肌肉生長抑制素對骨骼肌作用研究進展

楊 惠，額爾敦木圖*,姜建強，包花爾，那仁巴圖，劉圖雅

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部動物疾病臨床診療技術(shù)重點實驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古阿拉善左旗農(nóng)牧業(yè)局獸醫(yī)局，內(nèi)蒙古巴彥浩特 750300)

文獻綜述

肌肉生長抑制素對骨骼肌作用研究進展

楊 惠1，額爾敦木圖1*,姜建強1，包花爾1，那仁巴圖2，劉圖雅3

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部動物疾病臨床診療技術(shù)重點實驗室，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古阿拉善左旗農(nóng)牧業(yè)局獸醫(yī)局，內(nèi)蒙古巴彥浩特 750300)

肌肉生長抑制素(MSTN)是轉(zhuǎn)化生長因子β超家族的成員之一，又稱生長分化因子8。MSTN主要在骨骼肌中廣泛表達，并可在心肌、脂肪、乳腺等多個組織中表達，其作用主要體現(xiàn)在抑制骨骼肌生長發(fā)育、誘發(fā)肌萎縮等方面。MSTN可以通過多種途徑協(xié)同作用于骨骼肌，即通過激活TGF-β、p38MAPK、ERK1/2、JNK等信號途徑以及抑制IGF-AKT、Wnt信號途徑來抑制肌細胞增殖分化；通過調(diào)控AKT途徑、泛素-蛋白水解酶系統(tǒng)、自噬溶酶體系統(tǒng)來影響骨骼肌蛋白的合成與分解；MSTN還參與了與骨骼肌生成相關(guān)的脂肪代謝及骨形成等生理活動。論文重點闡述MSTN在肌細胞增殖分化、肌蛋白合成與分解、脂肪代謝、骨骼發(fā)育等方面的作用機制，并對其應(yīng)用前景進行展望，為相關(guān)科學(xué)研究提供參考。

肌肉生長抑制素；骨骼肌；肌細胞；作用機制

動物體最大的器官是骨骼肌，約占健康成年動物總體重的40%。骨骼肌除直接參與運動之外，還與內(nèi)分泌、免疫等生理活動息息相關(guān)，因此骨骼肌量的增減不僅是畜體產(chǎn)肉性能的重要影響因素，也是衡量機體功能的重要指標(biāo)。1997年,McPherron篩選了小鼠骨骼肌文庫，其中一段基因編碼的蛋白有TGF-β家族的典型結(jié)構(gòu)特征，因此命名為生長分化因子8(growth differentiation factor 8， GDF-8)。通過基因敲除技術(shù)得到GDF-8基因-C端生物活性區(qū)喪失的純合小鼠,此種鼠的體重比野生型重約30%,骨骼肌肌纖維數(shù)比野生型高86%，因而GDF-8又被稱為肌肉生長抑制素(myostatin, MSTN)。同年，McPherron、Kambadur、Grobet的實驗室?guī)缀跬瑫r發(fā)布了MSTN功能缺失與牛雙肌性狀的聯(lián)系[1-3]。利用熒光原位雜交技術(shù)(FISH)及數(shù)量性狀基因座(QTL)連鎖對人、豬、牛、羊等多種動物MSTN基因進行分析，發(fā)現(xiàn)動物MSTN基因均含有3個外顯子、2個內(nèi)含子和1個開放閱讀框(opening reading frame, ORF)。多種動物MSTN成熟肽序列與人相比，小鼠，大鼠，豬，馬，狗的一致性為100%，牛為98.2%，綿羊與山羊均為 97.2%[4]。近年來，隨著聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、蛋白質(zhì)印跡(Western blot)、免疫組織化學(xué)(IHC)、Northern雜交(Northern bot)等研究方法的更新進步，MSTN對骨骼肌的作用機制也被進一步闡明，其在肌細胞增殖分化、肌蛋白合成與分解、脂肪代謝、骨骼發(fā)育等方面的作用也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，并成為相關(guān)研究領(lǐng)域的新熱點。

本文系統(tǒng)綜述了MSTN作用的信號通路，并由此為起點進一步探討了MSTN在肌細胞增殖分化、肌蛋白合成分解方面的作用。此外，最新研究進展更是預(yù)示著MSTN對脂肪沉積轉(zhuǎn)化及骨骼的發(fā)育愈合有著較為重要的影響作用，因此本文不僅對這一部分的研究進展進行了簡述，還對MSTN的實際應(yīng)用情況及MSTN的應(yīng)用前景進行介紹，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 MSTN作用的信號途徑

