目的:线粒体对细胞膜具有修复作用,但其分子机制并不清楚。MOTS-c是线粒体来源的小分子肽,研究表明外源性MOTS-c处理具有提高小鼠运动能力的作用。本课题探讨MOTS-c在力竭离心运动诱导的骨骼肌肌膜损伤修复中对膜修复分子MG53的作用及机制。方法:1、将20名临床研究对象分为静坐组(n=7)和运动组(n=13),检测骨骼肌组织MOTS-c和MG53的表达情况。2、野生型小鼠随机分为:(1)静坐组;(2)力竭离心运动组:小鼠每日力竭离心运动,持续7天;(3)中强度运动组;(4)MOTS-c处理组:除每日力竭离心运动外,腹腔给予15 mg/kg b. w. MOTS-c。观察外源性MOTS-c处理对野生型小鼠运动能力和细胞膜完整性的影响,并阐明MOTS-c对细胞膜影响的作用机制。3、MG53 KO小鼠分为力竭离心运动组和MOTS-c处理组,运动方案与野生型相同,论证MG53介导MOTS-c对细胞膜的影响。4、C2C12细胞接受低渗液和siRNA-MG53干预处理。探讨MOTS-c对细胞膜的直接保护作用及分子机制。结果:1.运动组人群MOTS-c的表达高于静坐组,肌肉组织中线粒体DNA和ATP也显著高于静坐组。提示,运动增强线粒体功能,促进MOTS-c生成。MG-53的表达与组织MOTS-c水平成正相关。提示,线粒体生成的MOTS-c参与调控MG-53。2.与静坐组和中强度运动组相比,力竭离心运动引起骨骼肌细胞内伊文思蓝蓄积和肌萎缩蛋白丢失,还造成膜的连续性消失及膜上MG53含量的减少。而补充MOTS-c显著改善上述现象并提升小鼠的运动能力。提示MOTS-c与增强MG53膜修复能力有关。3.与对照组相比,低渗液降低细胞活性、引起细胞内碘化丙啶蓄积并增加膜张力,而这些现象均可被MOTS-c所拮抗。siRNA-MG53干预后,MOTS-c的保护作用明显减弱。表明,MG53介导MOTS-c的膜修复作用。4.中强度运动增加MOTS-c和MG53的结合,且二者可共定位于细胞膜。斑点杂交显示,MOTS-c可与磷脂酰肌醇相结合。在MG53 KO小鼠,补充MOTS-c可增加其肌膜含量,但其提升运动能力的作用消失。电镜结果显示,力竭离心运动引起MG53 KO小鼠骨骼肌肌膜不完整,伴随胞浆内出现大量的囊泡。补充MOTS-c减少胞内囊泡,增加线粒体向受损细胞膜的移位,但并未改善膜的完整性。结果表明,MOTS-c通过与细胞膜相结合,促进胞内含MG53的囊泡与细胞膜融合,实现膜的修复作用。5.中强度运动增加小鼠骨骼肌胞内ATP、线粒体DNA数量以及血浆MOTS-c水平。力竭离心运动则下调了相应的观测指标。表明,运动通过增加线粒体合成MOTS-c保障膜的修复,提升运动能力。结论:首次发现:(1)MOTS-c是维持膜完整性并提升运动能力的重要分子;(2)MOTS-c通过与细胞膜相结合,促进含MG53囊泡与细胞膜相融合是其实现膜修复作用的重要机制;(3)适量运动可通过提高线粒体功能合成更多的MOTS-c来加强膜的修复能力,从而提高运动表现,外源性补充MOTS-c能达到相同效果,MOTS-c有望成为运动替代药物。
暂无评论