3周大运动量训练对大鼠骨骼肌mTOR信号通路的影响

目的:探讨3周大运动量训练过程中,大鼠骨骼肌蛋白合成代谢的变化规律和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路的变化特点。方法:以7周龄雄性SD大鼠(36只)为研究对象,按体重随机分对照组3组(C1、C2、C3)和运动组(E1、E2、E3)3组。运动组进行3周大强度和中等强度相结合大运动量跑台训练,对照组不运动。每周训练结束后,随机选取对照组和运动组各1组,测试腓肠肌湿重、肌球蛋白重链(MHC)表达、mTOR及其下游信号70KD核糖体蛋白S6激酶(p70S6K)、真核起始因子4E结合蛋白1(4EBP1)的蛋白表达和磷酸化水平。结果:(1)第1周训练结束,与同期对照组(C1)相比,E1组p70S6K(Thr389)磷酸化水平和4EBP1蛋白表达显著升高(P<0.01);4EBP1(Thr37/46)磷酸化水平显著升高(P<0.05)。(2)第2周训练结束,与同期对照组(C2)相比,E2组mTOR(Ser2448)磷酸化水平显著降低(P<0.01);p70S6K(Thr389)磷酸化水平显著降低(P<0.05)。(3)第3周训练结束,与同期对照组(C3)相比,腓肠肌MHC蛋白表达显著降低,mTOR(Ser2448)和p70S6K(Thr389)磷酸化水平显著降低(P<0.01);腓肠肌湿重和mTOR、p70S6K、4EBP1蛋白表达显著降低(P<0.05)。结论:3周大运动量训练过程中,骨骼肌蛋白合成能力呈现出先升高后降低的变化特点。大运动量训练疲劳后对骨骼肌蛋白合成的抑制作用主要由m TOR信号通路蛋白表达降低所致。     

4周低氧运动对营养肥胖型大鼠骨骼肌自噬相关因子时序性变化的影响

目的:探讨在低氧条件下运动对营养肥胖型大鼠腓肠肌自噬相关因子P62、LC3、Beclin-1表达的影响以及低氧运动诱导骨骼肌细胞自噬发生的可能机制。方法:采用高脂饮食诱导SD大鼠建立营养肥胖大鼠模型,选取建模成功的肥胖大鼠随机分为5组,每组10只,分别为对照组(C)、低氧训练1周组(E1)、低氧训练2周组(E2)、低氧训练3周组(E3)和低氧训练4周组(E4)。低氧暴露模拟13.6%氧浓度(约为实际海拔3500米氧含量),动物跑台进行训练,速度为20 m/min,坡度为0,每天运动1 h,周末休息,分别训练0周、1周、2周、3周、4周。最后一次训练结束24 h后处死并采样,采用RT-PCR技术检测模型大鼠腓肠肌P62、LC3、Beclin-1 m RNA以及采用Westent Blot技术检测P62、LC3、Beclin-1蛋白在实验干预前后的变化情况。结果:(1)与C组相比,E1、E2、E3组Beclin-1 m RNA表达量显著升高(P<0.05);与C组相比,E2组Beclin-1蛋白表达量显著下降(P<0.05),E4组与E2组相比升高非常显著(P<0.01),E3组与E2组相比变化不显著,E3组显著低于E4组(P<0.05)。(2)E1组、E2组与C组相比P62 m RNA的相对表达量显著增加(P<0.05,P<0.01),E2组与E1组相比显著升高(P<0.05),E3组P62 m RNA的相对表达量非常显著低于E2组(P<0.01),E4组非常显著高于C组、E1组和E3组(P<0.01);E3组肥胖大鼠P62蛋白相对表达量与E2组相比显著升高(P<0.05)。(3)E2、E4组LC3 m RNA相对表达量非常显著高于C组(P<0.01),E3组与C组相比显著增加(P<0.05),五组肥胖大鼠LC3蛋白中LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ变化均不明显。结论:(1)低氧运动能显著提升自噬基因的相对表达量,在一定程度上促进自噬的发生,但是自噬基因的转录与自噬蛋白质的合成具有不同步性。(2)在低氧训练的前两周骨骼肌的自噬程度出现增加趋势,但是随刺激时间的延长,骨骼肌的自噬程度逐渐降低,可能是机体对低氧刺激逐渐适应的结果。     

