早期运动训练对帕金森小鼠中脑和纹状体的影响:自噬与线粒体动力学关系的研究

目的:研究早期中等强度有氧运动训练对帕金森(PD)小鼠[注射MPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶)]脑和纹状体自噬水平的影响,探讨其与线粒体呼吸功能和线粒体动力学改变之间的相互关系,进一步阐明运动训练对中脑和纹状体的神经保护作用机制。方法:雄性C57BL/6小鼠(6～8周龄),随机分为安静+生理盐水组(N)、运动+生理盐水组(NE)、安静+MPTP组(M)、早期运动训练+MPTP组(ME)4组,每组15只。。运动组进行连续6周、每周6天、每天20分钟、12米/分(75%VO2max)的跑台训练。训练结束后第1天,M组和ME组注射中等剂量MPTP(30 mg/kg×2次,ip,间隔16小时),N组和NE组在相同时间、以相同方式注射同等剂量的生理盐水。造模后第7天检测中脑和纹状体线粒体功能(态3呼吸、态4呼吸、RCR),ATP酶合成活力,脑自噬相关蛋白(Beclin1、LC3)和线粒体分裂相关蛋白(Fis1、Drp1)mRNA,以及Beclin 1、LC3-II、Fis1和Drp1蛋白表达等指标。结果:(1)与N组比较,M组小鼠中脑和纹状体线粒体态3呼吸、RCR和ATP酶合成活力显著下降(P<0.01);与M组相比,ME组小鼠线粒态3呼吸、RCR和ATP酶合成活力显著升高(P<0.01,P<0.01,P<0.05)。(2)与N组相比,NE组Beclin 1、LC3基因表达显著增多(P<0.01),Beclin1蛋白含量显著增多(P<0.01),LC3-II蛋白变化无显著性差异;与M组相比,ME组Beclin 1、LC3基因表达显著增多(P<0.01),蛋白表达显著增多(P<0.05)。(3)与N组比较,NE组Fis1基因和蛋白表达显著增加(P<0.05,P<0.01),Drp1基因和蛋白变化无统计学意义(P>0.05);与M组相比,ME组Fis1基因和蛋白表达显著增加(P<0.01,P<0.05),Drp1基因和蛋白变化无统计学意义(P>0.05)。结论:(1)中等剂量MPTP可损害中脑和纹状体线粒体功能,使自噬水平代偿性增高。(2)早期运动训练可初步启动中脑和纹状体自噬;而当MPTP损害发生时,这一过程可及时调控线粒体分裂,促进自噬水平上调,进而改善中脑和纹状体线粒体功能,在运动防治帕金森病中发挥神经保护作用。     

不同运动方式对大鼠骨骼肌线粒体融合分裂基因及Mfn2、Drp1蛋白表达的影响

目的:比较长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动对骨骼肌线粒体融合分裂基因与蛋白表达的影响,探讨不同运动方式下线粒体管网发生运动适应的动力学差异。方法:30只大鼠随机分为安静组(Con,n=10)、耐力运动组(ET,n=10)、间歇性运动组(SIT,n=10)。间歇性运动组每天进行9～10次10s极量强度(≥42 m/min)间歇跑台运动,间歇时间30～60 s;耐力运动组每天进行30～60 min低强度(≤16.7 m/min)持续跑台运动;每周训练6天,训练8周。最后一次训练结束后休息24 h,安静状态下取腓肠肌,Real-time PCR检测线粒体融合基因Mfn1、Mfn2、OPA1与分裂基因Drp1、hFis1的mRNA表达;Western blot检测线粒体Mfn2、Drp1蛋白水平。结果:(1)ET组Mfn1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05),SIT组Mfn2 mRNA表达显著低于Con组(P<0.05),SIT组OPA1 mRNA表达显著高于ET组(P<0.05)。SIT组Drp1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05)和ET组(P<0.01),ET组和SIT组hFis1 mRNA表达均无显著变化。(2)SIT组线粒体Mfn2蛋白表达显著高于Con组(P<0.05),Drp1蛋白表达显著低于Con组(P<0.05)。结论:线粒体融合分裂基因以及线粒体Mfn2、Drp1蛋白对长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动有不同的适应机制,这来源于运动方案的差异。大强度间歇性运动可能通过Mfn2、Drp1基因转录与蛋白表达水平影响骨骼肌线粒体的融合与分裂;长时间低强度耐力运动可能通过Mfn1基因转录发挥类似作用。     

