L-抗坏血酸通过激活Akt/mTOR/P70S6K信号通路促进延边牛骨骼肌卫星细胞增殖和分化

The L-Ascorbic Acid Increases Proliferation and Differentiation of Yanbian Cattle Skeletal Muscle Satellite Cells by Activating the Akt/mTOR/P70S6K Signaling Pathway.

作者信息Huaina Jin, Qiang Li, Lin Tang, Sajida Naseem, Sungkwon Park, Enze Wang, Bin Sun, Abid Manzoor, Sun Jin Hur, Xiangzi Li, Seong-Ho Choi
PMID40093636
发布时间2025-03
DOI10.5851/kosfa.2024.e50

实验完整度

包含体外细胞实验,通过CCK-8、EdU、RT-qPCR、Western blotting和免疫荧光等验证功能,并使用通路抑制剂验证机制,但缺乏动物模型或患者样本等体内证据。

主要模型

延边牛骨骼肌卫星细胞(BSCs) 体外肌原性分化模型

重点核对

AA浓度梯度:50、100、200、400、800 μM,处理时间24、48、72小时 EdU检测时细胞接种密度:5×10^3每孔(96孔板),AA浓度0、100、200、400 μM,处理48小时 分化实验:AA浓度200 μM,诱导分化24、48、72小时 雷帕霉素浓度:筛选后使用100 μM(根据CCK-8结果选择) Western blot一抗稀释比例:Pax7 1:2,000,MyHC 1:2,000,MyoD 1:10,000,MyoG 1:10,000,Akt 1:2,000,p-Akt 1:2,000,mTOR 1:1,000,p-mTOR 1:1,000,P70S6K 1:1,000,p-P70S6K 1:1,000

摘要

细胞培养肉作为一种新型肉类食品,可以有效减轻传统畜牧业对环境、健康和动物福利的负面影响。肌肉干细胞是生产细胞培养肉的主要种子细胞,但其体外增殖能力弱,严重限制了细胞培养肉的大规模和低成本生产。越来越多的证据表明,L-抗坏血酸(AA)具有提高肌肉干细胞体外增殖和分化效率的能力。然而,AA在延边牛骨骼肌卫星细胞(BSCs)中的作用及其分子机制尚不清楚。因此,本研究通过Cell Counting Kit 8(CCK-8)检测、5-乙基-2'-脱氧尿苷(EdU)增殖检测、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、免疫蛋白印迹(Western blotting)和免疫荧光检测,证实了AA对BSCs增殖和分化的促进作用。RT-qPCR和Western blotting结果显示,AA上调了p-Akt、p-mTOR和p-P70S6K基因和蛋白的表达,而当mTOR通路抑制剂雷帕霉素与AA在BSCs中共处理时,p-Akt、p-mTOR和p-P70S6K基因和蛋白的表达显著下调。总之,数据表明AA通过激活AKT/mTOR/P70S6K信号通路调节BSCs的增殖和分化。这些数据为细胞培养肉的高效低成本制造提供了实用方法和理论基础。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
L-抗坏血酸是否促进延边牛骨骼肌卫星细胞的增殖和分化,并探究其分子机制。
核心机制
AA通过激活Akt/mTOR/P70S6K信号通路促进BSC增殖和分化;雷帕霉素抑制该通路可显著抑制AA诱导的增殖和分化。
主要证据
CCK-8、EdU检测表明AA增加BSC活力和EdU阳性率;RT-qPCR和Western blotting显示AA上调增殖相关基因(Pax7, Ki67, PCNA, CDK1, CDK2)和分化相关基因(MyHC, MyoG, MyoD)的表达;Western blotting显示AA增加p-Akt, p-mTOR, p-P70S6K蛋白水平,雷帕霉素共处理逆转这些效应。
研究意义
为细胞培养肉的规模化、低成本生产提供实用方法和理论基础,并有助于筛选调控肌肉干细胞增殖分化的小分子化合物或替代营养素。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

