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研究目的
本研究利用培养的C2C12作为细胞模型,探讨骨骼肌在电刺激强度相同,时间不同的情况下产生的活性氧与肌源性IL-6含量、基因表达及其与骨骼肌糖代谢之间的关系。
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,以45V,20ms,5Hz的强度进行电刺激。将C2C12细胞分为刺激组和对照组,对照组不刺激,刺激组根据电刺激时间不同又分为45min、60min、75min、90min和120min等5组。测定C2C12肌管内活性氧(ROS)、糖原含量、IL-6mRNA、葡萄糖转运载体4(GLUT4)mRNA的表达,以及C2C12细胞上清液中IL-6的含量。
研究结果
(1)C2C12细胞分化前三天蛋白总量呈上升趋势,且每一天蛋白总量变化与前一天相比有显著性差异,三天后蛋白总量变化开始趋于稳定,即合成量与分解量达到平衡,故选择分化5天细胞进行电刺激。
(2)电刺激分化五天的C2C12肌管,细胞内ROS生成增加(P＜0.01),峰值分别出现在刺激75min(P＜0.01)和120min(P＜0.01)。
(3)随电刺激时间延长,C2C12肌管中糖原含量逐渐减少,其中刺激120min与对照组糖原含量相比减少明显(P＜0.05)。
(4)随电刺激时间变化,C2C12肌管中IL-6mRNA表达增加(P＜0.05),峰值分别出现在刺激75min(P＜0.01)和120min(P＜0.05);且两组与电刺激90min组IL-6mRNA表达相比均有明显升高(P＜0.01)。
(5)以不同时间电刺激C2C12肌管,其上清液中IL-6浓度增加(P＜0.01),峰值分别出现在刺激75min(P＜0.01)和120min(P＜0.01)时;所有电刺激组IL-6浓度均明显高于对照组(P＜0.01),电刺激60min组、75min组和120min组的IL-6浓度与电刺激90min组相比有明显升高(P＜0.01)。
(6)随电刺激时间延长,C2C12肌管GLUT4mRNA表达的增加,峰值出现在电刺激75min(P＜0.05)和电刺激120min(P＜0.01)时,其中电刺激60min组、75min组和120min组GLUT4mRNA的表达与对照组相比明显升高(P＜0.05)。
结论
(1)以电刺激方式模拟运动时神经冲动,肌管在电刺激下产生的IL-6浓度变化呈“双峰曲线”,峰值分别出现在刺激75min和120min时,在电刺激下肌管中IL-6mRNA的表达也呈现与IL-6蛋白表达相似的规律,说明电刺激引起肌管IL-6蛋白变化可能与其转录的变化有关。
(2)电刺激可引起C2C12肌管糖原含量减少,GLUT4mRNA表达增加,且随着刺激时间的变化,GLUT4mRNlA表达变化趋势呈双峰曲线,峰值出现在电刺激75min和电刺激120min时,说明电刺激对细胞糖代谢产生了一定影响,并可改变葡萄糖代谢能力。其中GLUT4mRNA的变化规律与电刺激引起的肌管IL-6的变化规律相似,说明在电刺激模拟运动中神经冲动状态下,IL-6的变化与细胞能量代谢之间可能有一定联系。
(3)电刺激引起的C2C12肌管产生的活性氧的变化规律与电刺激引起的肌管IL-6蛋白含量和基因表达的变化规律一致,说明在电刺激模拟运动中神经冲动状态下,活性氧的产生与肌源性IL-6产生和释放相关,且可能是肌源性IL-6产生的一个原因。