循环miR-23a与失重性肌萎缩的相关性及其作用机制

In long term space flight, weightlessness-induced muscle atrophy affects the health and work efficiency of astronauts, and even affect the completion of the space mission. So far we still lack effective real-time monitoring and control methods of muscle atrophy. In previous work, we preliminarily found that the circulating miR-23a was unregulated in the serum of mice and the medium of C2C12 cells using proven disuse muscular atrophy model. This paper intends to further develop: 1) the effects of disuse muscle atrophy on the expression of circulating miR-23a and miR-23a. 2) the correlation between circulating miR-23a and disuse muscle atrophy. 3) The study of the correlation between circulating miR-23a and human disuse muscle atrophy. 4) The mechanisms of the correlation between circulating miR-23a and weightlessness-induced muscle atrophy. This study will provide new ideas for further develop of muscle atrophy detection and protection measures .

在载人航天尤其是中长期载人航天飞行中，失重导致的肌萎缩将影响航天员的健康与工作绩效，甚至危及航天任务的完成。但迄今为止仍缺乏行之有效的失重性肌萎缩实时监测与防治方法。在以往的研究中，我们发现尾悬吊模拟失重性肌萎缩形成过程中，小鼠血清循环miR-23a表达显著增高，且体外培养成肌细胞的回转器模拟失重性肌管萎缩也伴有明显的培养液中miR-23a增高。本课题拟进一步开展模拟失重性肌萎缩形成中：1）尾悬吊小鼠骨骼肌及血清循环miR-23a的动态变化规律及其差异性分析；2）尾悬吊小鼠血清循环miR-23a与失重性肌萎缩的相关性研究；3）头低位卧床人体血清循环miR-23a与模拟失重性肌萎缩的相关性验证；4）循环miR-23a与失重性肌萎缩相关性的作用机制研究。本研究将为进一步开展失重性肌萎缩的监测与防护方法研究提供新思路。

失重性肌萎缩通常指由去负荷和神经刺激减少综合导致的肌肉重量减少和力量减弱，中长期空间飞行及肢体固定、长期卧床等均能引起失重性肌萎缩，尤其是抗重力肌的萎缩，并伴有慢肌纤维向快肌纤维类型的转变、肌力减退、肌肉收缩速度加快、易疲劳、胰岛素抵抗等1。失重性肌萎缩几乎和每个人息息相关，在人的一生中往往都要经历失重性肌萎缩过程，如长期卧床，骨折后的关节固定，老年人的体力下降和虚弱也和失重性肌萎缩有紧密的关系。虽然失重性肌萎缩在临床上很常见，由于肌萎缩的细胞和分子机制研究还不是十分深入，目前尚缺乏简便易行的失重性肌萎缩实时监测和评价方法。. 在本研究中，我们利用小鼠尾悬吊诱导后肢肌萎缩模型和体外饥饿诱导肌管萎缩模型，筛选了和肌萎缩相关的循环miRNAs，然后将筛选到的miRNAs在头低位人体卧床实验中进行了验证。与此同时，我们还研究了miR-491对其靶基因myomaker的调控机制，以及他们在肌肉损伤修复中的作用。研究结果表明：1，模拟失重肌萎缩能导致小鼠后肢肌萎缩，尤其是抗重力肌（比目鱼肌）的萎缩更为严重。2，发生肌萎缩的小鼠血清和体外诱导萎缩的肌管培养液中miR-1， miR-23a，miR-133，miR-206，miR-208b，miR-499的浓度显著增高。3，在头低位人体卧床实验中，血清中miR-23a， miR-206，miR-499的浓度与人体比目鱼肌的萎缩程度呈正相关。4，miR-491能够靶向抑制骨骼肌发育的关键蛋白myomaker的表达，从而实现对骨骼肌成肌分化的负向调控。. 因此，本项目的研究结果提示，血清miR-23a， miR-206，miR-499的浓度与人体比目鱼肌的萎缩程度呈正相关，未来可用于肌萎缩的检测。miR-491通过对其靶基因myomaker的调控在肌细胞分化过程中发挥重要的负调控作用，为研究骨骼肌的损伤修复过程以及理解其复杂的调控网络提供了重要的思路。