蜂王浆对成肌细胞有促增殖和促分化作用!

骨骼肌发育是一个复杂而严格的调控过程,涉及成肌细胞的增殖和分化,并融合成具有收缩特性的多核肌纤维。对于人类来说,在出生前肌肉发育障碍通常会引起肌肉疾病,如先天性肌营养不良症和肌无力综合征。对于动物生产来说,肌肉的发育直接影响肉产量和商业价值。因此,研究骨骼肌的发育具有重要的理论和实践意义。

小鼠成肌细胞系C2C12可用于研究肌肉生物学过程,如肌生成和新陈代谢。C2C12 由纯肌原细胞群组成,它们在培养中迅速增殖和分化,形成收缩肌管并合成特征性肌肉蛋白。成肌细胞向终末分化为肌管受到肌源性调节因子如MyoD等的严格调控,MyoD在骨骼肌分化的启动和维持中起关键作用。Cyclin D1能促进细胞周期 G1-S 期的进展与细胞增殖密切相关,因此,通过Cyclin D1的表达能够判断细胞的增殖情况。
蜂王浆(Royal jelly,RJ)是蜂王在其整个生命周期中的营养来源,具有促进发育和延长寿命的功效。动物实验表明,RJ 可延长寿命、减少疲劳,并具有抗氧化和抗炎特性。

为探究蜂王浆对小鼠C2C12成肌细胞增殖和分化的影响,采用CCK-8测定细胞活力;qPCR法测定Cyclin D1和MyoD mRNA的表达;western blot测定MyoD蛋白的表达情况。结果发现0.5 mg/ml的蜂王浆能够显著提高C2C12细胞活力(P<0.01),1 mg/ml的蜂王浆显著促进了增殖基因Cyclin D1 mRNA的表达(P<0.01),1 mg/ml的蜂王浆处理显著增加了分化标志基因MyoD mRNA和蛋白表达(P<0.01)。

结论:蜂王浆对C2C12细胞具有较好的促增殖和促分化作用。

讨论:

一般来说,新鲜蜂王浆主要由水(67% w/w)、碳水化合物(16%)、蛋白质和氨基酸(12.5%)、脂肪(5%)和其他成分组成,其组成成分及含量受到植物来源、蜜蜂种类、天气、季节和地点等众多因素影响而发生变化。蛋白质占蜂王浆干重的一半,主要包含九种 49~87 kDa 的水不溶性蛋白质,称为蜂王浆蛋白。蜂王浆主蛋白对细胞增殖、细胞粘附、细胞生长和免疫具有一定调控作用。将蜂王浆的水溶性和脂溶性成分分离后,研究这两种成分对C2C12增殖的影响,结果发现水溶性成分导致增殖的小幅下降,而脂溶性成分以时间和剂量依赖性方式促进细胞生长的轻微增加。经酶处理的蜂王浆可有效刺激C2C12细胞的增殖与分化。

随着年龄的增加,肌肉干细胞功能逐渐下降,Cyclin D1在肌肉干细胞的再生中具有重要作用,研究发现Cyclin D1 通过抑制 TGF-β 信号传导来维持肌肉干细胞的激活能力。蜂王浆处理增加了Cyclin D1的表达(图1B),说明蜂王浆可能作用于Cyclin D1激活肌肉干细胞维持肌肉的正常功能。

先前实验中发现蜂王浆能缓解老年小鼠的肌肉萎缩症。肌生成过程受肌源性调节因子的调节,包括Myf5、MyoD 和 MyoG。MyoG 是成肌细胞分化和融合成肌纤维的主要调节因子,MyoD不仅在再生过程中负责激活MyoG的表达,而且部分地通过其协同作用来控制细胞周期从G1期到G0期的退出。我们的研究发现蜂王浆能有效促进MyoD的表达,揭示了蜂王浆可能通过MyoD促进肌肉再生。

研究中发现蜂王浆对C2C12细胞具有较好的促增殖和分化效果,为进一步将蜂王浆用于预防人类肌肉萎缩和提高动物肉质方面提供了一定基础。目前蜂王浆中各种成分对C2C12细胞和肌肉生长动物模型影响的研究较少,因此在明确蜂王浆成分的前提下,寻找其中对C2C12细胞及动物模型具有显著作用的成分并明确其发挥作用的机制是今后工作的重点。

(来源:忻州师范学院学报. 2023,39(02),蜂王浆对小鼠成肌细胞C2C12增殖分化的影响,田嵩浩1杨小峰2,1. 山西医科大学汾阳学院2. 忻州师范学院生物系)

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