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骨骼肌热休克蛋白保护作用及机制研究

作　者: 高前进
导　师: 王瑞元
学　校: 北京体育大学
专　业: 运动生理学
关键词: 热应激热休克蛋白70 αB-晶状体蛋白腓肠肌离心运动损伤保护作用骨架蛋白结蛋白间歇性离心训练
分类号: G804.2
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

1选题依据大量研究表明剧烈的、反复的离心收缩可引起肌肉微损伤和延迟性肌肉酸痛。无论是业余的还是优秀运动员都会出现这种现象。作为优秀运动员,突然的增加运动量或强度,或者在长时间的休息及伤病后增加运动量,就会出现这种反应。作为安静的个体,一次包含离心收缩的肌肉运动就可引起肌肉酸痛和损伤。这是一个经过很多研究,但却理解的很不够的研究领域,包括肌肉损伤与修复过程的机制。细胞有内源性的抗损伤机制帮助细胞从可逆性的损伤中恢复和适应,预防下一次损伤。其中最广泛研究的机制之一是热休克反应。所有的真核细胞在遭到应激时都会通过合成应激蛋白或称热休克蛋白(heat shock proteins, HSPs)来保护细胞免受损伤。热休克蛋白根据其分子量大小命名,包括小热休克蛋白,Hsp60, Hsp70和Hsp90, Hsp110家族。一些热休克蛋白在非应激细胞有连续的表达,与新合成的蛋白有关,起分子伴侣作用,帮助新合成蛋白折叠和帮助新合成的蛋白转位到细胞器,例如线粒体中。当细胞遭应激刺激导致非折叠和错误折叠的蛋白产生时,细胞内热休克蛋白的量增多。所以,在热,炎症,氨基酸类似物和各种各样的氧化应激包括运动时,细胞内热休克蛋白的量就会增多。细胞内增加的热休克蛋白能够对细胞提供保护作用。例如,在心脏,一段时间的高热对心肌具有保护作用,可使心肌缺血再灌注损伤、钙离子损伤、氧化损伤明显减轻,这种保护作用是与心肌中Hsp70等热休克蛋白的增加相关的。利用转基因小鼠使Hsp70在心肌组织过表达显著地减少了心脏缺血再灌注损伤的研究确切地说明了Hsp70的细胞保护作用。在骨骼肌也存在一个相似的保护作用机制。高热或运动导致骨骼肌热休克蛋白增加。另外,一段时间的高热或缺血再灌注预处理可使骨骼肌缺血再灌注损伤显著减轻。虽然热休克蛋白在一些组织或器官已有很好的研究,但是这种蛋白保护骨骼肌对抗运动应激尤其是运动性损伤方面,一直是一个需要进一步研究的课题。2研究目的和方法为了阐明热休克蛋白对骨骼肌运动性损伤的保护作用和机制,本研究分别采用预热应激和适应性离心训练的方式诱导热休克蛋白内源性表达升高,采用生物力学、分子生物学、免疫组织化学等技术手段,对Hsp70和αB-晶状体蛋白(αB-crystallin)在大鼠腓肠肌中的表达情况及骨骼肌机能变化情况进行检测,通过对实验数据的统计分析,探讨热休克蛋白对骨骼肌离心运动损伤的保护作用及促进骨骼肌机能恢复的作用机理,为骨骼肌运动性损伤的防治以及有关的基础理论提供参考。3结论(1)热应激使HSP70和αB-晶状体蛋白(αB-crystallin)表达增加,对大鼠骨骼肌离心运动损伤具有保护作用,表现为腓肠肌最大强直收缩力在离心运动损伤后恢复较快;运动后CK、LDH泄漏减少;运动后血清SOD的含量增加,MDA显著减少。(2)热休克蛋白在热应激预适应中的保护作用机制是:①热应激明显增加了αB-晶状体蛋白mRNA的表达,热应激能够从转录和翻译水平增强αB-晶状体蛋白的表达,为其在骨骼肌预适应中参与保护作用提供了有利的证据。②安静状态HSP70只分布在Ⅰ型和Ⅱa型肌细胞胞浆中,热应激使HSP70从胞浆移位于所有肌细胞的细胞膜上,包括Ⅱb型肌细胞膜,不再呈肌纤维类别特异性分布。③热应激诱导αB-晶状体蛋白和HSP70从肌细胞胞浆移位于细胞膜和Z线,因为研究已经表明热休克蛋白具有稳定骨架蛋白的作用,所以推测它们在骨骼肌可能具有防止Z盘和肌细胞膜骨架蛋白损伤或辅助骨架蛋白修复的作用。④热应激诱导骨骼肌热休克蛋白表达增加的同时,超氧化物歧化酶(SOD)也增加,使大鼠抗氧化能力增强,热应激大鼠离心运动后血清丙二醛(MDA)显著降低。(3)六周的间歇性离心训练使腓肠肌αB-晶状体蛋白有显著的增加,训练鼠在进行大强度离心运动时,表现出对训练的适应,骨架蛋白desmin丢失减少,CK显著的降低,建议增加的αB-晶状体蛋白对骨架蛋白有保护作用;而未训练安静大鼠在大强度离心运动中体验了一个显著的应激反应,骨架蛋白desmin显著丢失,αB-crystallin因此有显著增加,建议αB-晶状体蛋白对未经训练大鼠骨架蛋白具有补充保护作用。