成熟的MSTN二聚體-C端主要通過結(jié)合到Ⅱ型受體ActRIIB和ActRIIA (ActRIIB比ActRIIA更容易結(jié)合)后磷酸化激活Ⅰ型受體(ALK4和ALK5)進而磷酸化Smad2和Smad3，磷酸化的Smad2、Smad3可以與Smad4形成復(fù)合物轉(zhuǎn)入到細胞核內(nèi)，通過與DNA及其他核因子相互作用來激活萎縮基因的轉(zhuǎn)錄和表達。一方面，MSTN能夠抑制Smad7， Smad7負反饋調(diào)節(jié)MSTN的形成，進而干擾Smad2/3與Smad4形成復(fù)合物，造成細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)減弱[5]。研究表明，抑制myostatin-ActRIIB-ALK4/ALK5-Smad2/3途徑中的任意部分均可以促進成年機體的肌肉肥大[6]。另一方面，三大MAPK途徑均參與MSTN信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，MSTN能夠激活p38信號途徑進而誘導(dǎo)肌細胞的增殖抑制；MSTN通過激活Erk1/2MAPK途徑發(fā)揮肌細胞分化抑制的作用；MSTN通過JNK信號途徑負調(diào)控成肌細胞的增殖、分化。此外，MSTN還可以通過抑制IGF-1/PI3K/Akt通路，抑制Akt磷酸化,提高FoxO活性來提高肌萎縮基因的表達量，其中FoxO1可以與MSTN啟動子區(qū)域結(jié)合,增強啟動子活性,誘導(dǎo)MSTN 表達量增加, 并且FoxO1可以增強連接MSTN 啟動子的熒光素酶載體活性, 進一步抑制成肌細胞的分化[7]。

綜合以上研究結(jié)果可知，MSTN負調(diào)控骨骼肌生長發(fā)育是一個多信號途徑共同協(xié)調(diào)參與的過程。正是由于這樣復(fù)雜、多層次的通信網(wǎng)絡(luò)，MSTN才能夠與多種因子相互協(xié)調(diào)，維持正常細胞水平上的新陳代謝，以保障機體適應(yīng)不斷改變的內(nèi)、外環(huán)境，使骨骼肌不會因某一條MSTN作用通路的改變而迅速的萎縮或肥大。同時，MSTN廣泛的作用通路也為其參與肌細胞增殖分化、肌蛋白合成分解等一系列生理活動搭建了通訊橋梁。

2 MSTN影響肌細胞的增殖與分化

人體各種形式的運動主要依靠肌細胞的收縮活動來完成，而MSTN就是通過改變細胞周期來影響肌細胞的增殖、分化的重要因素之一。在體外培養(yǎng)的成肌細胞中，MSTN可以阻止細胞由G1期轉(zhuǎn)入到S期，為此Thomas提出了MSTN抑制成肌細胞增殖的作用模型[8]。新近研究表明，MSTN可通過正向調(diào)節(jié)細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(P21因子)及細胞周期蛋白依賴性激酶(CD2和CD4)引起成視網(wǎng)膜細胞瘤蛋白(RB)磷酸化來影響成肌細胞從G2期進入到M期[9]。從MSTN作用于骨骼肌的多信號通路來看，MSTN還促進AKT抑制、GSK-3b活化及并引起周期蛋白D1的不穩(wěn)定，引起肌細胞的增殖抑制[10]。此外，肌衛(wèi)星細胞的相關(guān)研究表明，MSTN能夠引起骨骼肌衛(wèi)星細胞的靜止，還可通過下調(diào)PAX7來實現(xiàn)對衛(wèi)星細胞的激活和自我更新的負調(diào)控。利用免疫組織化學(xué)方法觀察發(fā)現(xiàn)，MSTN基因敲除小鼠肌肉組織中衛(wèi)星細胞所占的比例與野生型小鼠相比顯著增加[11]。同樣以3周齡健康C57小鼠為材料，利用免疫熒光染色法也證實，MSTN能夠誘導(dǎo)衛(wèi)星細胞分化為肌成纖維細胞引起骨骼肌纖維化[12]。