BSC的分离与培养

获取并纯化延边牛骨骼肌卫星细胞,用于后续实验。

从8日龄延边牛半膜肌获取肌肉样本,经冲洗、研磨、酶消化、差速贴壁纯化,培养于含10% FBS和1% PS的DMEM生长培养基,并通过Pax7免疫荧光鉴定。

2

AA对BSC增殖的影响

评估不同浓度AA对BSC增殖的影响。

用不同浓度AA处理BSC,通过CCK-8检测细胞活力,EdU染色检测增殖细胞比例,RT-qPCR检测增殖相关基因表达,Western blot检测Pax7蛋白表达。

3

AA对BSC分化的影响

评估不同浓度和时间的AA处理对BSC肌原性分化的影响。

用不同浓度AA处理BSC并诱导分化,通过RT-qPCR和Western blot检测分化相关基因MyHC、MyoG、MyoD的表达,并通过免疫荧光和显微镜观察肌管形成和融合。

4

验证Akt/mTOR/P70S6K通路激活

验证AA是否通过激活Akt/mTOR/P70S6K信号通路发挥作用。

通过Western blot检测AA处理BSC后p-Akt、p-mTOR、p-P70S6K的蛋白水平变化。

5

通路抑制实验

通过mTOR通路抑制剂雷帕霉素阻断通路,验证AA的作用是否依赖于该通路。

用雷帕霉素单独或与AA联合处理BSC,通过CCK-8、EdU、RT-qPCR和Western blot检测细胞增殖、分化和通路蛋白表达变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
孕马血清Gibco--
青霉素-链霉素Solarbio--
磷酸盐缓冲液Solarbio--
链霉蛋白酶Roche10165921001
L-抗坏血酸2-磷酸倍半镁盐水合物Sigma-Aldrich--
雷帕霉素MCE--
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Merck--
TBST缓冲液Solarbio--
Pax7一抗BIOSS--
MyHC一抗Proteintech--
MyoD一抗BIOSS--
MyoG一抗BIOSS--
Akt一抗BIOSS--
p-Akt一抗BIOSS--
mTOR一抗Proteintech--
p-mTOR一抗Proteintech--
P70S6K一抗BIOSS--
p-P70S6K一抗BIOSS--
二抗(山羊抗兔)BIOSS--
二抗(山羊抗小鼠)BIOSS--
HRP显色液----
Azure 600多功能成像分析仪Azure Biosystems--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
FastKing一步法逆转录试剂盒Tiangen Biotechnology--
SYBR Green试剂盒Tiangen Biotechnology--
EdU试剂盒----
DAPI染色液BIOSS--
牛血清白蛋白Solarbio--
荧光显微镜(奥林巴斯BX53)OLYMPUS--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
BSC分离与培养
肌肉样本来自8日龄延边牛半膜肌;使用0.8% pronase消化1小时;差速贴壁纯化次数;生长培养基组分(DMEM、10% FBS、1% PS);细胞鉴定用Pax7抗体。
阅读提示:见Materials and Methods中‘Cell culture and isolation’
AA处理
AA浓度梯度(50-800 μM)和处理时间(24、48、72小时);AA溶剂和储存条件;不同实验的细胞接种密度。
阅读提示:见Methods中‘Cell culture and isolation’及‘Cell viability assay’
增殖检测
CCK-8检测时细胞数、处理时间、孵育时间;EdU检测时细胞数、AA浓度、处理时间、EdU浓度、孵育时间。
阅读提示:见Methods中‘Cell viability assay’和‘5-Ethyl-2’-deoxyuridine staining’
分化诱导
分化培养基组分(2%孕马血清);AA浓度和处理时间;用于检测分化标志物的基因和抗体。
阅读提示:见Methods中‘Cell culture and isolation’及‘Immunofluorescence’
通路抑制
雷帕霉素浓度选择(根据CCK-8结果选定100 nM);AA和雷帕霉素联合处理的方式和时间;检测p-Akt、p-mTOR、p-P70S6K蛋白表达。
阅读提示:见Results中‘Effect of mTOR pathway inhibition on bovine skeletal muscle satellite cells proliferation’及相关图注