运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究.Ⅳ.线粒体质子跨膜势能、质子漏与运动性内源活性氧生成的相互关系

目的以运动、外源性补充CoQ以及运动合并补充CoQ作为干预手段,观察线粒体能量转换速率、质子漏与活性氧产生之间的相互关系,进一步探讨运动性内源活性氧生成和代谢途径及可能机制.方法雄性SD大鼠36只,随机分为1)安静对照组(R,n=6);2)运动中对照组(Em,n=6);3)力竭对照组(Ei,n=6);4)安静补药组(QR,n=6);5)运动中补药组(Qm,n=6);6)力竭补药组(Qi,n=6).采用三级递增负荷力竭运动模型,测定心肌线粒体ROS产生速率、线粒体膜电子传递与质子泵出比值(H+/2e)以及线粒体态4呼吸速率.结果(1)Em和Qm组心肌线粒体ROS产生、H+/2e和态4呼吸分别比R和QR组显著增高,并且,Qm组三项指标显著高于Em组.(2)相关分析表明,ROS产生速率分别与H+/2e和态4呼吸速率呈正相关.结论运动所致的心肌线粒体质子跨膜势能升高引发了活性氧的生成增加,并进而增加质子漏,"活性氧循环”与Q循环和质子循环并存和共同运转可能是运动性内源活性氧生成及代谢的重要机制.     

运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究.IV.线粒体质子跨膜势能、质子漏与运动性内源活性氧生成的相互关系

目的 :以运动、外源性补充CoQ以及运动合并补充CoQ作为干预手段 ,观察线粒体能量转换速率、质子漏与活性氧产生之间的相互关系 ,进一步探讨运动性内源活性氧生成和代谢途径及可能机制。方法 :雄性SD大鼠 36只 ,随机分为 :1)安静对照组 (R ,n =6 ) ;2 )运动中对照组 (Em ,n =6 ) ;3)力竭对照组 (Ei,n =6 ) ;4)安静补药组 (QR ,n =6 ) ;5 )运动中补药组 (Qm ,n =6 ) ;6 )力竭补药组 (Qi,n =6 )。采用三级递增负荷力竭运动模型 ,测定心肌线粒体ROS产生速率、线粒体膜电子传递与质子泵出比值 (H / 2e)以及线粒体态 4呼吸速率。结果 :(1)Em和Qm组心肌线粒体ROS产生、H / 2e和态 4呼吸分别比R和QR组显著增高 ,并且 ,Qm组三项指标显著高于Em组。 (2 )相关分析表明 ,ROS产生速率分别与H / 2e和态 4呼吸速率呈正相关。结论 :运动所致的心肌线粒体质子跨膜势能升高引发了活性氧的生成增加 ,并进而增加质子漏 ,“活性氧循环”与Q循环和质子循环并存和共同运转可能是运动性内源活性氧生成及代谢的重要机制。     

衰老和有氧运动对大鼠肝脏线粒体DNA突变的影响

当前研究表明机体衰老与线粒体功能下降关系密切.其中线粒体DNA突变可能是线粒体功能下降与活性氧产生增多的关键因素之一.本研究检测到22月龄大鼠肝脏线粒体DNA出现4834bp缺失,3个月的游泳训练明显降低同龄大鼠线粒体DNA 4834bp缺失发生率.研究同时发现老年大鼠肝脏线粒体复合体I和IV活性明显低于年轻大鼠,而有氧运动可显著升高老年运动大鼠线粒体酶活性.结果表明有氧运动能够减少线粒体DNA突变发生,进而改善线粒体功能,这可能是有氧运动提高线粒体功能,延缓衰老的重要机制.     

内毒素、失血性休克大鼠线粒体质子跨膜转运和H~ -ATP酶的改变

目的研究内毒素、失血性休克大鼠肝线粒体质子跨膜转运和Ｈ＋－ＡＴＰ酶的变化。方法大肠杆菌内毒素休克模型和失血性休克模型。采用荧光探针ＡＣＭＡ测定质子跨膜转运。结果（１）内毒素休克５小时亚线粒体在以ＡＴＰ、ＮＡＤＨ和ｓｕｃｃｉｎａｔｅ为底物时引起的ＡＣＭＡ最大荧光淬灭值显著减少（Ｐ＜０．０５）；最大荧光淬灭时间和半数荧光淬灭时间非常显著延长（Ｐ＜０．０１）。（２）内毒素休克早期，线粒体Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著升高（Ｐ＜０．０５），晚期非常显著下降。（３）内毒素休克大鼠肝线粒体膜结合ＰＬＡ２、血浆和线粒体ＭＤＡ升高（Ｐ＜０．０５）。（４）失血性休克时Ｈ＋－ＡＴＰ酶和质子转运无显著改变。结论内毒素休克时线粒体跨膜质子转运和Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著下降，失血性休克时变化不大     

