206。 结果:(1)肌肉重量:预防性电针干预显著提高骨骼肌质量,16MC组、14MC组比目鱼肌的肌肉湿重/体重比值比8MN均明显下降;14MEA6、16MEA6维SD大鼠腓肠肌的肌肉湿重/体重比值显著升高(P<0.01,14MEA6 vs14MC)。(2)骨骼肌组织和血液生化指标:预防性电针干预提高机体抗氧化能力,减少自由基的损伤,16MEA6骨骼肌SOD活力明显上升(P<0.05,16MEA6 vs16MC),14MEA6骨骼肌MDA值明显下降(P<0.05,14MEA6 vs14MC);14MEA6血清SOD活力显著上升(P<0.01,14MEA6 vs14MC),14 MEA6血清MDA值明显下降(P<0.05,14 MEA6 vs14MC)。 (3)HE染色、光镜观察:14MC组、16MC出现肌纤维圆形化、细胞核中心化和肌纤维小角化现象,微观形态异常变化计数统计14MC组和16MC组骨骼肌均出现了肌纤维圆形化(100%)、细胞核中心化(100%)和肌纤维小角化(100%)退行性、萎缩性异常改变。骨骼肌横截面积测定显著下降。电针预防性干预的14MEA6、16MEA6组细胞核中心化、肌纤维小角化变少,骨骼肌横截面积显著升高。 (4)Western blot检测:①预防性电针首先通过AKT或磷酸化AKT表达上调,活化了p70S6K促进骨骼肌蛋白合成翻译。14MEA6组的P-AKT和p-p70S6K值明显上升(P<0.05,vs8MN);16MEA8的AKT、p70S6K和p-p70S6K值明显上升(P<0.05,16MEA8 vs16MC);16 MEA6 AKT值显著上升(P<0.01,16MEA6 vs16MC);p-p70S6K值明显上升(P<0.05,16MEA6 vs16MC)。②预防性电针通过IGF-1/AKT诱导生肌调节因子MyoD、Myogenin、eMyHC上调,出现卫星细胞增殖、分化和肌管融合各阶段的表现。14MEA6组MyoD值明显上升(P<0.05,14 MEA6 vs14MC);16MEA6组MyoD值显著上升(P<0.01,16MEA6 vs16MC),16MEA8组MyoD值明显上升(P<0.05,16MEA8 vs16MC),14MEA6组Myogenin值明显上升(P<0.05,vs14MC),14MEA6组eMyHC值明显上升(P<0.05,vs14MC)。③预防性电针通过上调磷酸化Smad3来降低Myostatin的表达,组织其抑制MyoD完成成肌纤维的转化。14MEA6组p-smad3值明显下降(p<0.05,14MEA6 vs8MN);16MEA6组p-smad3值明显下降(P<0.05,16MEA6 vs8MN),16MEA8组 p-smad3值明显下降(P<0.05,16MEA8 vs8MN)。 (5)预防性电针干预后骨骼肌IGF-1mRNA持续表达升高:14 MEA6、16MEA6和16MEA8骨骼肌IGF-1mRNA表达明显增加(P<0.05,14 MEA6,16MEA6,16MEA8vs8MN);16MEA6骨骼肌IGF-1mRNA表达明显增加(P<0.05,16MEA6 vs16MC);特异性miRNA-1和miRNA-205也持续表达升高:14MEA6,16MEA6和16MEA8miR-1表达均明显升高(P<0.05,14MEA6,16MEA6,16MEA8 vs8MN);14MEA6、16MEA6和16MEA8组mRE-206表达均明显升高(P<0.05,14MEA6,16MEA6,16MEA8 vs8MN)。 结论:(1)14月龄SD雄性大鼠已有衰老迹象且预防性电针干预能够减缓增龄所致的大鼠骨骼肌萎缩; (2)预防性电针干预增龄性大鼠骨骼肌萎缩的较佳月龄为8月龄,较佳干预周期为6个月; (3)预防性电针干预减缓增龄性大鼠骨骼肌萎缩与IGF-1/AKT通路有关,并促进了骨骼肌蛋白合成、卫星细胞的增殖和分化; (4)预防性电针干预减缓增龄性大鼠骨骼肌萎缩的机制可能与骨骼肌特异性miRNA有关,表现为miRNA-1和miRNA-206的表达增加。