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研究背景:骨骼肌是人体一个重要的组织,占人体重量的40%。骨骼肌除了作为运动器官的经典作用外,还是一种有助于健康的器官。骨骼肌的代谢能力和内分泌功能对胰岛素敏感性和血脂水平有重要影响,其中一些骨骼肌特征是生活型糖尿病、高血压、高脂血症和肥胖等疾病的危险因素或与之相关。肌营养不良（MD）是一组导致进行性肌无力和肌肉质量丧失的疾病,至少包括Duchenne和Becker MD。除了内在原因,包括扰乱形成健康肌肉所需蛋白质生产的异常基因,自主神经功能障碍可能是MD的一个外在原因,可引起MD的病理改变,以往的研究主要集中在过度交感神经系统（SNS）对肌萎缩患者心脏结构和功能的影响,很少有人对其在骨骼肌病变进展中的作用感兴趣。肌肉卫星细胞有助于生理自我更新和病理损伤的修复。SNS作为一种病理状态,可加重肌无力和肌肉质量损失,其原因可能与激活的β1肾上腺素能受体（β1-Ad R）、脱敏的β2-Ad R和骨骼肌合成代谢减少有关。然而,卫星细胞这些变化的机制仍然不清楚。研究目的:探讨交感神经长期过度兴奋是否与肌卫星细胞分化和成肌细胞融合有关及其可能的机制。研究方法:采用含2%马血清的高糖培养基作为分化培养基以诱导建立C2C12成肌细胞分化体系。利用单次、间隔单次或连续单次等不同给ISO的方式处理C2C12成肌细胞,分化6天后,行My HC免疫荧光染色观察分析异丙肾上腺素（ISO）对成肌细胞分化、肌管融合及其形态变化的作用。为排除正在进行有丝分裂的成肌细胞,含有3个及以上细胞核的多核细胞,意味成肌细胞融合且形成肌管,肌管也据此被定义。采用实时定量聚合酶链反应（real-time PCR）,通过检测My HC1、My HC2a、My HC2b和My HC2X m RNA变化,分析慢（细长）肌纤维和快（粗短）肌纤维等两种类型的变化特征。于各处理时间点,收样,行Western blot检测,分别分析C2C12成肌细胞中β1-Ad R、β2-Ad R、PKA、AKT、p38MAPK、ERK1/2、NFATs和FOXO1的核内及胞浆的总蛋白及磷酸化蛋白水平。采用细胞免疫荧光染色法,观察FOXO1和MEF2C核转位特征。为探明分子机制及其彼此逻辑关系,体外应用PKA抑制剂H-89和PKA激活剂N6Bz-c AMP来厘清ISO效应和PKA变化的关系;利用β1-Ad R阻滞剂CPG-20712a,分析ISO对成肌细胞分化和融合的抑制作用与β1-Ad R的关联;用ERK1/2阻断剂PD98059评价ISO激活的ERK1/2对AKT、p38MAPK和FOXO1活性的影响与成肌细胞分化与肌管融合改变的关联;用Ad-NFATc1、Ad-NFATc2、Ad-sh NFATc3和Ad-sh NFATc4证实NFATs与ISO介导的C2C12成肌细胞分化和融合延迟的逻辑关系。研究结果:（1）C2C12成肌细胞表达β1和β2肾上腺素能受体（Ad R）。与增殖细胞相比,分化的成肌细胞β2-Ad R表达增加。连续单次异丙肾上腺素（ISO）增加C2C12成肌细胞β1-Ad R的表达,并在增加磷酸化β2-Ad R水平的同时降低了β2-Ad R的水平;（2）持续暴露β-Ad R激动剂ISO,延迟C2C12成肌细胞分化和成肌细胞融合,呈时间和剂量依赖的特征。ISO增加了短肌管数目,同时减少了长肌管数量,这与My HC1、My HC2a和My HC2x表达的更大幅度减少一致;（3）连续单次ISO使PKA-RI/RII比值逐渐降低,PKA-RI激活剂N6 Bz-c AMP能有效逆转ISO对C2C12成肌细胞分化和融合的影响,PKA抑制剂H-89则使其作用恶化;（4）连续单剂量ISO使磷酸化ERK1/2水平升高,导致磷酸化β2-Ad R水平升高而β2-Ad R水平降低,ERK1/2抑制剂可消除其特异性作用;（5）在阻止或减小肌管大小期间,连续单次ISO时时间、剂量依赖性地改变NFATc1-c4信号,特别降低了NFATc1/c2水平。通过腺病毒介导NFATc1或NFATc2过度表达,尤其是NFATc1过表达,明显地消除了ISO对成肌细胞分化和成肌细胞融合的抑制作用,显示出在My HC或MEF2C阳性的肌管中有3个以上细胞核的肌管数量和肌管大小的恢复,以MEF2C依赖的方式,通过ISO使受抑制的I型肌纤维恢复得更为明显。相比之下,利用干扰技术敲低成肌细胞NFATc4,显著增加了1-2个细胞核的细胞中My HC+细胞数目和MEF2C+的细胞核数量,导致肌管数量进一步减少、肌管进一步变小;与ISO组相比,以MEF2C独立的方式进一步减少Ⅱ型肌纤维含量;（6）持续暴露ISO可诱导FOXO1核转位,提高核提取物中的FOXO1水平,同时降低p AKT、p-p38MAPK和p FOXO1水平。相反,阻断ERK1/2信号传导部分消除了ISO对AKT、p38MAPK和FOXO1信号传导的影响,部分恢复了C2C12成肌细胞分化和成肌细胞融合,导致肌管数量有所增加,My HC1和My HC2a表达增加。研究结论:（1）连续单次ISO介导的成肌细胞分化、肌管融合与β2-Ad R降低和β1-Ad R升高有关;（2）连续单次ISO至少部分地通过PKA-ERK1/2-FOXO1信号通路抑制了成肌细胞分化、肌管融合和肌纤维类型;且β-Ad R异常改变有关;（3）连续单次ISO介导的NFATs改变模式以MEF2C依赖和非依赖的方式控制着ISO介导的成肌细胞分化、融合、肌管大小。