Immobilization Decreases FOXO3a Phosphorylation and Increases Autophagy-Related Gene and Protein Expression in Human Skeletal Muscle

doi:10.3389/fphys.2019.00736

.2019年6月14:10:736。

doi:10.3389/fphys.2019.00736。 2019年eCollection。

固定化降低人骨骼肌FOXO3a磷酸化并增加自噬相关基因和蛋白的表达

附属公司

¹丹麦奥胡斯大学临床医学研究所生化病理研究实验室。
²丹麦奥胡斯奥胡斯大学医院Steno糖尿病中心。
³丹麦奥胡斯奥胡斯大学医院核医学与PET中心。
⁴丹麦哥本哈根大学运动医学研究所健康与医学学院比斯佩杰格医院M矫形外科和健康老龄化中心。
⁵丹麦哥本哈根Bispebjerg医院物理治疗部肌肉骨骼康复研究室。
⁶丹麦奥胡斯奥胡斯大学临床医学研究所医学研究实验室。
⁷丹麦奥胡斯奥胡斯大学公共卫生系体育科学科。

PMID： 31258486
预防性维修识别码： PMC6587099型
内政部： 10.3389/fphys.2019.00736

固定化降低人骨骼肌FOXO3a磷酸化并增加自噬相关基因和蛋白的表达

安德烈亚斯·布赫·默勒等。前生理学. 2019.

.2019年6月14:10:736。

doi:10.3389/fphys.2019.00736。 2019年eCollection。

附属公司

¹丹麦奥胡斯大学临床医学研究所生化病理研究实验室。
²丹麦奥胡斯奥胡斯大学医院Steno糖尿病中心。
³丹麦奥胡斯奥胡斯大学医院核医学与PET中心。
⁴丹麦哥本哈根大学运动医学研究所健康与医学学院比斯佩杰格医院M矫形外科和健康老龄化中心。
⁵丹麦哥本哈根Bispebjerg医院物理治疗部肌肉骨骼康复研究室。
⁶丹麦奥胡斯奥胡斯大学临床医学研究所医学研究实验室。
⁷丹麦奥胡斯奥胡斯大学公共卫生系体育科学科。

PMID： 31258486
预防性维修识别码： PMC6587099型
内政部： 10.3389/fphys.2019.00736

摘要

下肢不动会促进分解代谢状态，从而减少肌肉质量，而体育锻炼则会促进合成代谢状态，进而增加肌肉质量。了解其背后的分子机制具有临床意义，因为肌肉质量的丧失是人类严重疾病的主要并发症。为了确定肌肉丢失和肥大过程中蛋白质合成和降解的分子调控，我们对健康人体受试者在单侧下肢固定2周后以及在6周物理康复期间的骨骼肌活检进行了检查。我们之前已经证明，膝关节肌肉伸肌的横截面积在制动期间减少了约10%，并且在康复期间完全恢复。在此，我们提供了新的数据，表明自噬是参与肌肉质量调节的重要潜在机制。MuRF1和ATROGIN-1的蛋白表达在研究期间没有改变，表明蛋白酶体的底物补充没有改变。mTORat-Ser的磷酸化²⁴⁴⁸在研究期间没有改变，mTORC1底物4EBP1-Thr的磷酸化也没有改变^37/46和p70S6K Thr³⁸⁹这表明该途径不会抑制肌肉萎缩期间的蛋白质合成。p62和ULK1的蛋白质水平在制动期间增加，在康复期间恢复到基线水平。在血清中观察到FOXO3a磷酸化的相同模式^318/321表明在固定期间转录激活，在康复期间转录失活。为了进一步研究这一点，我们分析了FOXO3a控制的七个自噬相关基因的mRNA表达。其中5个（p62、LC3B、BECLIN-1、ATG12和BNIP3）在制动期间增加，在康复期间恢复到基线水平。总之，下肢固定增加了人类骨骼肌中自噬相关基因和蛋白的表达，这反映了FOXO3a磷酸化。这些发现可能意味着FOXO3a依赖的自噬转录调控与人类肌肉质量的调节有关。