在細胞分化方面，研究發(fā)現(xiàn)C2C12成肌細胞中過量表達的MSTN能夠抑制MyoD以及MEK/Erk1/2表達通路，引起肌細胞分化抑制。并且MSTN抑制成肌細胞分化的途徑并不單一，還可以依賴siRNA抑制RAPTOR(調(diào)控mTOR的相關(guān)蛋白)以及mTOR 信號復(fù)合物1 (mTORC1)，這樣多途徑的作用關(guān)系進一步保證了肌細胞的正常分化。而更多的新近研究結(jié)果也揭示出了MSTN與成肌細胞分化調(diào)節(jié)因子(Pax3、Myf5及MyoD等)的協(xié)調(diào)作用關(guān)系，其中MyoD和Myf5尤為突出，它們可以誘導(dǎo)激活MSTN基因的啟動子[13]，這一作用也使MSTN作用于肌細胞的網(wǎng)絡(luò)更加地嚴密和完善。

總之，MSTN可以通過多個信號通路實現(xiàn)對成肌細胞增殖分化的影響[14]。據(jù)以上研究結(jié)果推測：在正常情況下，MSTN維持著肌衛(wèi)星細胞的相對靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)機體處于損傷、超負重、高強度訓(xùn)練等異常狀態(tài)時，衛(wèi)星細胞被激活，增殖分化為肌細胞以適應(yīng)機體能量需求。

3 MSTN參與肌蛋白的合成與分解

蛋白質(zhì)是組成人體一切細胞、組織的重要成分。蛋白質(zhì)的動態(tài)平衡是通過AKT/mTOR控制蛋白質(zhì)合成以及AKT/FOXO控制蛋白質(zhì)分解來實現(xiàn)的。抑制MSTN可以使AKT在骨骼肌細胞中持續(xù)表達進而促進蛋白合成引起肌肉的迅速肥大[15]。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠和牛體內(nèi)缺乏MSTN時，PI3K/AKT/mTOR通路被上調(diào)[16]，其中mTOR形成的復(fù)合物TORC1通過磷酸化、抑制4E-BP1來減輕真核細胞翻譯起始因子4E及帽子依賴性翻譯的壓力，直接調(diào)節(jié)了蛋白質(zhì)合成的敏感性[17]。同樣，通過抑制MSTN孵育的人類肌管，其AKT/mTOR通路也被明顯上調(diào)[18]?？偟膩碚f, MSTN與蛋白質(zhì)合成的AKT途徑在一定程度上相關(guān)聯(lián),MSTN很大程度上可能是控制蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵信號分子。此外，在培養(yǎng)C2C12細胞過程中，MSTN阻礙IGF1/PI3K/AKT途徑并激活FOXO1，其中FOXO轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)節(jié)兩種重要的蛋白質(zhì)水解機制即自噬溶酶體和泛素-蛋白水解酶復(fù)合體。有研究也同樣發(fā)現(xiàn)了MSTN可以通過上調(diào)泛素-蛋白水解酶系統(tǒng)及自噬溶酶體來引起鱒魚肌小管萎縮。更有趣的是，F(xiàn)OXO1可以正向調(diào)節(jié)MSTN的表達,這表明FOXO1協(xié)同MSTN的反饋機制,放大了對肌萎縮的影響。這些結(jié)論都說明了MSTN與泛素-蛋白酶水解酶系統(tǒng)及自噬溶酶體系統(tǒng)之間存在著一定的相關(guān)性[19]。

從以上研究結(jié)果可以推測,當(dāng)機體亟需能量供給時，MSTN通過自噬溶酶體、泛素-蛋白水解酶系統(tǒng)以及FOXO等各種因子促使骨骼肌蛋白可逆性降解,為機體提供必須的能量以解燃眉之急。當(dāng)機體能量供應(yīng)充足時，萎縮的骨骼肌通過復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)相關(guān)信號抑制MSTN表達，引起如PI3K/AKT/mTOR等的調(diào)節(jié)通路被上調(diào)，蛋白質(zhì)合成的敏感性增加，骨骼肌再度恢復(fù)正常的代謝平衡。當(dāng)機體受到長期高強度鍛煉刺激時,多信號通路相互作用促使MSTN的表達受到抑制，AKT途徑在一定程度上有所上調(diào)，骨骼肌蛋白大量聚集，以滿足高強度鍛煉中的能量需求。如今，對于MSTN作用于骨骼肌蛋白的許多調(diào)控環(huán)節(jié)依舊處于推測階段,這其間還存在很多問題亟待進一步研究和證實。

