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研究背景:骨骼肌是人体最大的组织,负责随意运动的产生和姿势的维持。骨骼肌在人体中发挥着重要的功能,其发育、生理稳态及再生等生物学过程都需要有效而合理的调控。microRNA(miRNA)是一类长度约22个核苷酸序列的微小非编码RNA,在动植物基因组里具有极其保守的基因序列。miRNA在转录后通过与目的mRNA的结合,促进mRNA的降解和/或抑制其翻译,从而在转录后水平对目的基因发挥负调控的作用。近年来,通过运用基因敲除或转基因技术对miRNA体内功能的研究,人们已经发现miRNA在骨骼肌的发育及病理生理等过程发挥着广泛的调节作用。同时,miRNA在许多骨骼肌疾病中表达异常,但其中的功能和机制仍然没有完全弄清楚。因此,系统研究miRNA在骨骼肌生理及病理条件下的功能和机制,不仅有助于拓展骨骼肌的基础生物学知识,也有利于为骨骼肌疾病的治疗提供新的研究方向。miRNA-155(miR-155)是产生于B-cell Integration Cluster(BIC)基因的miRNA,是最早使用基因敲除模型来研究其体内功能的miRNA之一。miR-155在免疫系统、造血系统、心血管系统及肿瘤等病理生理过程发挥重要作用,但 miR-155在骨骼肌中的功能和机制目前并不清楚。 目的:本课题运用 miR-155基因敲除小鼠模型,从骨骼肌的发育及生理、骨骼肌干细胞(肌卫星细胞)和骨骼肌的再生等三方面,系统研究miR-155在骨骼肌中的功能和相关机制。 方法: 1.以 miR-155基因敲除型和野生型小鼠为实验对象,通过组织切片,免疫组织化学染色,RT-qPCR等方法,观察在正常生理情况下基因敲除miR-155对骨骼肌发育及生理稳态的影响; 2.以miR-155基因敲除型和野生型小鼠为实验对象,提取成体骨骼肌单根肌纤维,观察骨骼肌肌卫星细胞数量;提取及体外培养Primary myoblast,检测其细胞增殖及成肌分化的能力; 3.以miR-155基因敲除型和野生型小鼠为实验对象,构建心脏毒素诱导的骨骼肌急性损伤模型,观察基因敲除 miR-155对骨骼肌再生的影响;使用MACS及FACS技术提取骨骼肌再生过程中的巨噬细胞,观察巨噬细胞的数量、类型及分布、以及相关炎症细胞因子在骨骼肌再生修复过程中的变化差异;鉴定 miR-155直接调控的靶基因及相关信号通路,明确miR-155调控骨骼肌再生的分子机制。 结果: 1.在正常的生理状态下,miR-155基因敲除小鼠的骨骼肌发育正常,骨骼肌形态、肌纤维大小及分布、肌纤维类型无明显异常; 2.在正常的生理状态下,miR-155基因敲除小鼠的骨骼肌干细胞(肌卫星细胞)数量、增殖及分化能力无明显异常; 3.在心脏毒素诱导的骨骼肌急性损伤-再生模型中,miR-155基因敲除小鼠的骨骼肌再生较野生型明显延迟;基因敲除 miR-155导致巨噬细胞的激活延迟、巨噬细胞的亚型以及细胞因子的表达失衡,最终延迟了炎症反应过程;Socs1是miR-155直接作用的靶基因,miR-155通过调节Socs1/Stat3信号通路是miR-155调控骨骼肌再生的分子机制之一。 结论:基因敲除 miR-155对骨骼肌的正常发育和生理、肌卫星细胞的数量及增殖分化能力无明显影响;但基因敲除 miR-155导致骨骼肌急性损伤后的再生修复延迟,miR-155调节巨噬细胞的炎症反应是骨骼肌再生调控机制的重要组成部分。