杨梅素通过激活PPARβ/δ调控miR-499/Sox6通路提高运动耐力的作用与分子机制研究

The ratio of slow-twitch muscle fiber has closely correlated with exercise performance and glucose/lipid metabolism. Nuclear receptor PPARβ/δ plays a crucial role in regulating skeletal myofiber-type switch and mitochondrial biogenesis. Meanwhile, research also found that miR-499 is an important signaling molecule to modulate myofiber-type switch. In our previous study, we have found that myricetin significantly improved exercise performance of rats and increased the expression of miR-499 in skeletal muscle. Taken together, in this project, we hypothesize that myricetin could induce skeletal muscle fiber type switching and improve endurance through activating PPARβ/δ to regulate miR-499/Sox6 pathway. We will use in vitro models of gene knockout/ over-expression in mouse skeletal muscle cells and in vivo model of C57BL/6 mice to confirm this hypothesis. This study will further clarify PPARβ/δ induced muscle fiber type transition as a potent target for endurance improvement. In addition, this study will reveal that promoting expression of slow-twitch muscle fibers as a new way for myricetin to improve exercise performance, therefore provide more experimental proofs for application of myricetin in endurance-building and improving metabolism in the future.

骨骼肌的慢肌纤维比例与机体运动耐力表现及糖脂代谢能力的关系非常密切。已有证据表明核受体PPARβ/δ对骨骼肌慢肌纤维形成及线粒体生物合成起着重要的调控作用；miR-499是骨骼肌纤维类型转换的重要信号通路。我们前期研究发现，杨梅素能增强大鼠的运动耐力，延长力竭跑步时间；同时明显上调骨骼肌中miR-499的表达水平。本项目提出研究假设“杨梅素通过激活PPARβ/δ调控miR-499/Sox6信号通路促进骨骼肌慢肌纤维形成和线粒体生物合成，进而增强骨骼肌氧化代谢能力、提升运动耐力”，拟采用体外细胞实验与体内动物实验相结合的方法深入论证该研究假设。本研究为以骨骼肌PPARβ/δ为靶点调控肌纤维表型和功能转换的策略研究奠定重要理论基础，同时也为应用杨梅素干预提升机体运动耐力和防治肥胖及相关代谢性疾病提供科学证据。

目的：本研究旨在探索杨梅素（Myricetin，MYR）干预对耐力运动大鼠和高脂喂养小鼠运动耐力的影响，及其中可能的机制。.方法：.1.杨梅素干预对耐力运动大鼠运动耐力的影响及机制研究：本研究将42只6周龄雄性SD大鼠随机分为以下组：安静对照组（NE），2周耐力运动组（Ex-2组），50mg/kg杨梅素干预+2周耐力运动组（Ex-2-MYR-50），150mg/kg杨梅素干预+2周耐力运动组（Ex-2-MYR-150），4周耐力运动组（Ex-4组），50mg/kg杨梅素干预+4周耐力运动组（Ex-4-MYR-50），150mg/kg杨梅素干预+4周耐力运动组（Ex-4-MYR-150），每组6只。通过跑步力竭实验、组织免疫荧光染色、蛋白免疫印迹、qPCR结合细胞转染等实验技术，观察杨梅素对运动耐力和骨骼肌纤维类型转换的影响。.2.杨梅素干预对高脂饮食喂养小鼠运动耐力的影响及机制研究：本研究将50只8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照饮食组（CD）、45%高脂饮食组（HFD）、45%高脂饮食+杨梅素干预组（HFD+MYR）、45%高脂饮食+GSK0660干预组（HFD+GSK）、45%高脂饮食+杨梅素+GSK0660干预组（HFD+MYR+GSK）。通过OGTT实验、游泳力竭实验、小动物CT、表面等离子共振技术等观察MYR对运动耐力的影响。.结果及结论：.一、杨梅素通过调控miR-499/Sox6通路促进骨骼肌快肌纤维向慢肌纤维转化，进而增强耐力运动大鼠运动耐力：MYR显著增加大鼠比目鱼肌和腓肠肌中慢肌纤维的含量，上调慢肌标志分子Myh7表达，下调快肌纤维标志分子表达。同时，MYR显著增加骨骼肌慢肌纤维标志性蛋白表达。MYR显著增加miR-499的表达和编码其基因Myh7b的表达，减少其下游信号分子Sox6基因的表达。使用miR-499抑制剂后，MYR对肌纤维标志基因的表达无显著性影响，同时慢肌纤维标志性蛋白的表达也没有显著改变。.二、杨梅素通过激活PPARβ/δ改善高脂饮食喂养小鼠运动耐力下降：MYR改善高脂饮食喂养小鼠空腹血糖升高和葡萄糖耐量受损，提升高脂饮食喂养小鼠的运动耐力；使用PPARβ/δ抑制剂处理后，MYR增强高脂喂养小鼠运动耐力的作用消失；Auto Dock分子对接模拟和表面等离子共振技术结果显示杨梅素可以与PPARβ/δ LBD直接结合。