基于PGC-1α信号转导探讨健脾益气法对重症肌无力大鼠骨骼肌线粒体调控机制

Myasthenia gravis is recognized as refractory disease in the world. However, previous research mainly focused on suppressing the immune reaction and the neuromuscsular junction, the study of pathomechanism of muscle cellular injury which needs energy supported by mitochondria is short. Our research group found that MG patients have phenomenon with reduced number of muscle mitochondria and ultra-structure injury, the injury has been repaired after administration of prescription of strengthening spleen and invigorating Qi,which suggests that its effects maybe related to the improving energy supply of the neuromuscsular junction and muscle cell. Mitochondria are cell powered sites, PGC-1αplays the main role in different signaling pathways which regulates mitochondrial biosynthesis.Based on research which was awarded first prize of Guangdong province science and technology progress award, research group uses duplicate model of EAMG, to observe the effect of strengthening spleen and invigorating Qi therapy on MG rats muscle mitochondria energy metabolism(Mitochondrial respiratory function, generation rate of reactive oxygen, membrane potential, ATP synthase activity ),the important regulation factor of biosynthesis, regulating and controlling signaling pathway(PGC-1α、NRF-1、Tfam、p38MAPK、AMPK), mitochondrial fusion and fission gene(Mfn1、Mfn2、OPA1、Drp1、Fis1) mRNA and protein expression, the research provides scientific evidence for illuminating effect mechanism of strengthening spleen and invigorating Qi medicine.

重症肌无力（MG）是世界公认难治疾病，以往研究主要集中在抑制免疫反应和神经肌肉接头，而对需要线粒体供能才能收缩的肌细胞损伤病理机制研究较少。课题组既往发现MG患者肌细胞线粒体数目减少，超微结构受损，经健脾益气中药治疗后损害得到修复，提示中医药疗效可能与改善神经肌肉接头和肌细胞收缩能量供应有关。而线粒体是氧化磷酸化供能场所，调节其生物合成不同信号通路中PGC-1α极有可能处于核心位置。因此，本课题在既往获广东省科技进步一等奖基础上，采用复制动物EAMG模型，观察健脾益气法对MG大鼠骨骼肌线粒体能量代谢（线粒体呼吸功能、活性氧生成速率、膜电位、ATP合成酶活性）、生物合成重要调节因子及其调控信号通路（PGC-1α、NRF-1、Tfam、p38MAPK、AMPK）、线粒体融合与分裂基因（Mfn1、Mfn2、OPA1、Drp1、Fis1）mRNA及蛋白表达影响，为阐明健脾益气方药作用机制提供依据。

重症肌无力是一种神经-肌肉接头传递功能障碍的自身免疫性疾病，是世界公认难治疾病，以往研究主要集中在抑制免疫反应和神经肌肉接头，而对需要线粒体供能才能收缩的肌细胞损伤病理机制研究较少。课题组既往发现MG患者肌细胞线粒体数目减少，超微结构受损，经健脾益气中药治疗后损伤得到修复，提示中医药疗效可能与改善神经肌肉接头和肌细胞收缩的能量供应有关。而线粒体是氧化磷酸化供能场所，调节其生物合成不同信号通路中PGC-1α极有可能处于核心位置。因此，本课题围绕线粒体生物合成、能量代谢及融合分裂进一步探讨健脾益气法治疗重症肌无力的作用机制。. 研究内容与结果：. 体内实验通过注射鼠源性乙酰胆碱受体α亚基97-116肽段成功构建EAMG大鼠模型，经强肌健力方治疗后，EAMG大鼠体重增加，线粒体呼吸链复合体Ⅰ～Ⅳ酶活性增加，线粒体空泡化逐渐消失，线粒体嵴逐渐清晰，线粒体膜变得完整，骨骼肌纤维排列由紊乱逐渐变得整齐。经强肌健力方治疗后，EAMG大鼠线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1，分裂蛋白Drp1、Fis1显著升高，表明其可能通过调节线粒体生物合成及融合分裂，促进线粒体供能机制恢复，修复EAMG大鼠骨骼肌损伤。. 体外实验通过H2O2成功诱导大鼠L6成肌细胞氧化应激损伤模型，经强肌健力方含药血清培养后，H2O2损伤的L6成肌细胞存活率提高，强肌健力方含药血清能增强L6成肌细胞线粒体生物合成蛋白PGC-1α、NRF-1、Tfam和能量代谢相关蛋白p-AMPK及COX IV水平，提高线粒体生物合成及能量代谢从而使线粒体呼吸链复合体Ⅰ～Ⅳ酶活性增加，修复受损的肌细胞。同时，强肌健力方含药血清也能增强大鼠L6成肌细胞线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1及抑制分裂蛋白Drp1、Fis1表达，修复受损的线粒体，提高其膜电位，保障线粒体的正常功能进而修复肌细胞损伤。. 本项目从肌细胞损伤入手，从为肌肉活动提供能量的线粒体生物合成、调控其表达的相关通路及线粒体融合分裂关键信号分子改变的角度，研究了重症肌无力肌细胞损伤的病理特点与发病机制，深入探讨了健脾益气法对防治重症肌无力肌细胞损伤的作用机制，为其临床应用提供新的实验依据。