高糖对小鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响(3)

　　3.2短暂高糖对C3H10T1/2细胞系的增殖促进
　　本研究首次发现短暂高糖具有促进MSCs增殖的作用。有研究提出持续性“高糖”和间歇性“高糖”（Intermittenthighglucose，IHG）对原代人肾小管上皮细胞和肾皮质成纤维细胞[20]、大鼠肾小球系膜细胞[21]、大鼠主动脉血管平滑肌细胞（vascularsmoothmusclecells，VSMCs）[22]、人视网膜内皮细胞（humanretinalendothelialcells，hRECs）[21]等具有促增殖作用，而且间歇性“高糖”的上述作用比持续性“高糖”更为显著。值得指出的是，这些文献中所谓的“高糖”实际上属于本研究发现的正糖范围，而对照组则属于本研究发现的低糖范围。因此，这些所谓“高糖”促进增殖效应实际上属于3.1节讨论的正糖相对于低糖的促增殖效应。
　　短暂高糖促增殖效应只对正糖预处理成立，对低糖预处理或交替培养不成立。细胞PISH不但抵抗外界干扰，而且抑制其它信号通路的激活，维持PISH特异的正则通路的充分激活[19]。维持正则增殖的正则通路不是唯一的，它们彼此成为冗余通路。一条正则通路的充分激活维持一级正则增殖。N条冗余通路的充分激活可以通过形成协同作用将一级正则增殖升级为N级正则增殖。正糖预处理可以维持一条正则通路的充分激活，但低糖预处理的正则通路不能充分激活，交替处理也会降低正则通路的激活程度。我们的实验提示，只有在一条正则通路充分激活的前提下，高糖才可以促进冗余通路的激活，从而通过与已经充分激活的正则通路的协同作用将正则增殖升级。当然，详细的机制有待进一步实验的研究。本研究提示，运动员要获得高糖对MSCs的短暂促增殖效应，补糖前血糖必须处于MSCs功能最佳的范围。
　　研究发现，MSCs参与了运动性骨骼肌损伤的修复过程[2]。MSCs能够转化成免疫细胞[23]，运动性损伤后通过提高MSCs活性可抑制炎症反应[3]，促进骨骼肌卫星细胞增殖和分化[6]，进而有利于运动损伤的康复[7-9]。另一方面的研究发现，无论对于短时间大强度、间歇性运动还是耐力性运动而言，在运动前、中、后进行适度科学的补充碳水化合物，既能维持血糖的平衡、提高肌糖原的合成速率、降低运动后迅速上升的CK水平[24]，同时也能抑制运动导致活动肌损伤后的炎症反应、促进损伤部位的骨骼肌再生，从而减轻运动性肌肉损伤[10]。然而，这一过程是否由MSCs介导未见报道。本研究的结果从细胞模型上发现短暂高糖具有促进MSCs增殖的作用，推测适度科学补糖可能是通过促进体内MSCs的增殖来抑制炎性反应、促进骨骼肌细胞的增殖和分化，从而促进运动损伤的康复。
　　3.3长期高糖对C3H10T1/2细胞系的增殖抑制
　　尽管短时间的高糖可以促进细胞的增殖，然而，一旦高糖培养时间延长，可能会对细胞产生“糖毒性”作用，炎症因子分泌和活性氧（Reactiveoxygenspecies，ROS）生成大量增加[25]，从而抑制细胞增殖。Zhang等[25]用30mmol/L的高糖培养基培养血管内皮祖细胞9d，培养第3天能显著促进该细胞增殖，第7天和第9天其细胞增殖则受到显著抑制。Zhang等[26]研究表明，较之5.0mmol/L对照组，高糖16.5mmol/L培养72h后开始显著抑制大鼠MSCs的增殖。Cramer等[27]研究发现，长时间的持续性高糖培养可以改变MSCs的再生潜能。和前人的研究结果一致，本研究发现无论是持续性高糖培养还是间歇性高糖培养，一旦作用时间延长，都具有抑制MSCs增殖的作用。并且葡萄糖浓度越高，出现增殖抑制的时间越早。用正糖培养细胞48h后，更换不同葡萄糖浓度培养，300mmol/L高糖分别在第4天开始显著抑制细胞增殖。用5mmol/L低糖预处理细胞48h后，更换不同葡萄糖浓度培养，得到和正糖预处理类似的结果，但高糖出现抑制增殖的时间提前了。
　　文献研究普遍认为，运动补糖的量一般不超过60g/h或1g/min[11-12]。如果补糖不当容易出现高血糖[10]，补糖过量反而会加重运动性骨骼肌损伤[13，28-29]。Miles等[29]发现，与6g/kg的低糖相比，运动后即刻补104g/（kg·d）的高糖导致血清中介导炎症的肿瘤坏死因子-α（tumornecrosisfactor-α，TNF-α）、IL-1β/6及C反应蛋白水平都显著增加。此外，补糖过量也会引起骨骼肌CK和疼痛感明显增加[13]，骨骼肌的ROS大量产生[28]和肌糖原再合成受到抑制[14]。这些介导炎症的细胞因子同样也可以抑制成肌细胞活性，导致运动性损伤修复延迟。研究发现，长时间的高糖培养抑制MSCs增殖活性和再生潜能[26-27]。MSCs增殖活性降低将导致肌肉损伤修复过程受到抑制[6]。本研究的细胞模型结果表明，无论是持续性高糖培养还是间歇性高糖培养，一旦作用时间延长，都具有抑制MSCs增殖的作用，推测补糖过量导致的运动性骨骼肌损伤加重、损伤修复延迟和过度炎症反应与MSCs增殖活性下降有关。因此，基于MSCs角度说明，运动员补充糖饮料需要控制补充的浓度和剂量。
　　本研究沿用实验室既往应用FSH理论确立细胞最佳培养条件的实验方法，证实小鼠C3H10T1/2细胞系体外培养时的正糖浓度为22.5和50.0mmol/L；短暂高糖具有短暂促进细胞增殖的作用，当高糖持续作用较长时间时，对细胞的增殖不利。
　　本研究提示，运动员要获得高糖对MSCs的短暂促增殖效应，补糖前血糖必须处于MSCs功能最佳的范围，而且补糖时间不宜过长。当然，本研究的结果仅局限于细胞模型，下一步我们将采用人体实验来直接研究补糖和运动的量效关系以及对MSCs增殖活性的影响，从MSCs的角度为提高运动成绩、促进运动性损伤恢复开辟新的思路。

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