Sepsisupregulatesthegeneexpressionofmultipleubiquitinligasesinskeletalmuscle.脓毒症可上调骨骼肌中多种泛素连接酶的基因表达。
文章发表于年，具体信息如下：
脓毒症和严重损伤的代谢特征之一是骨骼肌的分解代谢反应，主要反映为肌纤维蛋白的分解增加。脓毒症和受伤后的肌肉萎缩会导致虚弱和疲劳，这可能会阻止或延迟行走，并增加血栓栓塞并发症的风险。肌肉量的减少也会损害重病患者恢复正常体力活动的能力。当涉及到呼吸肌时，肺部并发症的风险增加，需要更长时间的通气支持。因此，了解脓毒症和其他分解代谢疾病中调节肌肉消耗的机制具有重要的临床意义。
以往的研究证明，脓毒症引起的肌肉蛋白分解至少有一部分是糖皮质激素介导的，反映在泛素-蛋白酶体蛋白水解途径的表达上调和活性升高。通过这一机制降解的蛋白质首先与多个泛素分子结合，然后被26S蛋白酶体降解为小肽。蛋白质的泛素化受多种酶的调控，包括泛素活化酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3。在这些酶中，E2和E3的不同成员协同工作，并具有底物和组织特异性。近年来研究发现，萎缩肌中14kda泛素结合酶Ek和泛素连接酶E3α的表达和活性均不受调控，导致N端规则通路蛋白分解增加。事实上，Ek和E3α直到最近才被认为是调节骨骼肌蛋白质泛素化的主要酶。
最近的研究表明，除了E3α之外，其他泛素连接酶可能在各种分解代谢条件下调节肌肉蛋白质的分解，对于肌肉萎缩的发展可能比E3α更重要。Bodine等人（）报道了泛素连接酶MuRF1和MAFbx在大鼠骨骼肌中的基因表达在固定、失神经、后肢悬吊或用白细胞介素-1或地塞米松治疗后显著上调，这些情况都与肌肉质量的显著下降有关。在另一项最近的研究中发现泛素连接酶atrogin-1在禁食小鼠骨骼肌和糖尿病、肾衰竭或实验性肿瘤大鼠中的基因表达增加了至少7倍。
虽然有研究报道某些分解代谢条件对MuRF1、MAFbx和atrogin-1在骨骼肌中表达的影响，但这些基因在脓毒症骨骼肌中的表达尚不清楚。泛素-蛋白酶体依赖性蛋白降解的分子调控在不同的肌肉消耗条件下可能有所不同。在本实验室先前的研究中，尽管这两种情况都与泛素-蛋白酶体依赖性肌肉蛋白水解增加有关，但在脓毒症期间，肌肉中E3αmRNA水平增加，而在烧伤后没有增加（未发表的观察）。因此，肌肉泛素连接酶可能在不同的分解代谢条件下受到不同的调节。
本研究的目的是验证以下假设，即脓毒症上调了泛素连接酶MuRF1、MAFbx和atrogin-1的基因表达，并且脓毒症的这种影响至少部分是由糖皮质激素介导的。值得注意的是，最近报道的MuRF1和MAFbx基因序列来自大鼠，而atrogin-1来自小鼠组织。大鼠MAFbx与小鼠atrogin-1基因DNA序列有96%的同源性，有证据表明MAFbx与atrogin-1实际上是同一基因。为了进一步强调MAFbx和atrogin-1是同一基因这一事实，在本报告的其余部分，它们经常被称为atrogin-1/MAFbx。
结果
在以前的研究中，我们发现，脓毒症引起的肌肉分解代谢在白色的快收缩骨骼肌中特别明显，在红色的慢收缩骨骼肌中只发现了细微的变化。因此，目前的大多数实验都集中在脓毒症对白色快肌EDL中泛素连接酶基因表达的影响。
在最初的实验中，我们比较了非脓毒症大鼠EDL肌肉中MuRF1和atrogin-1/MAFbxmRNA的丰度。这是通过分析实时PCR实验中的阈值周期来完成的(高浓度的mRNA会导致低阈值周期）。本实验结果表明，与atrogin-1/MAFbxmRNA相比，MuRF1mRNA的浓度更高（图1）。
接下来，我们研究了脓毒症对EDL肌肉泛素连接酶基因表达的影响。在本研究的所有时间点，即CLP（盲肠结扎和穿刺导致脓毒症）后4、8和16小时，脓毒症大鼠肌肉中MuRF1和atrogin-1/MAFbx的mRNA水平均升高（图2）。在脓毒症期间，基因表达的最大增加大约是MuRF1的10倍，MAFbx的12倍，atrogin-1的16倍。这些变化远远超过了我们在先前的一项研究中注意到的脓毒症大鼠EDL肌肉中E3αmRNA水平的大约两倍增加。
在本实验室以前的研究中，糖皮质激素受体拮抗剂RU治疗大鼠可防止脓毒症引起的肌肉蛋白水解增加及泛素和E3αmRNA水平的上调。这些结果表明糖皮质激素在脓毒症引起的肌肉萎缩中起重要作用。在本研究中，大鼠在假手术和CLP前2小时用RU或对照灌胃，术后4小时观察肌肉。RU对脓毒症大鼠MuRF1和atrogin-1/MAFbxmRNA水平的影响，提示糖皮质激素也参与了这些基因的上调（图3-5）。
结论
目前的研究结果表明在脓毒症期间，骨骼肌中MuRF1和atrogin-1/MAFbx基因的表达增加程度远远大于之前在泛素-蛋白酶体途径中其他基因表达的增加，MuRF1和atrogin-1/MAFbx的mRNA水平可作为脓毒症引起肌肉萎缩的敏感指标。如果未来的研究能提供证据证明这些连接酶的活性在脓毒症期间增加，并且它们调节脓毒症诱导的肌肉蛋白分解，MuRF1和atrogin-1/MAFbx可能成为治疗干预的靶点，以防止或治疗脓毒症期间的肌肉消耗。