全文目录

中文摘要  5-7
英文摘要  7-9
文献综述  9-24
  骨骼肌细胞热休克蛋白研究进展  9-24
前言  24-26
  1 选题依据  24-25
  2 研究目的和内容  25
  3 研究假设  25-26
研究内容  26-60
  第一部分预热应激诱导热休克蛋白表达对骨骼肌离心运动损伤的保护作用研究  26-39
    1 实验材料与方法  26-30
      1.1 实验动物与分组  26
      1.2 动物热处理、运动方式和取样  26-27
      1.3 检测指标、仪器及主要试剂  27
      1.4 测试方法与步骤  27-30
    2 实验结果  30-35
      2.1 大鼠热应激后一般情况观察  30
      2.2 热应激大鼠和正常大鼠完成离心运动负荷的情况  30
      2.3 热应激不运动组大鼠腓肠肌细胞 HSP70、αB -crystallin 蛋白表达的变化  30-31
      2.4 热应激不运动组大鼠血清生化指标的变化  31-35
    3 分析讨论  35-38
    4 结论  38-39
  第二部分热休克蛋白在热应激预适应中的调节及其保护作用机制  39-51
    1 实验材料与方法  39-41
      1.1 实验动物与分组  39
      1.2 测试样本的采集与处理  39
      1.3 检测指标、仪器及主要试剂  39-40
      1.4 测试方法与步骤  40-41
    2 实验结果  41-47
      2.1 热应激对αB-crystallin 基因表达的影响  41
      2.2 肌纤维类别测定和 HSP70 亚细胞分布规律  41
      2.3 热应激对αB-crystallin 和 Hsp70 亚细胞分布规律的影响  41-47
    3 分析与讨论  47-50
    4 结论  50-51
  第三部分 αB-晶状体蛋白在适应性离心训练中的表达与保护作用  51-60
    1 实验材料与方法  51-52
      1.1 实验动物与分组  51
      1.2 测试样本的采集与处理  51
      1.3 测试指标与方法  51-52
    2 实验结果  52-56
      2.1 适应性训练过程中大鼠体重的变化  52-53
      2.2 适应性训练期间及定量负荷后αB-crystallin 的变化  53
      2.3 适应性训练期间及定量负荷后骨架蛋白 desmin 的变化  53-54
      2.4 适应性训练期间及定量负荷后生化指标的变化  54-56
    3 分析与讨论  56-59
    4 结论  59-60
全文总结  60-61
参考文献  61-69
致谢  69

骨骼肌热休克蛋白保护作用及机制研究

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