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随机对照试验
.2014年7月14日;9(7):e102031。
doi:10.1371/journal.pone.0102031。 2014年电子收集。

禁食增加人类骨骼肌净苯丙氨酸释放,这与mTOR信号减少有关

附属公司
随机对照试验

禁食增加人类骨骼肌净苯丙氨酸释放,这与mTOR信号减少有关

米克尔·霍尔姆·文德尔博等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

目标:禁食的特点是能量代谢发生深刻变化,包括身体蛋白质的逐渐丢失。然而,其潜在机制尚不清楚,因此,我们确定了72小时禁食对人类骨骼肌蛋白质代谢和雷帕霉素(mTOR)哺乳动物靶点激活的影响,雷帕霉素是细胞生长的关键调节因子。

方法:对8名健康男性志愿者进行了两次研究:吸收后状态和禁食72小时后。使用氨基酸示踪剂测量前臂区域肌肉氨基酸动力学。在两个检查日的非胰岛素和胰岛素刺激条件下进行骨骼肌活检,评估蛋白质合成和分解的信号。

结果:禁食显著增加前臂净苯丙氨酸释放,并有降低苯丙氨酸消失率的趋势。禁食后mTOR磷酸化降低约50%,同时4EBP1、ULK1和rpS6的下游磷酸化降低。此外,禁食后,胰岛素刺激的mTOR和rpS6磷酸化增加显著降低,表明这部分信号通路存在胰岛素抵抗。mTOR通过ULK1部分调节自噬的启动,禁食使自噬标记物LC3B-II的表达增加约30%。p62在自噬期间降解,但在禁食期间增加了~10%,这使得自噬流量的解释存在问题。禁食后MAFbx和MURF1泛素连接酶保持不变,表明蛋白酶体蛋白降解没有变化。

结论:我们的结果表明,在禁食期间,骨骼肌中苯丙氨酸净释放量的增加与mTOR激活减少有关,同时伴随着细胞生长下游信号的减少。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益:提交人声明,不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。研究方案。
受试者被随机分为两天进行检查:1)隔夜禁食10小时后,2)禁食72小时后。在两个实验日,在t开始注入苯丙氨酸、酪氨酸和尿素示踪剂 = 0,以测量4小时内的氨基酸动力学(t吨 = 0–240),然后使用2小时高胰岛素-正常血糖钳夹(t = 240–360). t吨 = 分别于30和270min对股四头肌股外侧肌进行肌肉活检。
图2
图2。隔夜禁食10(对照组)和72小时禁食(禁食)后,评估前臂的动静脉苯丙氨酸动力学,以确定苯丙氨酸的净释放量、苯丙氨酸Rd和苯丙氨酸Ra。
在整个图中,开放栏表示基础期的控制情况,填充栏表示72:禁食72小时后前臂净苯丙氨酸释放显著增加(P = 0.015). B和C:肌肉消耗增加与趋势相关(P = 0.09)导致骨骼肌蛋白质合成减少(苯丙氨酸Rd),而骨骼肌蛋白质分解没有任何变化(苯丙酸Ra)。
图3
图3。mTOR信号通路。
A: 代表性印迹显示自左边正确的胰岛素刺激前后的控制情况和胰岛素刺激前后空腹情况。磷酸化(p)、非磷酸化(non-)和总蛋白表达。用western blotting法评估在高胰岛素正常血糖钳夹前和钳夹期间隔夜禁食10小时(对照组)和禁食72小时(禁食)后进行的肌肉活检中mTOR、4EBP1、rpS6、TSC2和eIF2α的总蛋白表达和磷酸化。在整个图中,开条表示没有胰岛素刺激,而填充条表示胰岛素刺激。B: 禁食72小时后,mTOR的磷酸化显著降低(§P<0.05)。此外,72小时禁食(*P<0.05)和胰岛素刺激对mTOR Ser的主要影响2448磷酸化(†P<0.05)。事后测试表明,胰岛素刺激前后mTOR磷酸化显著降低(P<0.05)。C: 4EBP1-Thr的磷酸化46禁食72小时后显著下降,可见非磷酸化4EBP1-Thr增加46(§P<0.05)。此外,胰岛素刺激对4EBP1-Thr有主要影响46磷酸化(†P<0.05)。D: 胰岛素刺激对rpS6-Ser有主要影响235-236当标准化为总rpS6蛋白表达时,磷酸化(†P<0.05)。E: 禁食72小时后,rpS6总蛋白表达显著降低(§P<0.05)。禁食72小时对rpS6蛋白表达有主要影响(*P<0.05),事后测试表明,胰岛素刺激前后对照组与禁食组相比显著降低(P<0.05)。F: 空腹72小时(*P<0.05)和胰岛素刺激对rpS6 Ser的主要影响235至236磷酸化(†P<0.05),归一化为β-肌动蛋白。事后测试表明,在胰岛素刺激之前和期间,rpS6磷酸化显著降低(P<0.05)。G: 72小时的空腹和胰岛素刺激不影响AMPK靶点的TSC2磷酸化1387H:空腹和胰岛素刺激显示eIF2αSer的显著相互作用51磷酸化(p = 0.048). 事后测试显示出一种趋势(p = 0.059)基础状态下禁食72小时后磷酸化水平之间。
图4
图4。用western blotting检测在高胰岛素-正常血糖钳夹前和钳夹期间隔夜禁食10次(对照组)和72小时禁食(禁食)后骨骼肌活检中的ULK1、LC3B、p62、FOXO3a、MAFbx和MURF1水平。
在整个图中,开条表示没有胰岛素刺激,而填充条表示胰岛素刺激。A: 禁食72小时后,ULK1的磷酸化显著降低(§P<0.05)。此外,72小时禁食(*P<0.05)和胰岛素刺激对ULK1 Ser有主要影响757磷酸化(†P<0.05)。事后测试表明,禁食后基础状态下的ULK1磷酸化显著降低(P<0.05)。B: 禁食72小时(*P<0.05)和胰岛素刺激(†P<0.05)对LC3B-II表达有主要影响。事后测试显示,在胰岛素刺激之前和期间,LC3B-II显著增加(†P<0.05)。C: 禁食72小时对p62蛋白表达有主要影响(*P<0.05)。事后测试表明,p62的表达在基础期和高胰岛素-正常血糖钳夹期间均显著增加(P<0.05),而胰岛素刺激没有任何影响。D、 E和F:72小时的空腹和胰岛素刺激不影响FOXO3a Ser318-321MAFbx和MURF1的磷酸化或蛋白表达。

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