天冬酰胺合成酶对移植黑色素瘤APP/PS1小鼠骨骼肌减少的影响

doi:10.13481/j.1671-587X.20210405

吉林大学学报(医学版) ›› 2021, Vol. 47 ›› Issue (4): 849-856.doi: 10.13481/j.1671-587X.20210405

天冬酰胺合成酶对移植黑色素瘤APP/PS1小鼠骨骼肌减少的影响

董营¹,吕航¹,郭家女^1,^2,³,郑鸿^1,^2,³,郭丹¹,王力可¹,王丹¹,陈昌捷²,孙连坤³,张勇³,于春艳¹()

^1.北华大学基础医学院病理教研室，吉林吉林 132013
^2.北华大学附属医院检验科，吉林吉林 132013
^3.吉林大学基础医学院病理生理学系，吉林长春 130021

收稿日期:2020-12-11 出版日期:2021-07-28 发布日期:2021-07-22
通讯作者: 于春艳 E-mail:gchunyanyu@163.com
作者简介:董营（1983－），女，吉林省榆树市人，讲师，医学硕士，主要从事衰老病理学方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81541148);吉林省科技厅科技发展计划项目(YDZJ202101ZYTS090);吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20200057KJ);吉林省卫健委卫生与健康技术创新项目(2019J040);北华大学省级大学生创新创业训练计划项目(202010201073);吉林省国家级大学生创新创业训练计划项目(202010201002);吉林省吉林市科技局医疗卫生指导性计划项目(20200404101)

Effect of asparagine synthetase on reduction of skeletal muscle in APP/PS1 mice transplanted with melanoma

Ying DONG¹,Hang LYU¹,Jianv GUO^1,^2,³,Hong ZHENG^1,^2,³,Dan GUO¹,Like WANG¹,Dan WANG¹,Changjie CHEN²,Liankun SUN³,Yong ZHANG³,Chunyan YU¹()

^1.Department of Pathology，College of Basic Medical Sciences，Beihua University，Jilin 132013，China
^2.Department of Laboratory，Affiliated Hospital，Beihua University，Jilin 132013，China
^3.Department of Pathophysiology，School of Basic Medical Sciences，Jilin University，Changchun 130021，China

Received:2020-12-11 Online:2021-07-28 Published:2021-07-22
Contact: Chunyan YU E-mail:gchunyanyu@163.com

摘要/Abstract

摘要： 目的

探讨天冬酰胺合成酶（ASNS）在移植黑色素瘤模型淀粉样蛋白前体蛋白/早老素1（APP/PS1）小鼠骨骼肌减少中的作用，并阐明其作用机制。

方法

C57BL/6J（C57）小鼠和APP/PS1小鼠分别移植黑色素瘤B16细胞（C57移植瘤组和APP/PS1移植瘤组），同时设C57对照组和APP/PS1对照组，每组7只。取小鼠腓肠肌组织，分析天平称量小鼠腓肠肌质量，计算小鼠腓肠肌质量与体质量比值即肌肉减少症指数（SI），采用HE染色观察小鼠腓肠肌组织形态表现，实时荧光定量PCR（RT-qPCR）法检测小鼠腓肠肌组织中肌肉组织特异萎缩相关基因E3 泛素连接酶1（Atrogin-1）、肌肉环指蛋白1（MuRF1）和ASNS mRNA表达水平， Western blotting法检测小鼠腓肠肌组织中ASNS及内质网应激途径相关蛋白葡萄糖调节蛋白78（GRP78）、活化转录因子4（ATF4）、真核细胞起始因子2α（eIF2α）和磷酸化eIF2α（p-eIF2α）蛋白表达水平。

结果

与C57对照组比较，C57移植瘤组小鼠腓肠肌SI降低（P<0.05），腓肠肌细胞呈玻璃样变性，肌浆蓝染，部分细胞核可见核内移现象，小鼠腓肠肌组织中Atrogin-1、MuRF1和ASNS mRNA表达水平升高（P<0.05），ASNS蛋白表达水平升高（P<0.05），GRP78、ATF4蛋白表达水平和p-eIF2α/eIF2α蛋白表达水平比值明显升高（P<0.05）；与APP/PS1对照组比较，APP/PS1移植瘤组小鼠腓肠肌SI降低（P<0.05），腓肠肌部分肌纤维肿胀，部分肌纤维变细，细胞核内移现象多见，肌浆颜色以红色为主，腓肠肌组织中Atrogin-1、MuRF1和ASNS mRNA表达水平升高（P<0.05），ASNS蛋白表达水平升高（P<0.05），GRP78、ATF4蛋白表达水平和p-eIF2α/eIF2α蛋白表达水平比值明显升高（P<0.05）；与C57移植瘤组比较，APP/PS1移植瘤组小鼠腓肠肌SI降低（P<0.05），腓肠肌组织中Atrogin-1 mRNA表达水平升高（P<0.05），ASNS mRNA水平降低（P<0.05），ASNS蛋白表达水平差异无统计学意义（P>0.05），GRP78和ATF4蛋白表达水平及p-eIF2α/eIF2α蛋白表达水平比值明显降低（P<0.05）。

结论

APP/PS1移植黑色素瘤模型小鼠腓肠肌更易发生肌肉减少，其机制可能与适应性反应ASNS转录水平降低有关，内质网应激PERK-eIF2a-ATF4信号途径可能参与调控ASNS转录活性。

关键词: 天冬酰胺合成酶, 肌肉减少, 淀粉样蛋白前体蛋白/早老素1, 移植瘤, 黑色素瘤B16细胞

Abstract: Objective

To investigate the role of asparagine synthetase（ASNS） on reduction of skeletal muscle in the amyloid precursor protein/presenilin 1（APP/PS1） mice transplanted with melanoma，and to clarify its mechanism.

