早产改变新生猪骨骼肌中喂养诱导的Akt信号激活

Preterm birth alters the feeding-induced activation of Akt signaling in the muscle of neonatal piglets

作者信息Agus Suryawan, Marko Rudar, Jane K Naberhuis, Marta L Fiorotto, Teresa A Davis
PMID36402914
发布时间2023-06
DOI10.1038/s41390-022-02382-4

实验完整度

包含剖宫产早产猪模型,进行禁食/喂养处理,检测Akt亚型磷酸化、正负调节因子(免疫沉淀、Western blot),并进行统计交互分析。

主要模型

新生猪(早产和足月) 骨骼肌(longissimus dorsi)

重点核对

剖宫产早产(103天妊娠)和足月(112天妊娠)猪 第三天禁食4小时后口服喂养或继续禁食 喂养后60分钟取样 检测Akt亚型磷酸化及正负调节因子 使用免疫沉淀和Western blot

摘要

背景:早产婴儿出生后去脂体重增加通常减少。本研究探讨了早产猪骨骼肌中喂养诱导的Akt激活减弱导致蛋白质合成率降低的机制。方法:在剖宫产后第3天,早产猪和足月猪禁食或经肠内喂养一餐。测定骨骼肌中Akt信号通路的激活。结果:早产猪骨骼肌中Akt1和Akt2(但非Akt3)的磷酸化低于足月猪(P < 0.05)。早产猪中Akt正调节因子PDK1和mTORC2的激活低于足月猪(P < 0.05),但FAK无差异。早产猪中Akt与GAPDH和Hsp90复合物的形成以及Ubl4A的丰度均低于足月猪(P < 0.05)。早产猪中Akt抑制剂PHLPP和SHIP2的丰度高于足月猪(P < 0.05),但PTEN和IP6K1无差异。喂养抑制了足月猪而非早产猪的PP2A激活(P < 0.05)。结论:我们的结果表明,早产损害了参与Akt激活的调节成分,从而限制了喂养的合成代谢反应。这种合成代谢抵抗可能有助于解释早产后去脂体重增加减少。

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
早产如何影响新生猪骨骼肌中喂养诱导的Akt激活的分子机制?
核心机制
早产削弱了Akt正调节因子(PDK1和mTORC2)的激活,降低了Akt-GAPDH和Akt-Hsp90复合物的形成,并增加了Akt抑制剂(PHLPP和SHIP2)的丰度,导致Akt信号减弱。
主要证据
在早产猪和足月猪中,通过免疫沉淀和Western blot检测到喂养后早产猪Akt1和Akt2磷酸化降低,PDK1和mTORC2磷酸化降低,Akt-GAPDH和Akt-Hsp90复合物减少,PHLPP和SHIP2增加,且喂养抑制PP2A仅在足月猪中发生。
研究意义
这些结果可能为早产新生儿提供新的分子靶点,以增强其瘦体重增长。

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

动物模型建立

建立早产和足月新生猪模型,以模拟早产儿的生理状态。

通过剖宫产分别在妊娠103天(早产)和112天(足月)分娩猪,并植入颈静脉和颈动脉导管。

2

营养支持和分组

控制营养状态,模拟喂养与禁食条件,以观察喂养诱导的信号通路变化。

猪出生后通过肠外营养支持,第3天禁食4小时,然后随机分配至额外禁食1小时或经口灌胃给予完全元素餐。

3

肌肉样本采集

收集骨骼肌样本以分析信号通路蛋白。

在喂养或额外禁食后60分钟安乐死,立即冷冻背最长肌(LD)肌肉。

4

蛋白提取和免疫沉淀

分离Akt亚型及复合物,以检测其磷酸化和相互作用。

从肌肉样本提取蛋白,进行免疫沉淀(pan-Akt, Akt1, Akt2, Akt3, Rictor)以富集目标蛋白,然后进行Western blot检测磷酸化水平。

5

Western blot分析

定量检测Akt亚型磷酸化、正负调节因子和复合物的丰度。

对总蛋白和免疫沉淀样本进行SDS-PAGE电泳,转膜,与特定抗体孵育,检测条带。

6

统计分析

评估早产状态和喂养状态对蛋白信号的影响及其交互作用。

使用SAS混合模型进行双因素方差分析,以妊娠年龄(早产/足月)和喂养状态(禁食/喂养)为主要因素,并用Tukey事后检验。

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。

验证样品或模型特征
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
抗pan-Akt抗体Cell Signaling Technology4685
抗Akt1抗体Cell Signaling Technology75692
抗Akt2抗体Cell Signaling Technology3063
抗Akt3抗体Cell Signaling Technology8018
山羊抗兔IgG磁珠Qiagen310207
山羊抗小鼠IgG磁珠Qiagen310007
抗Rictor抗体Bethyl LaboratoriesA300-459A
山羊抗兔BioMag IgGQiagen310207
磷酸化pan-Akt抗体 (Ser472/473/474)Abcamab192623
FAK总抗体Cell Signaling Technology3285
磷酸化FAK抗体 (Tyr397)Cell Signaling Technology8556
mTOR总抗体Cell Signaling Technology2972
PTEN总抗体Cell Signaling Technology9552
磷酸化PTEN抗体 (Ser308)Cell Signaling Technology9551
PP2A总抗体Cell Signaling Technology2260
PDK1总抗体Cell Signaling Technology3062
磷酸化PDK1抗体 (Ser241)Cell Signaling Technology3438
磷酸化PP2A抗体 (Tyr307)R&D SystemsAF3989-SP
Vinculin抗体Proteintech66305-1-Ig
PHLPP抗体Proteintech676640-1-Ig
Ubl4A抗体Proteintech14253-1-AP
IP6K1抗体Proteintech12057-2-AP
Hsp90抗体Proteintech13171-1-AP
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
磷酸化mTOR抗体 (Ser2481)BioLegend651701
山羊抗小鼠IgG(H+L)辣根过氧化物酶偶联物Bio-Rad170-6515
山羊抗兔IgG(H+L)辣根过氧化物酶偶联物Bio-Rad170-6516
剥离缓冲液Pierce Biotechnology46430
聚偏二氟乙烯膜Millipore--

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
动物模型
剖宫产时间(早产103天,足月112天)
阅读提示:Methods / Animals and surgeries
营养和分组
第3天禁食时长(4小时),喂养剂量(40 mL,31.5 kcal)
阅读提示:Methods / Nutritional support and study design
样本采集
取样时间(喂养后60分钟)
阅读提示:Methods / Protein extraction and immunoprecipitation
蛋白分析
免疫沉淀抗体(pan-Akt#4685, Akt1#75692, Akt2#3063, Akt3#8018等)和Western blot条件
阅读提示:Methods / Protein extraction and immunoprecipitation and Western blot
统计分析
双因素ANOVA,GAB和STATE因素的交互作用
阅读提示:Methods / Statistical analysis