前脂肪细胞增殖分化在高脂膳食诱导大鼠肥胖及运动预防肥胖中的作用

目的:探讨前脂肪细胞增殖分化在高脂膳食诱导大鼠肥胖及运动预防肥胖过程中的作用。方法:40只雄性SD大鼠分为普通膳食安静组(C组,n=8)、普通膳食运动组(E组,n=8)、高脂膳食安静组(H组,n=14)和高脂膳食运动组(HE组,n=10)。C组和H组不运动,E组和HE组大鼠进行跑台运动,运动强度约为75%VO2max水平。12周干预后,记录各组大鼠体重,取附睾、肾周和腹后壁的脂肪垫分别称重,并计算总脂肪量;体视学方法检测脂肪细胞数目及平均直径;Western Blot检测脂肪组织过氧化物酶增殖物受体γ(PPARγ)和CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)的蛋白表达水平。结果:(1)H组大鼠体重及腹腔内总脂重均显著高于C组(P<0.01),E组和HE组大鼠肾周、腹后壁脂肪垫重及腹腔内总脂肪量均分别显著低于C组和和H组的相应部位(P<0.01)。(2)H组大鼠腹腔内脂肪总数目显著高于C组(P<0.01)。E组大鼠肾周及腹后壁脂肪细胞平均直径均分别显著低于C组的相应部位(P<0.05,P<0.01),HE组大鼠附睾、肾周及腹壁脂肪细胞平均直径均分别显著低于H组的相应部位(P<0.01)。(3)与C组相比,E组及H组大鼠附睾、肾周及腹壁脂肪组织PPARγ蛋白表达显著升高(P<0.01);H组大鼠附睾及肾周脂肪组织C/EBPα蛋白表达显著高于C组的相应部位(P<0.01),E组大鼠肾周及腹后壁脂肪组织C/EBPα蛋白表达显著高于C组的相应部位(P<0.01),但HE组大鼠肾周脂肪组织C/EBPα蛋白表达显著低于H组(P<0.01)。结论:前脂肪细胞增殖分化能力在高脂膳食诱导肥胖及运动预防肥胖过程中均增强,但其作用及机制皆不同。高脂膳食诱导肥胖过程中前脂肪细胞增殖分化能力的增强可使脂肪细胞数目增多,是机体为适应体脂增多的代偿机制;运动预防肥胖过程中前脂肪细胞增殖分化能力的增强可促进脂肪细胞更新,并使脂肪细胞平均体积缩小,是脂肪细胞贮脂能力改善的适应机制。     

运动降低MG53表达及其在缓解高脂膳食大鼠IR中的作用

目的:观察游泳运动对高脂诱导的胰岛素抵抗(IR)大鼠骨骼肌脂质沉积相关基因及MG53的影响,探讨MG53-IRS1通路在胰岛素抵抗发生中的作用,为运动防治胰岛素抵抗提供理论依据。方法:以SD大鼠为实验对象,随机分为3组:普通饮食对照组(C组)、高脂饮食IR模型组(H组)、高脂饮食90min运动组(HE组)。通过8周高脂饲料喂养建立IR大鼠动物模型,同时对HE组大鼠实施每天2次45min无负重游泳运动干预。运用正糖钳技术结合HOMA-IR、ISI综合评价动物模型的建立;通过观察运动对高脂饮食大鼠骨骼肌甘油三酯(TG)含量,骨骼肌PPARγ的辅激活子-1(PGC-1α)、脂肪酸转位酶FAT/CD36、MG53和胰岛素受体底物-1(IRS-1)m RNA的表达量及p IRS-1Ser307、IRS-1蛋白表达水平的变化,探讨运动干预IR的机制。结果:(1)IR动物模型评价:8周高脂饮食喂养后,与C组相比,H组大鼠葡萄糖输注速率(GIR)显著下降(P<0.01),ISI水平显著下降(P<0.01),HOMA-IR水平显著增加(P<0.01),提示胰岛素抵抗大鼠建模成功。(2)运动对IR的影响:8周游泳干预后,与H组相比,HE组大鼠GIR显著增加(P<0.01),血清胰岛素含量和HOMA-IR水平均显著降低(P<0.01),ISI水平显著增加(P<0.01);HE组大鼠骨骼肌TG含量显著下降(P<0.05),PGC-1-α和FAT/CD36 m RNA表达量均显著降低(P<0.01),骨骼肌MG53 m RNA和蛋白表达水平均显著下降(P<0.05,P<0.01),骨骼肌IRS-1 m RNA表达量水平显著增加(P<0.01),p IRS-1Ser307表达水平显著下降(P<0.01),IRS-1蛋白表达水平显著增加(P<0.05)。结论:8周游泳运动可以通过减少骨骼肌脂质沉积,降低大鼠骨骼肌MG53表达水平,增加IRS-1的表达,从而可能通过增强胰岛素信号转导,延缓高脂饮食大鼠IR的发生。     

