Omi/HtrA2在运动性骨骼肌损伤中的作用机制研究

Previous study has found that strenuous exercise is characterized by eccentric exercise led to the decrease of the skeletal muscle contraction ability and ultrastructure changes, at the same time can induce the microtubule depolymerization of muscle, and accompanied by the structure and function of mitochondria changed. Acupuncture can relieve the change of microtubules and mitochondrial caused by exercise. It is can't be ignored the change of mitochondrial distribution, morphology and function of skeletal muscle caused by exercise. And mitochondrial changes will produce important influence on apoptosis and autophagy. So it is very important to explore the roles in exercise-induced skeletal muscle injury. Omi/HtrA2 is the protein in mitochondria which is used to promote apoptosis with strong function and to participate in the regulation of autophagy, but the study did not reported in skeletal muscle. We found that the Omi/HtrA2 protein is increased in skeletal muscle by eccentric exercise, and the expression of Omi/HtrA2 can significantly reduce by acupuncture. Omi/HtrA2 may increase skeletal muscle injury through induction of apoptosis and autophagy. This project intends to use the Omi/HtrA2 as the breakthrough point to explore the changed mechanism of apoptosis and autophagy of skeletal muscle movement, and to explore the mechanism of exercise-induced skeletal muscle damage from the perspective of apoptosis and autophagy. At the same time, explore the effect of acupuncture in the treatment of exercise-induced skeletal muscle damage and its possible mechanism.

前期研究发现，剧烈运动特别是离心运动导致骨骼肌收缩能力下降和超微结构改变，同时可诱导骨骼肌微管解聚，并伴有线粒体的结构和功能改变。针刺可减轻运动所致的微管和线粒体改变。运动导致的骨骼肌线粒体分布、形态及功能的改变必将对骨骼肌细胞凋亡和自噬产生重要影响，因此探究它们在运动性骨骼肌损伤中的作用具有非常重要的意义。Omi/HtrA2是作用较强的线粒体促凋亡蛋白，同时参与自噬的调节，但其在骨骼肌中的研究未见报道。 我们发现，离心运动可以导致骨骼肌Omi/HtrA2蛋白表达增加，且针刺能使Omi/HtrA2蛋白表达明显降低，提示Omi/HtrA2可能通过诱导细胞凋亡和自噬来加重骨骼肌损伤。本项目拟以Omi/HtrA2为切入点，探究运动引起骨骼肌细胞凋亡和自噬的变化机制，从细胞凋亡和自噬的角度探究运动性骨骼肌损伤的机理。同时探寻针刺治疗运动性骨骼肌损伤的效果及其可能机制。

摘要.大负荷运动导致骨骼肌收缩能力下降和超微结构改变，其中线粒体的结构和功能改变尤为明显。线粒体分布、形态及功能的改变必将对骨骼肌细胞凋亡和自噬产生重要影响。本研究以Omi/HtrA2为切入点，探究运动引起骨骼肌细胞凋亡和自噬的变化机制，从细胞凋亡和自噬的角度探究运动性骨骼肌损伤的机理。同时探寻针刺治疗运动性骨骼肌损伤的效果及其可能机制。主要的研究结果有：1.大负荷运动可以导致骨骼肌细胞凋亡，可能通过上调Omi的表达，促进XIAP与Omi相互结合，进而激活Caspase-9和Caspase-3的活性，促使细胞凋亡的发生。2.大负荷离心运动可以诱导骨骼肌细胞自噬增强。大负荷离心运动可以上调Omi/HtrA2表达，切割HAX-1，解除后者对Beclin1的抑制，最终诱导自噬。3. Omi的特异性抑制剂Ucf-101可以抑制Omi的蛋白表达，促进XIAP的蛋白表达，减轻依赖Caspase-9介导的线粒体途径来减少骨骼肌细胞凋亡的发生；Ucf-101也可以引起Hax-1对Beclin1抑制作用增强，减少骨骼肌细胞自噬的发生。4.大负荷运动可以激活PINK1/Parkin通路，进而使Ub和p62在线粒体上表达最终促进LC3与线粒体结合，三者协同调控线粒体自噬的发生。5.大负荷运动后针刺可能通过Omi/HtrA2-XIAP-Caspase通路和Omi/HtrA2- HAX-1- Beclin1通路缓解大负荷离心运动诱导的凋亡和自噬的发生，减轻线粒体结构损伤。6.大负荷运动可诱导骨骼肌内质网钙离子紊乱，启动内质网应激-自噬反应，可能通过CRT蛋白表达上调，FAM134B选择性锚定CRT并招募LC3，三者相互作用协同调控骨骼肌细胞内质网应激-自噬反应。这些研究为运动后骨骼肌超微结构损伤机制提供了理论基础，同时为针刺在运动实际中的应用提供了科学依据。