有氧运动和衰老对小鼠心肌线粒体DNA缺失及其功能的影响

目的 :观察和探讨有氧运动和衰老对心肌线粒体DNA(mtDNA)缺失和功能的影响。方法 :用聚合酶链反应技术检测了mtDNA的缺失 ,用分光光度法检测了Mn -SOD、GSH -Px、脂褐素和复合物Ⅰ ,用极谱法检测了复合物Ⅳ。结果 :2 0月龄小鼠心肌mtDNA3 866bp缺失较 5月龄小鼠高 ,复合物I活性随增龄而下降 ,但抗氧化酶活性却显著高于年轻鼠 ,脂褐素含量增加。有氧运动训练的小鼠mtDNA3 866bp缺失率明显低于同龄不运动鼠 ,而复合物Ⅰ活性高 ,抗氧化酶无显著性差异。结论 :有氧运动减轻了mtDNA缺失率可能不完全是通过调节自由基代谢而发生效应的 ,其机制有待深入研究     

运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究.III.线粒体质子跨膜势能与运动性内源自由基生成的关系

目的 :以外源性补充线粒体电子传递载体CoQ10 为干预手段 ,观察一次急性运动后线粒体能量转换速率与线粒体脂质过氧化水平改变的关系 ,进一步探讨运动性内源自由基生成和代谢的途径及可能机理。方法 :雄性SD大鼠 2 4只 ,随机分为 1)正常对照组 (NC ,n =6 ) ;2 )正常运动组 (NE ,n =6 ) ;3)单纯补充CoQ10 对照组 (QC ,n =6 ) ;4)补充CoQ10 运动组 (QE ,n =6 )。以递增负荷达次最大强度急性运动为运动模型 ,测定运动后即刻肝脏线粒体膜CoQ10 和CoQ9结合含量 ,线粒体膜质子泵出与电子传递比值 (H / 2e)以及线粒体MDA含量。结果 :(1)NE、QC和QE组线粒体MDA含量均较NC组显著增高 (P <0 .0 5 ) ;(2 )线粒体H / 2e呈现与MDA含量相同的显著性变化 (P <0 0 5 ) ;(3)QC和QE组线粒体膜CoQ10 结合含量均较未补充的NC和NE组显著增高 (P <0 0 5 ) ,而线粒体膜内源CoQ9含量则在运动组 (NE和QE)呈显著增高 (P <0 0 5 )。结论 :线粒体膜CoQ结合含量和 /或动员的增加明显提高电子传递和质子跨膜偶联速率。运动性内源自由基生成可能与呼吸链电子流被所建立的高跨膜质子电化学势能抑制 ,而经电子漏途径代谢的能量重新分配有关。     

运动性疲劳的线粒体膜分子机理研究V:线粒体CoQ和质子循环共同参与ROS循环--运动模型中的证据

目的 :以运动、外源性补充辅酶Q (coenzymeQ ,CoQ)以及运动合并补充CoQ作为干预手段 ,观察线粒体CoQ结合含量、质子跨膜势能与活性氧产生之间的相互关系 ,进一步探讨运动性内源活性氧生成和代谢的线粒体膜分子机制。方法 :雄性SD大鼠 36只 ,随机分为 :(1)安静对照组 (R ,n =6 ) ;(2 )运动中对照组 (Em ,n =6 ) ;(3)力竭对照组 (Ei,n =6 ) ;(4 )安静补药组 (QR ,n=6 ) ;(5 )运动中补药组 (Qm ,n =6 ) ;(6 )力竭补药组 (Qi ,n =6 )。采用三级递增负荷力竭运动模型 ,测定心肌线粒体CoQ9及CoQ10 结合含量、ROS产生速率以及线粒体膜质子泵出与电子传递比值(H+/ 2e)。结果 :(1)Em和Qm组心肌线粒体ROS产生、H+/ 2e和CoQ结合含量分别比R和QR组显著增高 ,并且 ,Qm组三项指标显著高于Em组。 (2 )相关分析表明 ,CoQ结合含量分别与H+/ 2e和ROS产生速率呈线性正相关。结论 :以外源性补充CoQ10 和 /或运动应激作为干预手段时 ,心肌线粒体CoQ含量升高导致建立高质子跨膜势能 ,并进而增加活性氧生成 ,进一步支持“活性氧循环”与Q循环和质子循环并存和共同运转可能是运动性内源活性氧生成及代谢的重要机制     

聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1抑制剂对乳腺癌易感基因突变乳腺癌细胞放射敏感性的影响及调控机制

目的 探讨聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1(PARP-1)的抑制剂3-氨基苯甲酰胺(3-aminobenzamide,3-AB)对于乳腺癌易感基因(BRCA)突变及非突变乳腺癌细胞放射敏感性的影响,探讨PARP-1和BRCA基因在照射引起的乳腺癌细胞DNA损伤修复中的作用及调控机制。方法 将BRCA突变乳腺癌细胞(MDA-MB-436)和BRCA非突变乳腺癌细胞(MDA-MB-231)分别分为对照组(CTRL)、单纯照射组(IR)、单纯用药组(3-AB)和药物联合照射组(3-AB+IR)。通过γ-H2AX免疫荧光焦点,检测DNA双链断裂的损伤情况;克隆形成实验检测细胞的放射敏感性;流式细胞仪检测细胞的凋亡率。结果 克隆形成实验显示,MDA-MB-436细胞较MDA-MB-231细胞放射敏感性明显升高,3-AB可增加两种细胞的放射敏感性。γ-H2AX免疫荧光焦点实验显示MDA-MB-436细胞与MDA-MB-231细胞相比DNA双链的损伤情况明显升高(t=4.57,P<0.05),而3-AB可进一步增加照射引起的DNA损伤,IR+3-AB组的MDA-MB-436细胞DNA损伤最明显(t=3.26,P<0.05)。流式细胞术结果显示,IR+3-AB组的凋亡率最高,且差异有统计学意义(t=3.81,P<0.05)。MDA-MB-436细胞相比MDA-MB-231细胞凋亡率明显增加(t=2.96,P<0.05)。结论 照射过程中,MDA-MB-436细胞比MDA-MB-231细胞产生更多的DNA损伤和凋亡,因此BRCA突变的乳腺癌细胞MDA-MB-436放射敏感性更强。而PARP-1抑制剂可进一步阻断照射引起的DNA损伤修复,从而增加MDA-MB-436的放射敏感性。     

艾司洛尔对心肺复苏大鼠心肌线粒体ATP酶活性的影响

目的 探讨艾司洛尔对心肺复苏后大鼠心肌线粒体ATP酶活性的影响.方法 66只雄性Wistar大鼠随机分为假手术(Sham)组、肾上腺素(AD)组、肾上腺素 艾司洛尔(AD Es)组,每组22只,制备窒息致大鼠心跳骤停模型,窒息10min后行心肺复苏,测定复苏后30、120、180min心肌线粒体ATP酶活性.复苏期间监测心电图、心率、体温、平均动脉压.结果 与Sham组相比,AD组复苏后心率加快(P＜0.01),AD、AD Es组复苏后心肌线粒体ATP酶活性降低(P＜0.01);与AD组相比,AD Es组ATP酶活性升高(P＜0.05或0.01).结论 艾司洛尔有保护复苏后大鼠心肌线粒体ATP酶活性的作用.     

运动性疲劳状态下线粒体膜生物学特征的研究-Ⅲ:递增负荷力竭性运动后大鼠肝线粒体膜NADH-CoQ还原酶及肝组织NAD~(+)的变化

以５０大鼠三级递增负荷跑台跑为力竭性运动模型，分别测定了运动后即刻肝线粒体内膜ＭＭＤＨ－ＣｏＱ还原酶（复合体１）活性的变化；肝组织内ＮＡＤ含量及线粒体膜脂质过氧化水平（ＭＤＡ含量）的变化。发现：一次力竭性运动后，大鼠肝线粒体膜复合体１活性及肝组织当中ＭＤ”含量显著性下降，ＭＤＡ含量显著增加。研究提示，递增负荷力竭性运动中线粒体内膜复合体１损害，肝组织呼吸链底物堆积，线粒体氧利用能力下降，可能是运动性线粒体膜损害及疲劳的重要膜分子机制之一。     

高住高练低训对优秀女子跆拳道运动员红细胞膜及有氧能力的影响

目的:探讨高住高练低训(HiHiLo)对运动员红细胞膜和有氧能力的影响。方法:13名女子跆拳道运动员分为实验组(8名)和对照组(5名),进行4周实验。实验组每晚在低氧房(氧浓度14.7%,模拟海拔2800m高原环境)居住10小时,每周在低氧房进行3次72%最大摄氧量蹬功率自行车练习,每次30分钟;对照组平原居住,每周在平原环境进行3次80%最大摄氧量蹬功率自行车练习,每次30分钟。两组平时的专项训练由同一教练、按同一训练计划、于同一道馆进行。分别于实验前、入住10小时、实验1周、2周、3周、4周测试两组受试者血液红细胞变形指数、红细胞膜流动性、膜band-3蛋白含量以及个体无氧阈(ILT)。结果:实验组在实验3周时band-3蛋白含量显著高于实验前(P<0.05);4周时,实验组band-3蛋白含量显著高于实验前(P<0.01)和对照组(P<0.05);实验组4周时的ILT显著高于实验前(P<0.05)和对照组(P<0.01)。结论:HiHiLo可提高红细胞膜band-3蛋白含量,有利于红细胞发挥正常生理功能;HiHiLo可提高机体有氧运动能力。     