不同海拔高度交替低氧训练对大鼠骨骼肌线粒体呼吸功能的影响

目的:探讨不同海拔高度交替低氧训练对大鼠骨骼肌线粒体呼吸功能的影响。方法:50只雄性Wistar大鼠随机分为5组:常氧对照组(C组)、常氧训练组(NT组)、2500 m低氧训练组(2500 m HT组)、3500 m低氧训练组(3500 m HT组)、2500 m~3500 m交替低氧训练组(2500 m~3500 m HT组),每组10只。除C组大鼠不进行运动训练外,其余各组大鼠分别在常氧,模拟海拔2500m、3500 m及2500m~3500 m交替环境下进行递增负荷跑台训练和居住,每周训练6天,共4周。训练结束后处死大鼠,即刻取全血和骨骼肌样本,梯度离心法提取线粒体,测定血液红细胞数目(RBC)、血红蛋白(Hb)含量和骨骼肌线粒体呼吸链酶复合体(CⅠ~Ⅳ)活性。结果:(1)RBC和Hb:与C组比较,各训练组都有显著提高(P<0.01,P<0.05)。与NT组比较,低氧训练组都有显著提高(P<0.01)。与2500 m HT组和3500 m HT组比较,2500 m~3500 m HT组均显著提高(P<0.01)。(2)CⅠ~Ⅳ活性:与C组相比,NT组CⅢ活性显著提高(P<0.05),2500 m HT组CI活性显著提高(P<0.05),3500 m HT组CⅠ和CⅢ活性显著提高(P<0.01,P<0.05),2500 m~3500 m HT组CⅠ~Ⅳ活性均显著提高(P<0.01,P<0.05)。与NT组相比,3500 m HT组CⅠ活性显著提高(P<0.01),2500 m~3500 m HT组CⅠ、CⅡ活性显著提高(P<0.01,P<0.05)。与2500 m HT组相比,2500 m~3500 m HT组CⅡ活性显著提高(P<0.05)。结论:低氧训练在提高骨骼肌线粒体呼吸链功能方面较常氧训练更具优势,且交替低氧训练效果最佳。     

mTOR复合物在有氧运动改善胰岛素抵抗过程中的作用研究

目的:通过研究8周有氧运动对高脂饮食诱导胰岛素抵抗C57BL/6小鼠肝脏m TOR复合物1/2(m TOR Complex 1/2)以及胰岛素信号相关蛋白的影响,分析有氧运动/高脂饮食与m TORC1/C2和胰岛素信号通路蛋白磷酸化活性之间的关系,为全面理解有氧运动改善高脂饮食诱导机体胰岛素抵抗的机制提供理论依据。方法:选取50只4周龄、雄性C57BL/6小鼠随机分为正常饮食组(C组,n=10)和高脂饮食组(H组,n=40)。高脂饮食组小鼠饲以高脂饮食6周以建立胰岛素抵抗模型,6周后通过口服葡萄糖耐量实验(Oral Glucose Tolerance Test,OGTT)鉴定胰岛素抵抗成模小鼠。随后将胰岛素抵抗小鼠再次随机分为安静组(H组,n=10)和运动组(HE组,n=15),此两组小鼠继续饲以高脂饮食,同时对HE组施以8周、强度为75%VO2max的有氧跑台运动干预。实验结束后,采用OGTT检测小鼠葡萄糖耐量,ELISA法测定空腹血清胰岛素水平,Western Blot检测肝脏Akt/m TOR信号通路相关蛋白磷酸化水平,并通过免疫共沉淀方法检测小鼠肝脏Raptor-m TOR及Rictor-m TOR结合水平。结果:与C组相比,H组小鼠体重、血清胰岛素水平均显著升高,口服葡萄糖耐量下降,肝脏胰岛素信号通路相关蛋白p Akt S473、p Akt T308、p IRS1S307、p AMPKαT172磷酸化水平下降,p S6K1T389磷酸化水平升高。免疫共沉淀检测发现Raptor-m TOR结合水平上升,Rictor-m TOR结合水平下降,即m TORC1蛋白表达水平升高,m TORC2蛋白表达水平减低;与H组相比,HE组小鼠体重、血清胰岛素水平均显著降低,口服葡萄糖耐量增高,肝脏胰岛素信号通路相关蛋白p AktS473、p AktT308、p IRS1S307、p AMPKαT172磷酸化水平有所提高,p S6K1T389磷酸化水平降低。Raptor-m TOR结合减少,Rictor-m TOR结合增多,即m TORC1蛋白表达水平降低,m TORC2蛋白表达水平增高。结论:8周有氧运动可改善高脂饮食诱导小鼠胰岛素敏感性,其机制可能与有氧运动激活小鼠肝脏Akt/m TORC2信号通路、抑制Akt/m TORC1信号通路,增强小鼠肝细胞胰岛素信号敏感性、改善胰岛素抵抗有关。     

