TRAF6在失神经肌萎缩过程中的作用及机制研究

The understanding of molecular mechanisms responsible for denervation-induced muscle atrophy is of utmost importance for functional reconstruction after peripheral nerve injury repair. Our previous studies have found that the expression of TRAF6 is significantly up-regulated during the process of denervation-induced muscle atrophy, and inhibition of TRAF6 attenuates muscle atrophy, suppresses the expression of the E3 ubiquitin ligase, and reduces denervation-induced autophagy. These findings suggest that TRAF6 may play a critical role in denervation-induced muscle atrophy. To have a further insight into the action mechanisms of TRAF6, this project intends to investigate how TRAF6 affects ubiquitin-proteasome system, autophagy-lysosomal system, Akt/mTOR-mediated protein synthesis and Notch pathway-mediated muscle fiber regeneration, and then to reveal how TRAF6 modulates denervation-induced muscle atrophy through regulating protein degradation, protein synthesis and muscle fiber regeneration. Furthermore, we plan to conduct the in vivo tests to explore the protective effect and mechanism of target inhibition of TRAF6 against muscle atrophy. We believe that this project will contribute to the knowledge of the molecular regulation of denervation-induced muscle atrophy, and the development of TRAF6 as a therapeutic target for the prevention and treatment of denervation-induced muscle atrophy.

探讨失神经肌萎缩的分子机制，对于周围神经损伤修复后功能重建至关重要。本课题组前期研究发现，TRAF6在失神经肌萎缩过程中表达显著上调；抑制其表达，不仅可减轻肌萎缩，降低E3泛素连接酶的表达，还可减少失神经引起的自噬，提示TRAF6在失神肌萎缩过程中发挥重要作用。为进一步探讨其作用机制，本项目拟系统研究TRAF6在失神经肌萎缩过程中对泛素化蛋酶体水解、自噬-溶酶体水解、Akt/mTOR介导的蛋白合成以及Notch通路介导的肌纤维再生等途径的影响，揭示其通过对蛋白降解、合成以及肌纤维再生等方面调控失神经肌萎缩的机制。在此基础上通过体内实验进一步探讨靶向抑制TRAF6对失神经肌萎缩的保护作用及机理。通过研究，将可为失神经肌萎缩的分子调控机制增加新内容，为将TRAF6作为失神经肌萎缩防治的新靶点提供实验依据。

骨骼肌失神经支配后发生萎缩的分子机制非常复杂，至今未能阐明。本项目主要探讨TRAF6在失神经肌萎缩过程中的生物学功能。研究发现，营养剥夺后体外培养的C2C12细胞肌管直径减小，TRAF6以及泛素化蛋白酶水解系统（UPS）和自噬-溶酶体水解系统（ALS）相关蛋白表达上调；失神经支配后，胫前肌湿重比和肌纤维截面积伴随着时间的延长而逐渐降低，电镜结果显示线粒体空泡化严重，TRAF6以及UPS和ALS相关蛋白表达上调；干扰TRAF6表达可显著抑制失神经支配引起的胫前肌湿重比和肌纤维截面积的下降、线粒体空泡变性、以及UPS和ALS相关蛋白的表达上调。荧光素酶报告基因系统分析结果显示miR-125b-5p与TRAF6 3'-UTR之间存在相互作用关系。研究发现，增加miR-125b-5p 表达可明显抑制由于营养剥夺引起的肌管萎缩，明显减少TRAF6以及UPS和ALS相关蛋白的表达；而抑制miR-125b-5p 表达，则可显著加重肌管萎缩，并使TRAF6以及UPS和ALS相关蛋白表达上调更为明显。在体研究结果显示，miR-125b-5p激动剂在减少TRAF6表达的同时，可明显抑制失神经支配后所引起的靶肌肌纤维截面积减小、线粒体空泡变性、UPS和ALS相关蛋白表达的上调；使用miR-125b-5p激动剂同时过表达TRAF6，则可使靶肌肌纤维截面积减小、线粒体空泡变性更加严重，同时UPS和ALS相关蛋白表达明显提高；miR-125b-5p拮抗剂则可使失神经支配靶肌TRAF6表达增加、肌纤维截面积明显减小、线粒体空泡变性、UPS和ALS相关蛋白表达显著上调。研究还发现，miR-125b-5p可能通过抑制TRAF6的表达进一步影响骨骼肌损伤后肌纤维的再生，从而调控骨骼肌萎缩。本研究结果提示，TRAF6在失神经肌萎缩过程中发挥着重要的生物学作用，可作为触发因子通过调控泛素化蛋白酶体水解、自噬-溶酶体水解等过程而加速失神经肌萎缩的进程。miR-125b-5p可以靶向抑制TRAF6的表达，调控UPS和ALS通路相关蛋白的表达以及肌纤维再生等过程，参与肌萎缩的调控。本研究不仅为失神经肌萎缩的分子调控机制增添新的内容，还为失神经肌萎缩的防治提供新的靶点。