耐力训练对大鼠骨骼肌Mfn2蛋白表达及线粒体功能的影响

目的:观察耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体Mfn2蛋白表达及线粒体功能的影响,探讨耐力训练提高骨骼肌有氧代谢能力的线粒体机制。方法:20只雄性Wistar大鼠随机分为对照组(CN)和耐力训练组(ET),每组10只。ET组大鼠进行12周游泳耐力训练,CN组不训练正常饲养。12周后取大鼠腓肠肌,差速离心法提取线粒体,测定锰超氧化物歧化酶(MnSOD)活力、丙二醛(MDA)含量、线粒体呼吸功能、Mfn2基因和蛋白表达。结果:ET组大鼠腓肠肌线粒体MnSOD活性显著高于CN组(P<0.01),MDA含量低于CN组(P<0.05),态3呼吸和Mfn2蛋白表达水平显著高于CN组(P<0.05),呼吸控制比和Mfn2基因表达水平显著高于CN组(P<0.01),态4呼吸无明显变化。结论:12周游泳运动显著上调了Mfn2基因及蛋白表达,这可能是耐力训练提高骨骼肌有氧代谢能力的线粒体机制。     

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。     

有氧运动改善高脂血症分子机理的研究V:有氧运动上调饮食性高脂血症大鼠肝脏SR-BI基因表达

目的以RT-PCR技术测定和分析有氧运动干预对饮食性高胆固醇血症大鼠肝脏高密度脂蛋白受体(SR-BⅠ)基因表达的影响,进一步探讨有氧运动对胆固醇逆向转运(RCT)通路影响的分子机理.方法雄性SD大鼠40只,随机分为(1) 8周普通膳食对照组(NS,n=10),(2) 8周高脂膳食对照组(HS,n=10),(3) 8周普通膳食+运动组(NE,n=10)和(4) 8周高脂膳食+运动组(HE,n=10).用RT-PCR方法测定肝脏SR-BⅠmRNA表达.结果(1)NE组大鼠肝脏SR-BⅠ mRNA的表达较NS组无显著性变化;(2)HS组SR-BⅠmRNA的水平显著低于NS组(P<0.01);(3)HE组SR-BⅠmRNA较HS组显著升高(P<0.01),但是仍显著低于NS组(P<0.01).结论有氧运动可在转录水平纠正高脂负荷下调大鼠肝脏SR-BⅠ mRNA表达的作用,这一分子水平的调节有助于高脂负荷时的胆固醇逆向转运过程.     