4 MSTN參與脂肪代謝

有報道稱,MSTN可能參與脂肪代謝活動。一方面，MSTN可以影響脂肪細胞的增殖分化。研究發(fā)現(xiàn)，MSTN過表達可以促進小鼠3T3-L1前脂肪細胞增殖[20]，并且用重組的MSTN處理3T3-L1細胞系,與對照組相比,MSTN處理組甘油-3-磷酸脫氫酶的活性、C/EBP-α及PPAR-γ的表達水平顯著降低,因此MSTN可能通過C/EBP-α和PPAR-γ信號傳導(dǎo)來抑制前脂肪細胞的分化[21]。而值得注意的是，肌肉和脂肪組織由相同的間質(zhì)干細胞發(fā)育而來,當(dāng)MSTN大量表達時肌蛋白減少，脂肪的生成和沉積相對增多，因此MSTN表達量的變化可以引起肌肉和脂肪間的動態(tài)轉(zhuǎn)化。更有趣的是,肌細胞內(nèi)脂質(zhì)過度積累與胰島素抵抗能力呈正相關(guān)，有研究表明，MSTN功能缺失鼠可以通過提高GLUT4,AKT,p-AKT以及AMPK的水平引起骨骼肌對胰島素的敏感性[22]。與以上試驗相類似的試驗也證明了MSTN大量表達可以降低肌細胞胰島素敏感性，脂肪細胞分泌的脂聯(lián)素(ADPN)卻增加肌細胞胰島素敏感性，二者拮抗共同調(diào)節(jié)肌細胞內(nèi)脂質(zhì)的積累[23]。另一方面，MSTN影響脂肪細胞的沉積。Lin等研究發(fā)現(xiàn)，敲除MSTN基因的小鼠脂肪形成能力降低,瘦蛋白分泌能力下降[24]。此外，MSTN還與脂肪細胞的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。MSTN基因敲除鼠的骨骼肌中，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)表達及磷酸化水平均上調(diào)繼而激活 PGC-1α使鳶尾素增加，而上調(diào)的AMPK-PGC-1α-FNDC5 /鳶尾素通路可以促使白色脂肪棕色化[25]。

到目前為止,關(guān)于MSTN作用于脂肪代謝的研究并不十分到位。其中，脂肪細胞的分化過程大致為：多能干細胞→脂肪母細胞→前脂肪細胞→不成熟脂肪細胞→成熟脂肪細胞，粗略看來MSTN對前脂肪細胞增殖分化的抑制作用基本可以確定，但其對脂肪細胞分化早期多功能干細胞及脂肪母細胞的作用還沒有統(tǒng)一的結(jié)論。并且脂肪細胞的數(shù)量在生長發(fā)育早期就已基本確定，脂肪組織中主要是以未成熟的前脂肪細胞來貯存能量、分化增殖，據(jù)此推測正是由于MSTN對前脂肪細胞的分化抑制才使脂肪組織處于一種相對靜止的穩(wěn)定狀態(tài)。在脂肪細胞轉(zhuǎn)化方面，盡管敲除MSTN基因的動物表現(xiàn)出AMPK-PGC-1α-FNDC5 /鳶尾素通路的上調(diào)促使白色脂肪棕色化，但并沒有相關(guān)試驗直接證明MSTN的過表達抑制脂肪轉(zhuǎn)化。肌細胞和脂肪細胞在生長發(fā)育過程中以肌細胞胰島素敏感性為紐帶，通過MSTN與脂聯(lián)素二者拮抗來共同維持肌細胞與脂肪細胞的動態(tài)平衡。正常狀態(tài)下，肌肉與脂肪比率得以充分維持。分解代謝狀態(tài)下，脂聯(lián)素的作用較于MSTN相對增強，能夠促進肌肉內(nèi)脂的脂肪酸氧化，在運動中提供線粒體氧化所需要的能量，在一定程度上預(yù)防了肌肉的萎縮。綜合來看，MSTN對機體脂肪調(diào)節(jié)存在著多條調(diào)控通路，并且可能因靶細胞類型、作用時間、外界環(huán)境等的影響而呈現(xiàn)不同的效應(yīng)，因此需要進一步探討與研究。

