衰老过程中骨骼肌萎缩的机制研究

我国已进入老龄社会，衰老过程中肌肉萎缩、纤维化、脂肪沉积是造成肌肉功能降低的主要原因，肌肉萎缩程度已经成为死亡率的一个重要预测指标。大量研究表明衰老过程中肌肉卫星干细胞异常分化与纤维化和脂肪沉积有关。我们前期研究发现在肌肉萎缩过程中，成纤维基因(CCN1)和成脂基因(PPARg)表达显著增加，而成纤维基因(CCN1)和成脂基因(C/EBPa) microRNA降低。据此我们假设：在肌肉萎缩过程中，成纤维基因和成脂基因microRNA的减少，会增加成纤维基因(CCN1和CCN2)和成脂基因(PPARg和C/EBPa)表达，导致成肌细胞(myoblast)向成纤维细胞(myofibroblast)或脂肪细胞分化。本申请将分析这些变化如何影响肌肉萎缩，并研究强制锻炼是否会抑制老龄动物体内成肌细胞向成纤维细胞或脂肪细胞分化。为老龄化肌肉萎缩提供可能的治疗方案，并阐述锻炼干预在防止肌肉萎缩中的机制。

利用微阵列分析中，我们发现的在老化的肌肉中，细胞基质蛋白CCN1在 mRNA水平有急剧增加。 在大鼠中，相比青年大鼠，老龄大鼠肌肉中的CCN1的mRNA水平表达上调113倍，蛋白水平上调2.8倍。在小鼠中，相比青年小鼠，老龄小鼠肌肉中CCN1的蛋白水平上调3.8倍。我们对原代培养的肌前体细胞（MPCs）进行重组的CCN1（5μg/ml）刺激，发现肌前体细胞增殖减少，但肌肉分化的标志物（myoD和myogenin）并没有改变。同时我们也发现，CCN1处理过的细胞也表达了衰老的标志物SA- βgal。进一步，我们发现CCN1的刺激能够促进p53，p16INK4a以及视网膜母细胞瘤蛋白水平的表达上调，所有这些表达上调的蛋白都可以抑制细胞的生长。当成肌细胞给予老年啮齿类动物血清时，成肌细胞CCN1的表达在mRNA水平上调了7倍，在蛋白质水平上调了10倍。接下来，在对衰老调控的研究中，我们在外周血中找了衰老的调节物—Wnt3a。 Wnt3a作为CCN1表达上调的刺激物，相比青年人，在老龄人中有2.6倍上调；而相比年轻啮齿类动物，在老年啮齿类动物中有2.4倍上调。利用Wnt3a刺激C2C12细胞，发现它能促进了CCN1的表达，而且Wnt3a对CCN1表达的促进作用呈现时间和剂量依赖性。当成肌细胞培养在含Wnt3a的条件培养基中，他们表达了衰老的标志物SA-βgal；而在这一过程中抑制CNN1，能够抑制衰老的标志物SA-βgal的表达。最终我们得出结论：在衰老的肌肉中，外周血中的Wnt3a，能够促进CCN1表达，而CCN1又能促进p53的激活，进一步导致肌肉的衰老。