骨骼肌是人体最具活力和可塑性的组织器官,其功能和代谢的改变在疾病的发生和预防中起着关键作用。在许多常见疾病中,肌肉发生功能障碍,运动也可能造成骨骼肌损伤。损伤肌肉的修复和再生是多因素作用的复杂的生理过程,涉及多个信号通路。了解肌肉功能障碍和肌肉损伤的发生发展机制,寻找有效的干预或补救措施以促进肌肉再生,对治疗疾病和运动相关的肌肉损伤具有重要意义。细胞代谢组学可将多种数据分析方法和高通量检测技术相结合,用于考察细胞受到药物干预后产生的内源性代谢物的变化,进而揭示药物在细胞内的作用机理。骨骼肌卫星细胞(成肌细胞)对肌肉的生长、修复和再生至关重要,本文采用基于NMR技术的细胞代谢组学方法,比较分析丙谷二肽(Ala-Gln)、游离谷氨酰胺(Gln)和丙氨酸(Ala)补充逆转能量剥夺(葡萄糖和谷氨酰胺匮乏)诱导损伤的C2C12成肌细胞的作用效果及作用分子机制。本文研究发现Ala-Gln、Gln和Ala补充都能促进受损C2C12成肌细胞的分化能力,而只有Ala-Gln补充可提高受损细胞的增殖能力。Ala-Gln补充可部分逆转C2C12细胞受能量剥夺扰动的代谢特征,并且表现出比Ala补充和Gln补充更显著的作用效果。我们的研究结果表明,Ala-Gln补充主要从以下几个方面对C2C12细胞代谢产生影响:(1)促进C2C12细胞增殖及胞内MyoDl蛋白的合成;(2)上调C2C12细胞内磷酸肌酸水平(PCr,肌肉ATP储存形式);(3)可维持C2C12细胞内TCA循环回补通量;(4)通过促进GSH生物合成增强以C2C12细胞的抗氧化能力;(5)通过抑制甘油磷脂代谢来稳定细胞脂质膜。本论文阐明了补充Ala-Gln对能量剥夺诱导损伤的C2C12细胞的多重效应,提出Ala-Gln不仅仅是公认的临床肠外营养补充剂,还可能作为治疗肌肉疾病和运动相关肌肉损伤的补充剂,进而在肌肉疾病和损伤治疗中得到广泛的应用。