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肌骨交互作用及其共调节因子在冬眠期达乌尔黄鼠运动功能维持中的作用与机制研究

批准号:
32070442
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
高云芳
依托单位:
学科分类:
动物生理与行为
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
高云芳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
冬眠动物不仅是天然的抗废用性肌萎缩动物模型,还是良好的抗骨质疏松动物模型,阐明其独特的适应机制是生理生态学领域亟待研究的重要课题,对医学与航天科学领域废用性/失重性运动功能减退的防治亦具有重要借鉴意义。鉴于非冬眠动物的废用性肌萎缩与骨质疏松相伴发生,以及我们近期关于冬眠达乌尔黄鼠骨骼肌与骨骼代谢出现协同性变化的新发现,我们提出假说,冬眠期动物肌骨功能的协同维持可能得益于肌骨之间的交互作用,且受益于肌骨共同上游信号的调控。因此,本项目拟以达乌尔黄鼠为研究对象,对冬眠不同时期不同类型骨骼肌分泌的肌源性因子、骨骼分泌的骨源性因子及肌骨共调节因子的水平与作用机制展开研究,结合分析废用状态下冬眠动物与非冬眠动物(大鼠)相关指标的异同,首次尝试从一个全新的角度系统研究肌骨交互作用及共调节因子在冬眠期达乌尔黄鼠运动功能维持中的作用与机制,同时有望为人类废用性运动功能减退的整体化防治提供新思路。
英文摘要
Hibernators are not only a natural anti-disuse muscle atrophy model, but also a good anti-disuse osteoporosis model. Clarifying their unique environmental adaptation mechanisms is an important subject to be explored in the fields of animal physiological ecology, which is also of great significance for the prevention and treatment of disuse/weightlessness-induced motor function deterioration in the fields of spaceflight and medicine. In view of the concomitant occurrence of the disuse-induced muscle atrophy and osteoporosis in non-hibernators, as well as our new discovery upon the collaborative change of muscle and bone metabolism in hibernating Daurian ground squirrels, we hypothesize that, the cooperative maintenance of muscle and bone is likely to be benefit from the muscle-bone crosstalk, or the upstream co-regulators of these two organs during hibernation. Therefore, this project will focus on the levels and regulation patterns of the myokines, osteokines, as well as muscle-bone co-regulators at different hibernation stages, and combined with the comparative analysis of the related indexes between hibernators and non-hibernators (rats) under disuse condition. For the first time, a comprehensive analyze will be carried out from a very novel perspective to systematically explore the underlying mechanisms of the muscle-bone crosstalk and co-regulators in the musculoskeletal maintenance during hibernation, which also hopefully provide novel ideas for integrative therapeutic regimens for disuse-induced motor function deterioration.
本项目对肌骨交互作用及其共调节因子在冬眠期达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)运动功能维持中的作用及机制进行了研究。并对冬眠不同时期不同类型骨骼肌与骨骼的铁含量变化、内质网-线粒体互作对骨骼肌纤维钙稳态的影响、以及冬眠不同时期黄鼠骨骼肌细胞核钙水平的变化及其调控机制进行了研究,主要结果如下:.对冬眠不同时期达乌尔黄鼠后肢肌骨共调节及交互作用的相关指标研究发现,不同组共调节因子IGF-1、myostatin及其下游信号通路中多数指标稳定表达。胫骨中肌源性因子irisin的受体Integrin αV的表达在冬眠期下降,阵间觉醒期升高,Irisin与受体的共定位水平在冬眠中和阵间觉醒期均显著升高。提示,肌源性因子可能参与了冬眠期骨骼的重塑和维持。对肌源性外泌体的研究发现,冬眠期骨骼肌外泌体介导的novel-miRNA-104下调,可能减少了对靶基因BMP7的抑制,并通过smad1/5/8信号途径促进成骨分化。提示,冬眠期黄鼠骨骼肌可能通过外泌体途径促进成骨作用,参与冬眠不活动期骨骼的维持。.对达乌尔黄鼠冬眠期股骨、肝脏及比目鱼肌中铁含量及铁代谢相关蛋白的研究发现,各组织在冬眠期均呈现低铁含量与铁蛋白低表达的状态,在出眠时机体铁含量回升至夏季组水平。提示,避免铁超载可能是冬眠黄鼠抗废用性肌萎缩及骨质流失的一种潜在机制。.在冬眠-阵间觉醒循环中,黄鼠骨骼肌细胞核核周隙与核质Ca2+水平、线粒体相关内质网膜的相关系链蛋白和钙轴复合物蛋白均呈现先升高后恢复的变化。提示,核Ca2+稳态的维持与内质网-线粒体互作均参与了骨骼肌纤维胞浆钙稳态的维持,并因此成为冬眠动物抗废用性肌萎缩的又一重要机制。.本研究首次证实肌骨共调节因子(IGF-1与myostatin)与肌骨交互作用是冬眠动物抗废用性肌萎缩和骨质疏松症的重要机制。此外,冬眠达乌尔黄鼠骨骼肌纤维未出现核钙超载、骨骼肌和骨骼均未出现铁超载等亦为我们的新发现。这些结果为探讨冬眠动物抗废用性肌骨功能减退的机制提供了多方面的科学资料,也为未来的进一步研究提供了多方面有价值的线索。
骨骼肌纤维的钙稳态调控在冬眠达乌尔黄鼠抗废用性肌萎缩中的作用及其机制研究
  • 批准号:
    31772459
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    高云芳
  • 依托单位:
达乌尔黄鼠冬眠期抗废用性肌萎缩的机制及与冬眠阵的关系研究
  • 批准号:
    31270455
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    高云芳
  • 依托单位:
达乌尔黄鼠冬眠期抗废用性肌肉萎缩的机制探讨
  • 批准号:
    30770273
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    高云芳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金