耐力运动结合雷帕霉素对高脂膳食大鼠骨骼肌能量代谢相关基因表达的影响

目的:探讨哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mechanistic target of rapamycin,m TOR)抑制剂雷帕霉素结合耐力运动对高脂膳食大鼠骨骼肌线粒体氧化酶及能量代谢相关转录因子基因表达的影响。方法:选用喂养高脂膳食6周的SPF级雄性SD大鼠,随机分成4组(每组6只):高脂膳食+安静对照组(H组)、高脂膳食+运动组(HE组)、高脂膳食+雷帕霉素组(HR组)、高脂膳食+运动+雷帕霉素组(HER组)。所有大鼠适应性训练1周后,运动大鼠进行4周耐力递增负荷跑台训练(第8~11周);雷帕霉素给药大鼠第10~11周每日腹腔注射雷帕霉素(剂量为2 mg/kg体重/日)。实验结束检测大鼠糖耐量、胰岛素耐量,以及骨骼肌线粒体氧化酶活性和能量代谢相关转录因子的基因表达。结果:HER组大鼠体重、体脂百分比和血浆瘦素水平均低于H组(P<0.05)。糖耐量试验中HE组的糖耐量曲线下面积小于其余三组(P<0.05),HR和HER二组的曲线下面积大于H组(P<0.05);胰岛素耐量试验中HE组的胰岛素耐量曲线下面积比其他三组小(P<0.05)。HR组和HER组比目鱼肌琥珀酸脱氢酶活性均低于H组和HE组(P<0.05),而运动对趾长伸肌细胞色素氧化酶活性有主效应(P<0.05)。进一步分析骨骼肌能量代谢相关转录因子的基因表达结果显示,HER组趾长伸肌过氧化物酶体增殖物激活体辅激活因子1α(peroxisome proliferater-activated receptor gamma coactivator 1α,PGC-1α) mRNA含量高于H组和HE组(P<0.05),而HR组和HER组比目鱼肌过氧化物酶增殖体激活受体β(peroxisome proliferator-activated receptorsβ,PPARβ) mRNA含量低于H组(P<0.05)。结论:雷帕霉素影响高脂膳食大鼠运动时骨骼肌线粒体氧化酶及能量代谢相关基因表达,但具有肌纤维特异性。     

有氧运动改善高脂血症分子机理的研究Ⅲ.运动上调饮食性高胆固醇血症大鼠肝脏LCAT和apoAI基因表达

目的以RT-PCR技术测定和分析高脂高胆固醇膳食和有氧运动干预对高胆固醇血症大鼠肝脏卵磷脂胆固醇酯酰转移酶(LCAT)和载脂蛋白AI(apoAI)基因表达的影响,探讨有氧运动对胆固醇逆向转运(RCT)通路影响的分子机理.方法雄性SD大鼠40只,随机分为1)8周普通膳食对照组(NS,n=10),2)8周高脂膳食对照组(HS,n=10),3)8周普通膳食+运动组(NE,n=10)和4)8周高脂膳食+运动组(HE,n=10).建立高脂高胆固醇膳食诱导SD大鼠高脂血症的实验动物模型和有氧运动训练模型,用RT-PCR方法测定肝脏LCATmRNA和apoAImRNA表达量.结果(1)NE组大鼠肝脏LCATmRNA的表达较NS组显著增高(P＜0.05);(2)Hs组LCAT和apoAImRNA表达较NS组均显著降低(P＜0.01);(3)HE组LCAT和apoAImRNA较HS组显著升高(P＜0.01),且LCATmRNA与NS组相比无显著差异,但是apoAImRNA的表达仍显著低于NS组(P＜0.01);(4)肝脏apoAImRNA的表达量与血清HDL-C的水平无显著相关;在NE、HS和HE组中肝脏LCATmRNA的表达量与血清HDL-C的水平存在显著相关.结论有氧运动可在转录水平纠正高脂高胆固醇负荷下调大鼠肝脏LCAT和apoAImRNA表达的作用,并且在实施运动干预时LCAT的表达与血清HDL-C存在明显相关.这一分子水平的调节有助于高脂负荷时的胆固醇逆向转运过程.     

间歇低氧暴露对高脂膳食大鼠胰岛素敏感性的影响

目的:探讨间歇低氧暴露对高脂膳食肥胖大鼠胰岛素抵抗的影响。方法:40只雄性SD大鼠随机分为普通膳食常氧组、普通膳食间歇低氧组、高脂膳食常氧组、高脂膳食间歇低氧组。普通膳食采用普通饲料,高脂膳食采用高脂饲料,间歇低氧暴露采用常压低氧方法,氧浓度控制在15.4%,每天10小时。干预6周后取材测试大鼠内脏脂肪总量、空腹血糖和胰岛素,并计算胰岛素敏感指数。结果:与普通膳食常氧组相比,高脂膳食常氧组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量和血清胰岛素水平极显著增加而胰岛素敏感指数极显著下降(P<0.01),但普通膳食间歇低氧组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量显著减少(P<0.05,P<0.01),胰岛素敏感指数显著升高(P<0.05);与高脂膳食常氧组比较,高脂膳食间歇低氧组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量和胰岛素水平极显著下降(P<0.01),胰岛素敏感指数极显著提高(P<0.01)。相关性分析显示,内脏脂肪总量与胰岛素水平存在一定正相关,且胰岛素水平和胰岛素敏感指数存在高度负相关(P<0.01)。结论:体内脂肪总量增加可使血清胰岛素水平升高,胰岛素敏感性下降,而间歇低氧暴露可以减少高脂膳食大鼠体内脂肪含量,提高胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗。     