运动、EGCG和肉碱对肥胖大鼠体重、内脏脂肪及肝脏CPT1表达的影响

目的:探讨运动、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和肉碱(LC)对肥胖大鼠体重、内脏脂肪及肝脏肉毒碱棕榈酰转移酶1(CPT1)基因、蛋白表达的影响。方法:选取造模成功的肥胖大鼠50只,随机分为5组:肥胖对照组(F),运动组(S),运动+EGCG组(S+E),运动+肉碱组(S+L),运动+EGCG+肉碱组(S+E+L),每组10只。用蒸馏水将EGCG、LC溶解成无色透明的溶液,EGCG和LC的补充量均按80 mg/kg体重计算,灌胃容量为1 ml/100g体重(体重超过500g的大鼠,灌胃容量都按5ml配比),F组、S组大鼠则按照1 ml/100g体重灌胃蒸馏水。除F组外,其他四组大鼠进行低强度有氧跑台训练,负荷设定为16m/min,60min/day,大约相当于大鼠58%最大摄氧量。7周后比较各组大鼠体重、内脏脂肪系数、肝脏甘油三酯(TG)水平及肝脏CPT1基因及蛋白表达水平。结果:S组、S+E组、S+L组、S+E+L组大鼠体重显著低于F组(P<0.05),S+E+L组体重显著低于S组(P<0.05)。S+E+L组内脏脂肪系数显著低于F组(P<0.05)。S+L组和S+E+L组肝脏TG水平显著低于F组、S组和S+E组(P<0.05)。S组大鼠肝脏CPT1基因及蛋白水平与F组无显著差异(P>0.05),S+E组、S+L组、S+E+L组大鼠CPT1基因水平较F组和S组显著增高(P<0.05),S+L组和S+E+L组CPT1蛋白量较F组显著增加(P<0.05)。结论:运动、EGCG、LC联合使用可起到减重、减少内脏脂肪和改善肝脏甘油三酯水平的作用,改变肝脏CPT1表达可能是其机制之一。     

不同强度一次性运动对大鼠睾周白色脂肪FNDC5、UCP-1表达量的影响

目的:探究不同强度一次性运动干预对大鼠睾周白色脂肪中FNDC5和UCP-1表达量的影响。方法:30只SD大鼠随机分为对照组(C组,n=6)和运动组(E组,n=24)。E组大鼠随机分为中等强度运动组(EM组,n=12,15 m/min)和高强度间歇运动组(EH组,n=12,35 m/min,6 min间歇5 min,重复3次),分别在一次性运动后即刻和6 h后取大鼠睾周白色脂肪,利用RT-q PCR法检测睾周白色脂肪组织中细胞外跨膜受体Ⅲ型纤连蛋白域蛋白5(FNDC5)和解偶联蛋白1(UCP-1)m RNA表达水平,Western Blot法检测睾周白色脂肪组织中FNDC5和UCP-1蛋白含量。结果:(1)与C组相比,EH组运动后即刻FNDC5 m RNA表达水平显著升高(P<0.01)。(2)与C组相比,运动组大鼠睾周白色脂肪组织中UCP-1m RNA水平在运动后即刻显著降低(P<0.05);与运动后即刻相比较,运动后6 h显著升高(P<0.05)。(3)与C组相比,EM和EH组FNDC5蛋白含量均有上升趋势,其中EM组显著升高(P<0.05)。(4)与C组相比,EM组和EH组UCP-1蛋白含量均有上升趋势,其中EH组运动后即刻出现显著升高(P<0.05)。结论:(1)一次性运动能够提高大鼠睾周白色脂肪FNDC5和UCP-1蛋白表达水平,促进白色脂肪棕色化,增加脂肪组织产热;(2)一次性运动后FNDC5 m RNA和UCP-1 m RNA的变化具有时效性,其中UCP-1 m RNA在运动后6小时出现显著升高,而FNDC5 m RNA在高强度间歇运动后即刻变化最明显。     