运动对衰老骨骼肌卫星细胞成肌分化中线粒体活性氧生成的影响及调控机制

目的:观察耐力运动训练对衰老骨骼肌卫星细胞成肌分化中线粒体活性氧(ROS)生成的影响,并探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1(PGC-1α)对ROS生成调控的潜在机制。方法:C57BL/6小鼠分为青年对照组(YN组,2月龄,12只)、老年对照组(ON组,12月龄,12只)和老年运动训练组(OT组,12月龄,12只),其中OT组进行中等强度跑台训练(0°,17 m/min,25 min/天,5天/周)。12周后,HE染色鉴定骨骼肌萎缩程度。两步酶消化法分离骨骼肌卫星细胞,原代培养并体外诱导成肌分化24 h。倒置显微镜观察卫星细胞成肌分化程度,测定线粒体呼吸功能、细胞ROS水平、线粒体ROS生成速率、肌球蛋白重链(MyHC)各亚基mRNA表达,及MyHC、PGC-1α、Tfam、COXⅣ、MnSOD蛋白表达量。结果:与YN组比较,ON组肌纤维横截面积、肌管形成数量、My-HC蛋白表达、MyHCⅠ、MyHCⅡa、MyHCⅡx mRNA表达、态3呼吸速率(ST3)、呼吸控制比(RCR)和PGC-1α、Tfam、COXⅣ、MnSOD蛋白表达均显著降低(P<0.05～0.01),ON组态4呼吸速率(ST4)、细胞ROS水平、线粒体ROS生成速率及MyHCⅡb mRNA表达显著升高(P<0.05～0.01)。与ON组比较,OT组湿重/体重比值、肌纤维横截面积、肌管形成数量、MyHC蛋白表达、MyHCⅠ、MyHCⅡa、My-HCⅡx mRNA表达、ST3、RCR和PGC-1α、Tfam、COXⅣ、MnSOD蛋白表达均显著升高(P<0.05～0.01),OT组细胞ROS水平、线粒体ROS生成速率及MyHCⅡb mRNA表达显著降低(P<0.05～0.01)。结论:耐力运动训练提高衰老骨骼肌卫星细胞成肌分化中PGC-1α表达,继而通过上调Tfam和MnSOD提高线粒体能量代谢,减少线粒体ROS产生,以促进成肌分化。     

有氧运动训练后大鼠横纹肌线粒体DNA含量观察

有氧运动训练能使肌肉组织产生适应性变化.从而提高运动耐力.本研究通过不同运动训练方案(无负重游泳3天.60分/天;7天,60分/天;12天,60分/天)、训练及注射钙鳌合剂(EGTA)、氧化剂(GSSG),观察大鼠骨骼肌、心肌线粒体DNA含量的变化规律.结果发现,运动训练3天后,骨骼肌线粒体DNA即表现为增加(57%),7天后降为42%.12天后即不再增加,而此时注射GSSG的训练大鼠线粒体DNA仍增加了26%;心肌线粒体DNA只有在训练12天并注射了GSSG才表现为增加(30%),说明改变细胞内的氧化应激的平衡(有氧运动训练及注射GSSC)可以影响线粒体DNA的生物合成.注射EGTA并训练的大鼠,骨骼肌线粒体则表现为没有显著变化,而在心肌线粒体7天和12天后出现了DNA合成的抑制(-30%,-32%),说明细胞内外的钙平衡也会影响线粒体DNA的生物合成.     