临床试验注册：该研究得到哥本哈根道德委员会（j.no.H-1-2010-016）的批准。

关键词：FOXO3a；自噬；自噬相关基因；人；固定化；骨骼肌。

PubMed免责声明

数字

图1
研究设计的示意图。所有受试者(n个=17）完成2周的单侧下肢固定。然后将受试者随机分为两组，完成6周的康复训练，包括常规阻力训练。第1组（T0，n个=9）在每次训练后立即摄入高蛋白膳食，第2组（T2，n个=8）在每次训练后2小时吃一顿类似的饭。在制动前后以及康复2周和6周后进行骨骼肌活检。

图2
4EBP1磷酸化在固定期间降低。血清mTOR磷酸化²⁴⁴⁸在制动或康复期间没有变化**（A）**根据mTORC1底物4EBP1磷酸化Thr^37/46和p70S6K Thr³⁸⁹在康复和康复期间保持不变**（B、C）**。数值为几何平均值±反变换SE。代表性蛋白质印迹**（D）**根据应用的分子标准，右侧显示了近似分子量。填充符号表示T0的受试者，开放符号表示T2的受试对象。

图3
肌肉特异性E3-ligas的蛋白表达在固定期间没有变化。MuRF1和ATROGIN-1蛋白表达在制动和康复期间没有变化**（A、B）**MuRF1的mRNA表达在制动期间增加，在康复的前2周降低**（C）**值为几何平均值±反向转换SE。^∗*后hoc*试验表明，固定化过程中发生了显著变化。代表性西方印迹**（D）**根据应用的分子标准，右侧显示了近似分子量。填充符号表示T0的受试者，开放符号表示T2的受试者。

图4
LC3B和p62的基因和蛋白表达在制动期间增加，在康复期间恢复到基线水平。LC3B的mRNA表达在制动期间增加，在康复期间恢复到基线值**（A）**而LC3B的蛋白表达在制动和康复期间保持不变**（B）**在LC3B-II检测出现初步问题后，我们使用含有更强清洁剂的裂解缓冲液从剩余的活检材料中提取蛋白质。这使我们能够检查四名受试者在制动前后的LC3B脂质沉积，其中三名受试人在制动期间的LC3B脂质沉积增加**（C）**p62的蛋白和mRNA表达在制动期间增加（在康复期间降低至基线值**（D、E）**值为几何平均值±反向转换SE。^∗*后hoc*试验表明，固定化过程中发生了显著变化。典型的western blots（F）根据应用的分子标准，右侧显示了近似分子量。填充符号表示T0的受试者，开放符号表示T2的受试对象。

图5
通过ULK1的自噬信号在制动和康复期间保持不变。基于重复测量的混合线性模型，ULK1蛋白表达的变化没有达到统计学意义。然而，当配对t吨-使用该测试，ULK1蛋白表达在制动期间增加，在康复期间趋于基线水平**（A）**血清ULK1磷酸化⁵⁵⁵和Ser⁷⁵⁷在制动和康复期间没有变化**（B、C）**.血清ACC磷酸化⁷⁹在整个研究过程中没有变化**（D）**表明AMPK活性保持不变。数值为几何平均值±反向转换SE。^∗*后hoc*试验表明，固定化过程中发生了显著变化。典型的western blots（E）根据应用的分子标准，右侧显示了近似分子量。填充符号表示T0的受试者，开放符号表示T2的受试对象。

图6
固定化降低了FOXO3a在Ser的磷酸化^318/321并增加由FOXO3a控制的自噬相关基因的mRNA表达。血清FOXO3a磷酸化^318/321在制动期间减少，在康复期间增加到基线水平**（A）**固定期间BECLIN-1和BNIP3的mRNA表达增加**（B、C）**而ATG12、ULK1和GABARAPL1的增加没有达到统计学意义**（D–F）**尽管BECLIN-1、BNIP3、ULK1和GABARAPL1的mRNA表达在康复期间降低**（B–F）**ATG12的mRNA表达在康复期间保持不变**（D）**血清AKT磷酸化⁴⁷³在研究期间保持不变**（G）**值为几何平均值±反向转换SE。^∗*后hoc* t吨-试验表明，固定化过程中发生了显著变化。^#*后hoc*测试显示在康复过程中有显著变化。典型的western blots（H）根据应用的分子标准，右侧显示了近似分子量。填充符号表示来自T0的受试者，开放符号表示来自T2的受试对象。

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