有氧运动干预父系C57BL/6J小鼠对雄性子代骨骼肌mTOR信号通路的影响

目的:探究运动干预父系小鼠对雄性子代骨骼肌mTOR信号通路的影响。方法:同窝C57BL/6J雄性小鼠(F0),自出生21天断乳后随机分为运动组(E)和安静组(C),正常饮食,运动组进行6周跑台训练,6周后两组分别与同窝安静雌性小鼠1︰1交配。运动组F1代雄性小鼠为EM组;安静组F1代雄性小鼠为CM组。F1代小鼠出生21天断乳后,分别检测其表型及骨骼肌mTOR信号通路分子的表达变化。结果:(1) EM组小鼠体重、抓力、股四头肌湿重及股四头肌湿重/体重比值较CM组均显著增加(P<0.05);(2)EM组小鼠股四头肌细胞的横截面积较对照组增加30.26%(P<0.05);(3) EM组小鼠股四头肌PI3K、Akt、mTOR以及S6K1总蛋白表达水平较CM组略有增加(P>0.05);而pAkt,pmTOR,pS6K1以及p4E-BP1蛋白表达水平较对照组显著增加(P<0.05)。结论:(1) 6周跑台运动干预父系小鼠可显著增加雄性子代小鼠的体重、抓力、股四头肌湿重及股四头肌细胞横截面积。(2) 6周跑台运动干预父系小鼠后,其雄性子代小鼠骨骼肌组织mTOR信号通路活性显著高于对照组。提示,运动干预父系小鼠促进子代雄性小鼠骨骼肌发育可能与mTOR信号通路激活密切相关。     

有氧运动对肥胖小鼠胃组织Ghrelin和下丘脑GHSR-1a表达的影响

目的:探讨有氧运动对肥胖小鼠胃组织Ghrelin-下丘脑组织GHSR通路相关基因表达的影响,明确运动改善胃功能以抵抗肥胖的可能机制。方法:雄性C57BL/6J小鼠40只随机分为普通对照组(NC组,n=8),饲喂普通饲料;高脂膳食组(H组,n=32),饲喂高脂饲料8周以建立肥胖模型。建模成功后的小鼠随机分为高脂对照组(HC组,n=8)和高脂运动组(HE组,n=8),均继续饲喂高脂饲料,同时HE组进行速度12 m/min、1 h/次/天、6次/周的4周跑台训练。结束后取血清、胃和下丘脑组织。测试血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(CHO)、血糖(GLU)和总Ghrelin水平;RT-PCR和Western blotting测试胃组织Ghrelin、Goat和下丘脑GHSR-1a mRNA和蛋白表达水平。结果:(1)运动干预后,HE组体重较HC组降低(P<0.05);运动干预2周后,HE组每周摄食量较HC组下降,但运动4周后又趋于接近。(2)HC组血脂血糖各指标均高于NC组(P<0.05),HE组GLU水平较HC组下降(P<0.05)。(3)在胃组织,HC组Ghrelin和Goat mRNA水平与NC组相比下降(P<0.01),HE组Ghrelin mRNA(P<0.01)和蛋白水平(P<0.05)、Goat m RNA和蛋白水平(P<0.05)高于HC组。(4)在下丘脑,HC组GHSR-1αm RNA水平较NC组下降(P<0.01),HE组GHSR-1a蛋白水平较HC组升高(P<0.05)。结论:有氧运动可能通过上调肥胖小鼠胃组织Ghrelin-下丘脑GHSR信号通路而改善血脂血糖水平以抵抗肥胖。