有氧运动对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌球形脂联素及腺苷酸活化蛋白激酶的影响

目的:通过研究有氧运动对高脂饮食诱导的胰岛素抵抗(IR)小鼠骨骼肌球形脂联素及腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的影响,试图为运动防治IR提供理论依据.方法:选用雄性C57BL/6小鼠40只,随机分为正常饮食组和IR模型组,正常饮食组以基础饲料喂养8周后再分为正常饮食安静组(NC,n=10)和正常饮食运动组(NE,n=10);IR模型组喂饲高脂饲料8周后再分为高脂安静组(HC,n=10)和高脂运动组(HE,n=10).NE和HE组进行6周、75%最大摄氧量强度的跑台训练.采用小型血糖仪分别检测口服糖耐量试验后0、15、30、60、90、150、180分钟各时间点的血糖值,并计算血糖曲线下面积(AUC);Northern blot检测AMPK mRNA表达;Western blot和免疫荧光染色检测骨骼肌球形脂联素和AMPK蛋白表达;ELISA法检测空腹胰岛素水平;HE染色观察胰岛细胞形态学变化.结果:HE组小鼠空腹血浆胰岛素水平和AUC均较HC组显著降低.NE组骨骼肌中球形脂联素较NC组显著增加,但HE组无明显变化;无论在正常饮食组还是高脂组,运动均能使AMPK mRNA和蛋白表达显著增高.结论:有氧运动可能通过增加骨骼肌中AMPK蛋白表达,从而促进骨骼肌细胞的糖、脂代谢,达到改善高脂饮食诱发的IR症状的效果.     

运动预处理影响线粒体形态变化以及相关因子表达干预力竭运动后大鼠额叶细胞凋亡

目的:从线粒体形态结构变化以及检测相关调控因子的表达,探讨运动预处理干预力竭运动后大鼠额叶损伤的可能机制。方法:36只雄性SD大鼠随机分为对照组(C组,n=12)、力竭运动组(EE组,n=12)、运动预处理组(EP组,n=12)。EP组进行持续4周的无负重60 min/day游泳训练后,EE组和EP组进行无负重一次性力竭游泳运动。运动结束后24 h,采用灌注取材和直接断头取材。用HE染色和透射电镜观察额叶神经元及神经元线粒体的形态结构;用TUNEL法检测细胞凋亡指数(AI),分析各组大鼠额叶神经元凋亡情况;用Real-Time PCR和Western blotting检测线粒体分裂和融合相关因子——Drp1和Mfn2m RNA和蛋白表达水平。结果:一次性力竭运动引起了大鼠额叶神经元及神经元线粒体形态结构的异常。TUNEL法检测发现EE组大鼠大脑额叶神经元AI较EP组显著增加(P<0.05)。一次性力竭运动引起了Drp1和Mfn2 m RNA转录和蛋白的高表达,其中,EP组大鼠大脑额叶Mfn2表达强度较EE组显著升高(P<0.05),EP组大鼠大脑额叶Drp1表达强度较EE组显著下降(P<0.05)。结论:Drp1的表达水平与力竭运动后额叶细胞凋亡程度密切相关,而Mfn2的表达增加能够减轻力竭运动引起的脑细胞凋亡水平。4周的游泳训练运动预处理,能够相对减少Drp1表达而上调Mfn2基因表达,影响大鼠额叶线粒体的形态结构变化,增强脑对运动性缺血缺氧的耐受力,减轻一次性力竭运动造成的大鼠额叶缺血缺氧性损伤。     