有氧锻炼对久坐不动生活方式的健康人群最大摄氧量的影响:Meta分析

目的:评价有氧锻炼对最大摄氧量的影响和最有效锻炼强度,为有氧运动处方强度的制定提供依据。方法:以MEDLINE为文献主要来源,搜索1976年至2008年间公开发表的有氧锻炼对最大摄氧量影响的相关文献,根据纳入标准和排除标准选择合适的文献,并对其进行质量评估和相关数据提取。结果:(1)对35篇文献中889名受试者进行Meta分析:最大摄氧量加权均数差为3.61ml/kg/min,95%可信区间为2.96～4.25ml/kg/min,与锻炼前平均最大摄氧量数值(27.26ml/kg/min)相比,锻炼后增加了13.2%。(2)根据锻炼强度的不同进行亚组Meta分析,锻炼强度分别为70～80%最大摄氧量(VO2max)、71～80%最大心率(HRmax)和61～70%储备心率(HRR)时,最大摄氧量增加最多。结论:久坐不动生活方式的健康人群通过有氧锻炼可以提高其最大摄氧量水平,且本研究结果中最有效的锻炼强度为制定有氧运动处方强度提供一定的理论依据。     

有氧运动改善高脂膳食诱导的胰岛素抵抗:增强骨骼肌线粒体融合与分裂及功能

目的:研究高脂膳食诱导胰岛素抵抗(IR)发生中骨骼肌线粒体融合与分裂的改变和长期耐力训练对其影响,为深入探讨IR发生的分子病理学机制以及运动防治IR的机制提供依据。方法:雄性C57BL/6小鼠通过8周高脂膳食诱导IR,再分别将正常和IR小鼠分为安静组和运动组,即正常膳食对照组(NS)、正常膳食运动组(NE)、高脂膳食对照组(HS)、高脂膳食运动组(HE),各运动组进行8周有氧运动训练。检测空腹血糖、胰岛素。提取骨骼肌线粒体测定呼吸功能和ATP合成酶活力。实时荧光定量PCR和Western blot分别测定骨骼肌Mfn2、Opa1、Drp1、Fis1的mRNA和蛋白表达。结果:(1)HS组小鼠空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数均显著高于NS组(P<0.01);骨骼肌线粒体态3呼吸速率、呼吸控制比和ATP酶合成活力均显著低于NS组(P<0.01);Mfn2蛋白显著低于NS组(P<0.01),Drp1和Fis1显著高于NS组(P<0.01)。(2)HE组小鼠空腹血糖、胰岛素和胰岛素抵抗指数均显著高于HS组(P<0.01);骨骼肌线粒体态3呼吸速率、RCR和ATP酶合成活力均显著高于HS组(P<0.01);Mfn2、Opa1和Drp1蛋白显著高于HS组(P<0.01,P<0.05,P<0.01)。结论:高脂膳食诱导IR的小鼠骨骼肌线粒体趋于分裂,呼吸功能和ATP合成能力下降,可能是高脂膳食诱导IR的机制之一。长期有氧运动训练使正常和IR小鼠骨骼肌线粒体融合和分裂均增强,促进线粒体呼吸功能和ATP合成能力,有利于预防和改善IR。     

有氧运动训练对糖尿病大鼠Leptin-下丘脑NPY轴的影响

本研究通过建立糖尿病大鼠有氧运动模型 ,探讨有氧运动训练对糖尿病大鼠瘦素 (Lep tin) -下丘脑神经肽Y(NPY)轴的影响。实验选用Wistar雄性成年大鼠 ,体重 195± 10g ,随机分为正常对照组、糖尿病对照组、糖尿病运动组。运动组每天游泳 6 0分钟 ,每周游泳 6天 ,连续游泳训练 6周。记录实验开始及结束时动物体重。测定血糖、血胰岛素浓度、内脏附睾脂肪垫重量、血清Lep tin及下丘脑NPY蛋白浓度和下丘脑弓状核NPY基因表达的非同位素原位分子杂交结果。结果表明 :长期有氧运动使糖尿病大鼠糖代谢紊乱得到改善 ,糖尿病大鼠食欲亢进减弱 ,摄食量减少 ,而内脏脂肪储量上升 ,体重增加。提示Leptin -下丘脑NPY轴可能起着重要的能量代谢调节作用     

有氧运动对ApoE基因缺陷小鼠动脉粥样硬化斑块形成的影响

为了探讨有氧运动对动脉粥样硬化斑块形成的影响 ,研究了有氧运动对ApoE基因缺陷小鼠动脉粥样硬化斑块形成的病理学影响。结果表明 :运动组ApoE基因缺陷主动脉窦动脉粥样硬化斑块平均面积 (2 896 5± 2 92 μm2 )低于对照组 (32 16 5± 371μm2 ) (P <0 .0 5 ) ,运动组血管内膜损伤程度相对较轻 ,冠状动脉粥样硬化斑块形成延迟。两组小鼠主动脉窦动脉粥样硬化斑块面积与血清HDL -C水平呈高度负相关关系 (r=- 0 76 ,P <0 0 5 )。本研究提示有氧运动对动脉粥样硬化斑块的发生、发展有显著的预防和减轻病变程度的作用。