老化對電刺激收縮之骨骼肌蛋白質分解路徑的影響

老化的一個明顯特徵是骨骼肌的萎縮與無力，此特徵在可產生快速收縮與高收縮力的第二型肌纖維尤其明顯。此隨老化而發生的肌肉萎縮與無力，除了降低年老個體的生活功能以及獨立性，亦影響其生活品質並間接增加社會成本。可增加肌肉質量與力量的神經肌肉電刺激（電刺激）為預防或改善老人肌肉萎縮的潛在輔助療法。畢竟，電刺激較主動肌肉收縮容易誘發第二型肌纖維的收縮。然而，研究發現肌肉在電刺激誘發之收縮後會有較高的氧化壓力與發炎現象。氧化壓力與發炎為骨骼肌蛋白質分解的兩個誘發因子，然而老化對於電刺激誘發收縮後之肌肉蛋白質分解的影響目前仍不清楚。據此，我們提出研究假說：相較於成年大鼠的肌肉，年老大鼠的骨骼肌在電刺激誘發之肌肉收縮後有較高的氧化壓力與發炎反應，此較高的氧化壓力與發炎反應進而增加其骨骼肌蛋白質的分解。此研究假說的提出，是根據先前的研究發現：（1）年老動物的骨骼肌有較高的氧化壓力與發炎現象；（2）年老動物的骨骼肌對刺激的抵抗力下降；（3）肌肉收縮會增加肌肉的氧化壓力與發炎反應。依據此研究假說，我們提出為期三年的研究計畫，以深入瞭解老化對電刺激誘發收縮後的骨骼肌蛋白質分解的影響。此研究計畫第一年的研究目標為：探討電刺激誘發收縮後骨骼肌內氧化壓力與發炎反應的增加是否在年老的骨骼肌較年輕的骨骼肌明顯；第二年的研究目標為：比較電刺激誘發收縮前後骨骼肌內泛素－降解體路徑活化的情形，並探討老化對其之影響；第三年的研究目標為：比較電刺激誘發收縮前後骨骼肌內鈣激蛋白酶路徑、硫胱氨酸蛋白酶路徑、與自體吞噬/溶酶體路徑活化的情形，並探討老化對其之影響。以雙因子（老化與電刺激）研究達成上述之研究目標並檢定研究假說。詳細來說，年齡12、21與24個月大的Sprague-Dawley大鼠（每個年齡層各13隻）將在麻醉的狀況下，接受單側坐骨神經電刺激以誘發同側腳之肌肉收縮，對側未接受電刺激之下肢肌肉將作為對照組。電刺激誘發肌肉收縮後，大鼠雙腳之脛前肌將被立即取下，大鼠將被以高劑量的麻醉藥注射犧牲。以脛前肌作為本實驗的研究組織是因為大鼠之脛前肌主要由第二型肌纖維所組成。我們將量測發炎反應與氧化壓力的指標，以及蛋白質分解路徑中重要蛋白質與核糖核酸的表現量。所使用的實驗技術將有酵素活性分析法、西方點墨法、與即時定量聚合酶連鎖反應（real time quantitative PCR）。最後，研究數據將以雙因子混合設計變異數分析，以及事後分析進行統計檢定，P＜0.05將視為具統計上的顯著差異。臨床意義：本研究的結果不僅將增加我們對肌肉生物學以及肌肉復健的瞭解，也將提供未來探討針對年老個體使用之最佳電刺激參數設定的研究的基礎。

系統編號:PC10107-0294
原計畫編號:NSC101-2314-B182-006-MY3