Gɑi2介导的信号通路在维持咀嚼肌代谢中的作用机制

Optimal form and function of masticatory muscles is believed as not only an important factors in mandibular movement and in stablizing the whole gnathostomatic system, but also guides the normal development and growth of dentofacial structures. Previous studis suggested that G-protein (guanine mucleotide-binding proteins)and its receptors (GPCRs) may play a pivotal role in the metabolism of trunk skeletal muscles. Numerous reliable research evidences also revealed that masticatory muscles is significantly different from trunk skeletal muscles since its unique characters in embryological origins, metabolic signal networks and myogenesis regulating genes. Currently there is still a lack of knowledge on the potential role of Gαi2 mediated pathways in regulating masticatory muscle metabolisms. This study is to claify the potential role of Gαi2 in mediating masticatory muscle metabolism by 1)investigating the effect of Gαi2-mediated signaling on myotube cell morphology; 2)exploring the molecular biological mechanism of Gαi2 pathways in masticatory muscle metabolism, especially to explore its potential role in muscular hypertrophy pathways (PKC-GSK3βpathway ; PI3K-mTor-p70s6K pathway)and in muscular atrophy pathways (TNF-α-MuRF1-MAFbx).; 3）oberving the effect of Gαi2 on the differentiation and maturation of myotube cells; 4)identifying the potential effect of Gαi2 on myotube cell multinucleation and differentiation in an occlusal intereference animal model.

适宜的咀嚼肌形态和功能，既在青少年期引导着牙颌面的正常发育和生长，还在成年期参与下颌功能运动和维持口颌系统的稳定。以往研究提示 G蛋白及其偶联受体(GPCRs)通过对肌肥大（hypertrophy）和肌萎缩(atrophy)相关通路的调节，在躯干骨骼肌代谢中发挥了重要作用。同时也有证据表明咀嚼肌在胚胎来源、代谢机制、生长调控基因等方面有别于躯干骨骼肌。目前对Gαi2相关通路在咀嚼肌代谢中的作用知之甚少。本研究拟通过形态学、分子生物学和动物模型研究方法，探讨1）Gαi2信号通路对咀嚼肌肌管细胞形态的影响；2）Gαi2在咀嚼肌代谢中对肌肥大通路PKC-GSK3β和PI3K-mTor-p70s6K,以及肌萎缩相关信号的调控作用；3）Gαi2对咀嚼肌肌管细胞分化和生长的作用；4）合干扰动物模型中Gαi2对咀嚼肌肌纤维合成和生长的可能作用，揭示Gαi2介导的信号通路在维持咀嚼肌代谢中的可能作用机制。

研究目的： .咀嚼肌属于骨骼肌，由咬肌、颞肌、翼内肌、翼外肌组成，是口颌系统的重要组成部分。骨骼肌肌卫星细胞（skeletal muscle satellite cells）是骨骼肌的肌源性干细胞，位于肌纤维膜与基膜之间，在维持骨骼肌正常代谢、修复损伤及肌肥大方面都有十分重要的作用。胚胎发育期不同骨骼肌的肌卫星细胞也因组织来源的不同而存在差异。在发育成熟后咀嚼肌肌卫星细胞（masticatory muscle satellite cells）与其他骨骼肌肌卫星细胞相比在数量、增殖分化能力、转录因子、信号通路方面都存在着不同。 .G 蛋白（guanine nucleotide-binding proteins）是一类能与鸟嘌呤核苷酸结合，具有 GTP 水解酶活性的信号转导蛋白。和 Gαi3。有研究表明，Gαi2 在躯干骨骼肌肌卫星细胞的增殖、分化过程中有重要作用。但目前还没有关于 Gαi2 在咀嚼肌肌卫星细胞中的调控作用的相关研究。. .本研究以咀嚼肌中的咬肌为研究对象，研究 Gαi2 在咬肌肌卫星细胞激活、增殖、分化过程中的作用，为进一步研究咀嚼肌的相关调控机制提供依据。 . .研究方法： .应用单根肌纤维法获取咬肌肌卫星细胞；应用 siRNA转染抑制 Gαi2 的表达，应用腺病毒过表达 Gαi2。应用细胞免疫荧光染色检测咬肌肌卫星细胞增殖、分.化和其分化融合后形成肌管的情况；应用 EdU 检测法检测细胞增殖；应用.Real-time RT-PCR 检测咬肌肌卫星细胞中的生肌转录因子和肌管中的相关指标。 . .研究结果： .抑制咬肌肌卫星细胞中的 Gαi2 的表达后，细胞的激活、增殖、分化各过程均受到抑制。咀嚼肌中成肌转录因子的表达同样也受到了抑制；抑制 Gαi2 的表达后，咬肌肌卫星细胞分化融合形成的肌管的能力下降，肌管中各型 MyHC 分子均出现下调。 ..过表达咬肌肌卫星细胞中的 Gαi2 后，细胞的激活、增殖、分化各过程均得到促进。但成肌转录因子表达的上调并不明显，有的还出现下调，过表达 Gαi2 后，咬肌肌卫星细胞分化融合成肌管的能力增强，肌管中 MyHC 分子的表达均出现上调。 . .结论： .Gαi2 在咀嚼肌肌卫星细胞的激活、增殖、分化中具有重要作用。Gαi2 在咀嚼肌肌卫星细胞中的调控方式可能与在躯干骨骼肌肌卫星细胞中的调控方式存在差异。