谷氨酰胺治疗烧伤骨骼肌蛋白高分解代谢的信号转导机制研究

烧伤引起的骨骼肌蛋白高分解代谢可影响患者的生存质量和预后，这种强烈的促体内蛋白分解、抑制糖和脂类利用的高代谢反应可使机体迅速陷入负氮平衡和营养不良。近年来研究表明，外源添加谷氨酰胺可以抑制蛋白质的降解，同时促进蛋白质的合成，从而改善骨骼肌蛋白高分解代谢状态。但对于其机制仍待进一步阐明。我们推测其机制可能是通过胰岛素样生长因子-1(IGF-1)信号通路与糖皮质激素信号通路介导。本项目拟通过动物实验和细胞培养，采用多种分子生物学手段，研究谷氨酰胺对于骨骼肌蛋白分解代谢与合成代谢的影响。尤其是谷氨酰胺对于骨骼肌PI3K/Akt/mTOR、Akt1/FOXOs/MAFbx/MuRF1以及糖皮质激素信号通路活化状态的影响。从而初步阐明谷氨酰胺防治烧伤后骨骼肌蛋白高分解代谢的信号转导机制。本项目的研究不仅为骨骼肌蛋白高分解代谢机制的研究提供理论基础，更重要的是为谷氨酰胺的临床应用提供重要的理论依据。

该项目系统观察了谷氨酰胺强化的肠内营养对烫伤大鼠骨骼肌蛋白质代谢的作用；观察了谷氨酰胺强化的肠内营养对烫伤大鼠骨骼肌PI3K/Akt信号通路的影响；观察了谷氨酰胺强化的肠内营养对烫伤大鼠骨骼肌MAFbx、MuRF1表达的影响；同时探讨了L6肌管谷氨酰胺与IGF1/PI3K/Akt信号通路分子的相互作用及对蛋白合成与分解的调节作用机制。体内实验，在严重烧伤大鼠模型中，应用谷氨酰胺强化的肠内营养治疗，可在一定程度上拮抗严重烧伤导致的体重下降、骨骼肌萎缩以及骨骼肌蛋白高代谢；其机制可能是谷氨酰胺上调骨骼肌中与蛋白合成代谢相关的PI3K、Akt、mTOR、p70S6K等分子基因表达以及蛋白的活化，并拮抗与蛋白降解相关的骨骼肌特异泛素连接酶MuRF1和MAFbx基因水平以及蛋白活化的改变；此外谷氨酰胺可拮抗严重烧伤导致的骨骼肌中IGF-1基因水平和蛋白水平的改变。体外实验，谷氨酰胺通过上调IGF-1/PI3K/Akt-mTOR信号途径分子的基因及蛋白水平的表达，促进骨骼肌蛋白合成代谢，拮抗严重烧伤引起的骨骼肌蛋白高分解。体内体外实验证实，谷氨酰胺强化的肠内营养可以促进机体烧伤后骨骼肌蛋白的合成代谢，同时可抑制高分解代谢；谷氨酰胺促进骨骼肌蛋白合成、抑制蛋白质分解，部分是通过PI3K/Akt/mTOR/P70S6K信号通路和Akt1/FOXOs/MAFbx/MuRF1信号通路实现的。因此，本实验为烧伤后早期应用谷氨酰胺强化的肠内营养防治骨骼肌蛋白的高分解代谢提供了理论依据。