基于Myostatin介导的信号通路调控细胞自噬探讨补元汤对COPD大鼠骨骼肌萎缩的干预效应及机制

Our previous research showed that Buyuan decoction can effectively reduce serum myostatin , TNF- α expression level ，increase the expression of serum leptin 、 prealbumin，Lee 's index and weight in COPD rats ,and Serum myostatin was positively correlated with TNF- α,But its exact mechanism has not been clarified. Recent research suggested that autophagy in skeletal muscle cells increased significantly , caused skeletal muscle atrophy in COPD microenvironment ,However, the signal pathway mediated by myostatin may regulate the autophagy of skeletal muscle cells. Therefore, we propose" Buyuan decoction may regulate skeletal muscle autophagy through signaling pathway mediated by myostatin ,to inhibit skeletal muscle atrophy "hypothesis. To confirm this hypothesis, This research plan to observe the change of Signal factors in signaling pathway mediated by myostatin、 expression levels of autophagy related proteins and distribution of autophagic bodies in COPD microenvironment using RT-PCR、Western Blot and the technology of Fluorescence microscopy ,The influence of Buyuan decoction is also be observed. It will provide objective experimental clinical evidence for Buyuan decoction .

我们前期研究证实补元汤能够有效降低COPD大鼠血清myostatin、TNF-α表达水平，增加大鼠体重、Lee’s指数、血清瘦素和前白蛋白表达水平，但其确切机制尚未阐明。目前研究认为，COPD微环境下，骨骼肌细胞自噬增加，骨骼肌出现萎缩，而myostatin介导的细胞通路对骨骼肌细胞自噬存在一定调节作用。据此，我们提出“补元汤可能通过myostatin介导的细胞通路调节骨骼肌细胞自噬，从而抑制骨骼肌萎缩”的假说，为证实该假说，本研究运用RT-PCR、Western Blot、荧光显微摄片技术观察COPD微环境中myostatin介导的信号通路中信号因子、自噬相关蛋白的表达水平及自噬小体的分布情况，并采用补元汤进行干预。本项目可揭示补元汤对COPD微环境中骨骼肌细胞自噬所致骨骼肌萎缩的调节机制，为补元汤临床应用提供客观实验依据。

课题组前期研究发现补元汤能够有效降低COPD大鼠血清myostatin、TNF-α表达水平，增加大鼠体重、Lee’s指数、血清瘦素和前白蛋白表达水平，但其确切机制尚未阐明。目前研究认为，COPD微环境下，骨骼肌细胞自噬增加，骨骼肌出现萎缩，而myostatin介导的细胞通路对骨骼肌细胞自噬存在一定调节作用。据此，我们提出“补元汤可能通过myostatin介导的信号通路调节骨骼肌细胞自噬，从而抑制骨骼肌萎缩”的假说。为证实该假说，本研究运用CCK8法、Annexin V-FITC/PI双染色法、流式细胞数、Western blot、透射电镜等技术，观察补元汤对CSE诱导大鼠L6成肌细胞的增值、凋亡和自噬作用，结果发现补元汤可以降低细胞凋亡率、细胞周期中S期细胞比例，提高G2/M期细胞比例，提高细胞活力，降低LC3-B、Atg7蛋白表达水平，升高p62蛋白表达水平，差异均具有统计学意义（P＜0.05），电镜观察到自噬体数量减少，说明补元汤可以抑制CSE诱导的L6细胞过度自噬作用，减少细胞凋亡、促进细胞增殖，对CSE诱导的L6细胞损伤具有保护作用。为进一步验证补元汤对COPD大鼠骨骼肌萎缩的疗效，课题组成功建立了香烟烟雾暴露联合LPS建立COPD大鼠骨骼肌萎缩模型，结果发现长期香烟烟雾暴露联合LPS可以导致慢阻肺，导致肺功能下降、肺组织炎症改变，同时引起骨骼肌质量下降和体质量下降，腓肠肌横截面积减少，骨骼肌质量下降程度与造模时间相关。在此基础上予补元汤对COPD大鼠进行干预，发现补元汤对COPD骨骼肌萎缩起到一定的保护作用，可以改善COPD大鼠肺功能及炎症状态，还可增加体质量及骨骼肌质量，改善骨骼肌纤维超微结构，其对骨骼肌纤维的保护机制可能与抑制myostatin介导的信号通路从而抑制细胞自噬有关。研究结果为补元汤治疗COPD骨骼肌萎缩提供了实验依据，为后续研究奠定了基础。