5 MSTN作用于骨骼

除對肌肉生長有負調(diào)控作用外，MSTN似乎還影響骨骼的組織結(jié)構(gòu)及骨形成。MSTN基因敲除的純合型小鼠不僅肌肉肥大還表現(xiàn)出骨密度、骨礦物質(zhì)密度(BMD)以及骨強度的增加。為了進一步確定MSTN與骨骼之間的關(guān)系，利用定量計算機斷層攝影術(shù)(pQCT)對MSTN功能缺失型小鼠的肱骨進行研究，結(jié)果表明其肱骨近端表現(xiàn)出骨小梁面積、骨松質(zhì)礦物含量(BMC)明顯增加，骨表面BMC及骨膜圍也有所增加，其骨骼表面積的增大所導(dǎo)致的直接結(jié)果就是使大塊肌肉更容易附著，并且MSTN功能缺失鼠BMD含量比普通小鼠高，同時還擁有更大的第三轉(zhuǎn)子。此外還有研究發(fā)現(xiàn)，MSTN功能缺失鼠與成骨不全鼠雜交的后代與單純成骨不全鼠相比，其四肢肌肉和骨骼微體系具有更完整的生理化學(xué)和生物力學(xué)性質(zhì)[26]。上述說明MSTN功能的缺失為肌肉附著于骨骼提供了充足的有利條件。同樣MSTN對骨骼的作用并不單一，研究發(fā)現(xiàn),MSTN基因的純合突變rs7570532可以導(dǎo)致人患骨質(zhì)疏松性骨折的風(fēng)險大大增加[27]，并且影響骨骼的愈傷能力。MSTN功能缺失型小鼠斷裂的腓骨在2周～4周內(nèi)愈傷組織面積迅速增加，在4周后愈傷組織面積擴大的優(yōu)勢顯著，這表明MSTN在骨折愈合的初始階段呈高度表達[28]。并且有研究發(fā)現(xiàn)，MSTN功能缺失鼠間質(zhì)干細胞的成骨分化增加，骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP2)在愈合組織中的表達也有所增加，其中BMP2正是骨折愈合過程中引發(fā)其他骨形態(tài)發(fā)生蛋白表達的重要因素[29]，這也進一步印證了MSTN對骨骼愈傷有影響作用。

綜合以上研究結(jié)果來看，MSTN可能影響骨組織結(jié)構(gòu)及骨形成，并對骨愈合有積極作用。但并沒有研究指出抑制MSTN表達引起骨密度、骨礦物質(zhì)含量、骨強度等指標(biāo)增加的具體作用機理。甚至可以設(shè)想，在成骨過程中，既有骨組織的形成，又有骨組織的吸收，其中MSTN表達量的改變是否影響與骨組織吸收相關(guān)的破骨細胞？而這一系列的問題仍亟待深入研究。

6 MSTN的應(yīng)用與前景

MSTN在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，盡管雙肌動物有公畜自然交配困難、母畜受胎率低、后代成活率低等缺陷，但其飼料轉(zhuǎn)化率高、肉質(zhì)良好(瘦肉率和嫩度)等特點完全能彌補其缺陷所帶來的經(jīng)濟損失。伴隨分子標(biāo)記等遺傳技術(shù)的快速發(fā)展，利用MSTN基因突變培育雙肌型肉用家畜成為畜牧生產(chǎn)業(yè)的新熱點。許多國家和地區(qū)在畜牧生產(chǎn)中已經(jīng)或正在引入雙肌動物來改變本地區(qū)肉用家畜的產(chǎn)肉性能。在牛方面，由于純合雙肌母牛繁殖性能較差一般不作種用，主要利用雙肌公牛作雜交父本通過人工授精與普通母牛交配，并且牛已知的自然發(fā)生的MSTN純合突變包括p.D273RfsX13(也稱nt821(del11))、p.C313Y、p.F140X(也稱nt419(del7ins10))、p.Q204X、p.E226X和p.E291X突變。在豬方面，根據(jù)Nature網(wǎng)站報道，韓國首爾大學(xué)與中國延邊大學(xué)通過編輯單個的MSTN基因，也已繁殖出"雙肌型"豬。在羊方面，已知的自然發(fā)生的MSTN純合突變包括c.960delG(也稱 p.K320NfsX39)和c.120insA(也稱p.N40MfsX9)。狗僅在惠比特犬(Whippet)中存在c.939-940delTG的自然突變[30]。MSTN在疾病診療及研究過程中也有極大的應(yīng)用前景。在治療肌營養(yǎng)不良及肌萎縮癥方面，有報道稱,在mdx(DMD表型,Duchenne muscular dystrophy)小鼠中阻斷MSTN的表達能夠緩解mdx鼠的肌萎縮癥[31]。在預(yù)防和治療肥胖癥和糖尿病方面，Hamrick等用45%脂肪含量的高脂飲食飼喂MSTN功能缺失型小鼠,沒有得到與野生型小鼠相同的肥胖表型,這表明MSTN功能缺失有利于抵抗高脂飲食所誘發(fā)的肥胖[32]，并且新近研究發(fā)現(xiàn)MSTN多克隆抗體可以通過MSTN/PI3K/Akt/mTOR及MSTN/PI3K/Akt/FoxO1信號途徑降低食源性引發(fā)的肥胖癥[33]，此外，Guo T Q等[34]研究發(fā)現(xiàn)，抑制MSTN可以改善小鼠的糖尿病癥狀，以上這些研究結(jié)果都為治療肥胖性疾病和糖尿病提供了新思路。同時，MSTN與衰竭綜合癥(惡病質(zhì))之間也有著密切聯(lián)系,研究表明成年鼠MSTN過表達可以導(dǎo)致明顯的惡病質(zhì)，由于惡病質(zhì)的異質(zhì)性及其調(diào)控機制的復(fù)雜性，MSTN作為一個潛在下游靶點，可以考慮通過抑制MSTN來阻礙惡病質(zhì)引起的肌肉萎縮，但亟待解決的問題是怎樣提供足夠的底物以維持肌肉量。在組織愈合方面，MSTN可以通過增強肌肉再生能力和降低纖維化的方式提高肌肉愈傷能力。在骨愈合方面，MSTN能夠促進骨密度和骨礦物質(zhì)含量提高導(dǎo)致骨折骨痂的尺寸及耐受強度顯著增加從而促進骨愈合[35]。綜合以上研究結(jié)果可知，MSTN與多種人類亟待解決的疾病都有密切的聯(lián)系，其應(yīng)用前景也十分廣闊，以MSTN為切入點進行疾病的研究，可以為許多尚未解決的疑難疾病提供新思路。