Methods

The C57BL/6J（C57） and APP/PS1 mice were transplarted with melanoma cells （C57 transplanted tumor group and APP/PS1 transplanted tumor group），at the same time， C57 control group and APP/PS1 control group were set up.The mass of gastrocnemius was measured and the sarcopenia index （SI） was calculated with the gastrocnemius mass to body weight ratio.The morphology of gastrocnemius tissue of the mice was determined by HE staining. The mRNA expression levels of muscle specific atrophy gene E3 ubiquitin protein ligase 1 （Atrogin-1），muscle ring finger protein 1（MuRF1） and ASNS in gastrocnemius tissue of the mice were measured by Real-time fluorescence quantitative PCR（RT-qPCR）. The expression levels of ASNS and endoplasmic stress related glucose regulated protein 78（GRP78），activating transcription factor-4（ATF4），eukaryotic cell initiation factor 2α（eIF2α），phosphorylated eIF2α（p-eIF2α） in gastrocnemius tissue of the mice were measured by Western blotting method.

Results

Compared with C57 control group， the SI of the mice in C57 transplanted tumor group was decreased （P<0.05），gastrocnemius cells had hyaline degeneration，the sarcoplasm was stained blue， and some muscle fiber showed intranuclear migration； the expression levels of Atrogin-1，MuRF1 and ASNS mRNA in gastrocnemius tissue of the mice were increased （P<0.05）， and the expression level of ASNS protein was increased （P<0.05）；the expression levels of GRP78 and ATF4 and the ratio of p-eIF2α/eIF2α were increased（P<0.05）.Compared with APP/PS1 control group，the SI of the mice in APP/PS1 transplanted tumor group was decreased （P<0.05）， some muscle fibers of gastrocnemius were swelling， and some were thin； intranuclear migration was easily seen， and the sarcoplasm was red； the expression levels of Atrogin-1，MuRF1 and ASNS mRNA in gastrocnemius tissue were increased （P<0.05），and the expression level of ASNS protein was increased （P<0.05）；the expression levels of GPR78 and ATF4 proteins and the ratio of p-eIF2α/eIF2α were increased（P<0.05）.Compared with C57 transplanted tumor group，the SI of the mice in APP/PS1 transplanted tumor group was decreased （P<0.05），the level of Atrogin-1 mRNA was increased （P<0.05），and the level of ASNS mRNA in gastrocnemius tissue was decreased （P<0.05）； there was no difference in the expression level of ASNS protein（P>0.05）；the expression levels of GRP78 and ATF4 proteins and the ratio of p-eIF2α/eIF2α were decreased （P<0.05）.

Conclusion

Gastrocnemius in the APP/PS1 transplanted melanoma mice is more prone to reduction of skeletal muscle， and its mechanism may be associated with the reduced levels of adaptive response in ASNS transcription， and endoplasmic reticulum stress in PERK-eIF2a-ATF4 signaling pathway may be involved in the regulation of ASNS transcriptional activity.

Key words: asparagine synthetase, reduction of skeletal muscle, amyloid precursor protein/presenilin 1, transplanted tumor, melanoma B16 cells

中图分类号:

R739.5

董营,吕航,郭家女,郑鸿,郭丹,王力可,王丹,陈昌捷,孙连坤,张勇,于春艳. 天冬酰胺合成酶对移植黑色素瘤APP/PS1小鼠骨骼肌减少的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(4): 849-856.

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图/表 8

表1

图1

图2

表2

图3

图4

图5

图6

参考文献 22

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	*北华大学临床医学院 2017 级医学影像专业 ^△北华大学临床医学院2018级临床医学专业

Gene	Primer sequence
ASNS	F 5'-CTGTACGGATGAACCATTGC-3'
	R 5'-GCCTCCTTGAGTTGCTTCA-3'
Atrogin-1	F 5'-AGGAGCGCCATGGATACTGT-3' R 5'-GAAGTTCTTTTGGGCGATGC-3'
MuRF1	F 5'-ACCTGCTGGTGGAAAACATC-3' R 5'-CTTCGTGTTCCTTGCACATC-3'
GAPDH	F 5'-TTGTGATGGGTGTGAACCACGAGA-3' R 5'-CATGAGCCCTTCCACAATGCCAAA-3'

Group	Atrogin-1	MuRF1
C57 control	1.00±0.00	1.00±0.00
C57 transplanted tumor	1.25±0.16^*	1.27±0.04^*
APP/PS1 control	0.97±0.11	0.78±0.02
APP/PS1 transplanted tumor	1.64±0.13^△#	0.89±0.02^△#

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天冬酰胺合成酶对移植黑色素瘤APP/PS1小鼠骨骼肌减少的影响

Effect of asparagine synthetase on reduction of skeletal muscle in APP/PS1 mice transplanted with melanoma

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