碳酸酐酶III基因沉默和过表达对骨骼肌疲劳的影响及其抗疲劳作用观察

Carbonic anhydrase III (CAIII), as one kind of abundant cytoplasm protein, is remarkably abundant in skeletal muscles, liver and adipocytes. It plays important roles in maintaining the appropriate acid-base balance, antioxidation and energy metabolism in organisms. Our previous research found that the changes of CAIII protein levels in skeletal muscles might be related with the occurrence of muscle fatigue. But the exact relationship between them is still unknown. The purpose of this study is to investigate the influence of inhibiting and overexpressing CAIII which is caused by integration of gene silence and overexpression technology on muscle fatigue.Combined with the changes of CAIII levels after muscle fatigue induced by electric stimulation, we can clarify the relationship between CAIII and muscle fatigue. Furthermore, by supplementing TAT-CAIII, we can see whether CAIII could eliminate muscle fatigue and investigate its possible mechanism. This study will provide a further understanding of the mechanism of muscle fatigue and the physiological function of CAIII. It also lays an experimental basis for the future research of eliminating muscle fatigue.

碳酸酐酶III（CAIII）是一种丰富的胞浆蛋白，主要存在于骨骼肌、肝脏和脂肪细胞中，它在维持酸碱平衡、抗氧化和能量代谢等方面均具有重要的作用。我们通过前期研究和分析发现，骨骼肌CAIII表达水平的变化可能与肌肉疲劳的发生有关，但二者之间的确切关系目前尚不清楚。本研究首先通过将基因沉默和基因过表达技术相结合，抑制和过表达骨骼肌CAIII基因，从正反两方面观察CAIII表达水平改变对电刺激离体骨骼肌疲劳的影响，再结合电刺激肌肉疲劳后其CAIII表达水平的变化，阐明二者之间的相关性及可能机理；然后引入蛋白质治疗的理念，通过蛋白质转导技术来观察补充CAIII是否具有消除肌肉疲劳的作用，并探讨其可能机制。开展本研究不但可丰富肌肉疲劳的发生机理，而且可增加对CAIII在骨骼肌中生理功能的认识，同时也为探索消除肌肉疲劳的新途径提供了一定的实验基础。

碳酸酐酶III（CAIII）是一种丰富的胞浆蛋白，主要存在于骨骼肌、肝脏和脂肪细胞中，既往研究提示，骨骼肌CAIII表达水平的变化可能与肌肉疲劳的发生有关，但二者之间的确切关系目前尚不清楚。本研究首先通过低频电刺激的方法建立了大鼠骨骼肌疲劳模型，并发现电刺激诱发比目鱼肌疲劳后可造成肌肉CAIII蛋白及mRNA水平下调、肌肉乳酸和MDA堆积、ATP水平下降；然后通过将基因沉默和基因过表达技术相结合，抑制和过表达骨骼肌CAIII基因，电刺激发现抑制骨骼肌CAIII表达可促进肌肉疲劳，而提高肌肉CAIII过表达具有抗疲劳作用，表明骨骼肌疲劳的发生可能与肌肉CAIII蛋白及基因的表达下调有关，CAIII抗疲劳的机制可能与其提高肌肉ATP水平、降低乳酸和MDA堆积有关。体内实验发现，小鼠游泳疲劳后肌肉CAIII蛋白和基因表达均明显降低，CAIII基因过表达能明显延长小鼠的负重游泳时间，提高小鼠的运动耐力和抗疲劳能力。细胞学研究发现，CAIII基因过表达可明显提高细胞总抗氧化能力、促进ATP生成；继续探讨CAIII功能发现，CAIII可能不具有过氧化氢酶活性，也并非过氧化物酶同工酶，其抗疲劳和抗氧化机理有待进一步深入研究。该项目研究丰富了骨骼肌疲劳的发生机理，增加了对CAIII在骨骼肌中的生理功能的认识，也为研究疲劳消除途径和方法提供了新的方向。