7 結(jié)語

關(guān)于MSTN對骨骼肌作用機制的研究取得了一系列重大的突破，這些研究成果使人們對MSTN在肌細胞增殖分化、肌蛋白合成分解中的作用有了更深刻的理解。與此同時，MSTN在脂肪代謝、骨骼發(fā)育等方面的研究逐漸成為新熱點。考慮到MSTN可以通過多種方式協(xié)同作用于骨骼肌，可以預(yù)見，隨著MSTN的作用機制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的進一步闡明，MSTN在蛋白合成分解、脂肪代謝及骨形成等方面的作用將在畜牧生產(chǎn)業(yè)及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域顯示出更廣闊的應(yīng)用前景，這也將成為未來MSTN功能研究的一個重要方向。

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Progress on Effects of Myostatin on Skeletal Muscle

YANG Hui1, Erdemtu1, JIANG Jian-qiang2, BAO Huaar2, Narenbatu2, LIU Tu -ya3

(1.CollegeofVeterinaryMedicine,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofClinicalDiagnosisandTreatmentTechnologyinAnimalDisease,Hohhot,InnerMongolia,010018,China; 2.CollegeofAnimalScience,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia,010018,China;3.VeterinaryBureauofAlxaLeftBanner,Bayanhot,InnerMongolia,750300,China)

Myostatin(MSTN), also known as growth differentiation factor 8 (GDF-8), is a member of transforming growth factor beta (TGF-beta) super family. MSTN is mainly expressed in skeletal muscle as well as other tissues including cardiac muscle, fat, breast,and plays significant roles in inhibiting growth and development of skeletal muscle and inducing muscle atrophy. Recent studies have shown that MSTN may act synergistically on skeletal muscle in different ways. MSTN inhibits proliferation and differentiation of muscle cells by activating TGF-beta, p38MAPK, ERK1/2, and JNK signaling pathways and IGF-AKT and Wnt signaling pathways,influences synthesis and decomposition of skeletal muscle protein by negative regulation of AKT pathway and regulation of the ubiquitin protease activity and autophagy-lysosome system.MSTN also participates in fat metabolism and physiological activities, such as bone formation, related to the generation of skeletal muscle. In this paper, starting with the signaling pathways MSTN acts on, we reviewed the effects of MSTN on proliferation and differentiation of muscle cells, synthesis and decomposition of muscle protein, fat metabolism, and skeletal development, and also summarized the application prespects of MSTN in order to provide references for further studies.

myostatin; skeletal muscle; muscle cell; action mechanism

2015-11-06

內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃資助項目(201502069)

楊 惠(1991-)，女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士研究生，主要從事草食家畜組織形態(tài)與功能學(xué)研究。 *通訊作者

S852.2

A

1007-5038(2016)05-0077-06