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骨骼肌成体干细胞粘附在骨骼肌纤维上,位于肌纤维膜和基底膜之间。骨骼肌纤维具有不同的代谢类型,是骨骼肌干细胞最直接的微环境(Niche)。已知骨骼肌纤维可以分泌细胞因子(Myokine)调节骨骼肌干细胞的功能。然而,不同代谢类型的骨骼肌纤维是否可以分泌不同的因子、这些差异的分泌因子是否受代谢调控并不清楚。因此,本课题的科学问题是系统筛选对骨骼肌干细胞具有调控功能的骨骼肌代谢调控的分泌因子。本研究采用胫骨前肌(以酵解型代谢为主)和比目鱼肌(氧化型代谢为主)这两个不同代谢类型肌群,利用RNA-seq结合分泌蛋白数据库,系统筛选受代谢调控的骨骼肌分泌因子。通过RNA-seq数据分析,发现胫骨前肌和比目鱼肌差异表达基因1301个,GO和KEGG的分析表明这些差异表达基因的功能主要富集在骨骼肌收缩、氧化代谢和酵解代谢通路,此结果与这两个肌群的收缩特性、代谢差异及生理功能是一致的。将胫骨前肌和比目鱼肌差异表达的1301个基因与分泌蛋白数据库比对,发现差异表达基因中有86个分泌因子。进一步通过四个代谢调控模型验证了其中24个分泌因子相关基因的表达是受骨骼肌代谢调控的。同时,本研究采用代谢组学方法,系统分析了胫骨前肌和比目鱼肌差异分泌的代谢小分子。收取胫骨前肌和比目鱼肌的条件培养基,做代谢组分析,检测到68个差异的代谢小分子。通过RNA-seq数据的联合分析,揭示了胫骨前肌和比目鱼肌差异表达的代谢酶调控了这些代谢小分子的水平。已知外泌体介导多种因子的分泌,为了进一步探讨以上鉴定的骨骼肌代谢调控的分泌因子(蛋白因子和代谢小分子)是否是由外泌体介导的,本研究分别制备了胫骨前肌和比目鱼肌的条件培养基、并从条件培养基中分离了外泌体并处理培养的骨骼肌干细胞。结果表明:骨骼肌组织条件培养基和外泌体显著影响骨骼肌干细胞的增殖与分化。这为进一步从不同代谢类型肌群的外泌体中鉴定对骨骼肌干细胞具有调控功能的分泌因子和代谢小分子奠定了坚实的基础。总之,本研究系统筛选了一些受骨骼肌代谢调控的分泌因子。下一步工作主要集中于从不同代谢类型肌群的外泌体中进一步鉴定受代谢调控的分泌因子,同时深入探讨本研究已鉴定的分泌因子对骨骼肌干细胞的调控功能及其分子机制。