摘要
骨骼肌是人体最大的器官，长时间的运动训练或病理过程可引起肌肉受损及肌肉能量供应不足，导致机体肌肉酸痛、受伤甚至影响疾病进程，因此尽快恢复肌肉力量和功能尤为重要。作为有机碳和氮代谢的交汇点及TCA循环中的关键中间体，α-酮戊二酸(AKG)在临床和动物实验中显示出多效性，可改善肌肉性能。鉴于葡萄糖是维持骨骼肌正常生理功能的主要能量来源，因此肌肉能量状态与肌肉功能密切相关。可以预期，补充AKG改善肌肉性能的效果在很大程度上取决于骨骼肌中的葡萄糖水平。然而，目前尚不清楚在不同的肌肉能量状态中，AKG对骨骼肌的代谢影响及其诱导的作用有何差异。在本文中，我们使用正常培养基(Nor)和低糖培养基(Low)以模拟两种不同的能量状态，评估AKG对正常培养基（Nor-A）和低糖培养基(Low-A)培养的小鼠C2C12成肌细胞与肌管的作用。我们进行基于核磁共振(NMR)的代谢组学分析，筛选了补充AKG引起显著改变的代谢通路，并比较了在不同能量状态下补充AKG对骨骼肌细胞的影响。 本文第一部分，通过在正常与低糖条件下培养C2C12成肌细胞，并同时添加/不添加AKG进行干预，我们发现，AKG能够增强成肌细胞的增殖与分化能力。第二部分，我们在成肌细胞分化为肌管的过程中持续补充AKG，发现AKG能够促进肌管的形成与肥大。两部分的代谢组学分析显示，AKG通过调节两种能量状态下的谷氨酰胺和谷氨酸代谢、氧化应激和能量代谢来促进骨骼肌细胞的增殖和分化。在正常增殖的培养条件下，AKG上调细胞内谷氨酰胺水平，改变细胞能量状态，并维持细胞的抗氧化能力。在能量不足的条件下，AKG可以作为代谢底物，降低细胞对谷氨酰胺的依赖性，并大大提高细胞的抗氧化能力和增加细胞内ATP含量，从而确保细胞在能量不足环境下的生长与代谢。 本文探讨了在骨骼肌细胞（成肌细胞与肌管）中，AKG在不同能量状态下诱导的代谢变化以及潜在的代谢机制。我们的工作可能有益于在体育和治疗领域进一步开发AKG补充剂，从而促进运动训练的肌肉恢复、延缓消耗性疾病患者的肌肉耗损。
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