耐力运动促进骨骼肌卫星细胞线粒体能量代谢及其对成肌分化的影响

目的:观察耐力运动训练对骨骼肌卫星细胞线粒体能量代谢的影响,并探讨其对成肌分化的调控机制。方法:C57BL/6小鼠随机分为安静对照组(N组)和运动训练组(T组)。12周训练后,两步酶消化法分离骨骼肌卫星细胞,免疫化学染色鉴定卫星细胞纯度。原代培养并体外诱导成肌分化,倒置显微镜观察卫星细胞成肌分化程度。分别在分化0 h和24 h测定线粒体呼吸功能、ATP合成活力、膜电位和MyHC、COXⅣ、AMPK、p-AMPK、p21蛋白表达量。结果 :免疫化学染色显示desmin阳性细胞>90%,表明获取的卫星细胞纯度高。HE染色结果显示T组腓肠肌肌纤维横截面积显著高于N组(P<0.05)。分化0 h时,T组态3呼吸速率(ST3)、呼吸控制比(RCR)、线粒体ATP合成活力、p21表达较N组显著升高(P<0.05),p-AMPK表达显著降低(P<0.05)。分化24 h时,T组肌管形成数量及MyHC表达较N组显著升高(P<0.05),ST3、RCR、ATP合成活力、膜电位、p21及COXⅣ表达显著增加(P<0.05),p-AMPK表达显著降低(P<0.05)。结论:耐力运动训练可提高未分化卫星细胞线粒体能量代谢水平,继而抑制AMPK活化而增加p21表达,从而促进成肌分化的启动和进程。     

有氧运动和饮食干预对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌脂联素—腺苷酸活化蛋白激酶信号系统的影响研究

目的:探讨有氧运动和饮食干预对胰岛素抵抗(IR)小鼠骨骼肌球形脂联素(G-Adiponectin)及腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的影响,为运动和饮食辅助防治IR的研究提供理论依据。方法:选用雄性C57BL/6小鼠30只,随机分为正常饮食和IR模型组,后者喂养8周高脂饲料后建立胰岛素抵抗(IR)模型,再将IR模型组分为高脂饮食安静组(HC)、高脂饮食运动组(HE)、正常饮食安静组(HNC)和正常饮食运动组(HNE)。运动组进行6周跑台训练,高脂饮食组继续6周的高脂饮食。实验8周后,采用ELISA法检测小鼠血清空腹胰岛素水平及以口服糖耐量试验(OGTT)检测葡萄糖耐量。14周后,采用NorthernBlot检测腓肠肌AMPKmRNA表达,WesternBlot和免疫荧光染色检测腓肠肌G-Adiponectin、AMPK和pAMPK-Thr172蛋白表达。采用酶法测定小鼠血清甘油三酯(TG)和胆固醇(TC)含量。结果:HE和HNE组骨骼肌细胞AMPKmRNA和蛋白以及pAMPK-Thr172蛋白分别较HC及HNC组表达显著增高;HNE组G-Adiponectin显著高于HNC组;HNC组AMPK蛋白和mRNA表达均显著高于HC组;各组免疫荧光检测结果与WesternBlot结果一致。结论:有氧运动和饮食干预均能有效增强Adiponectin-AMPK信号通路,改善机体的脂质代谢紊乱,从而产生防治IR的效果。     

有氧运动对线粒体质子跨膜转运及核糖核苷二磷酸还原酶的影响

本实验通过对有氧运动训练 (无负重游泳 6 0分钟 /天 ,7天 )大鼠游泳运动后的骨骼肌、心肌线粒体质子跨膜转运能力及核糖核苷二磷酸还原酶活性的测定 ,发现有氧运动训练的大鼠在定量运动负荷后 (6 0分钟无负重游泳 ) ,骨骼肌线粒体的质子跨膜转运能力显著提高 (P <0 0 5 ) ,以及线粒体的核糖核苷二磷酸还原酶活性明显高于对照组 (未经训练之大鼠 ,P <0 0 0 1)。而心肌线粒体的以上两项指标变化不甚明显。结果显示 ,骨骼肌线粒体对有氧运动训练的适应过程与其质子跨膜转运能力的提高及核糖核苷二磷酸还原酶活性增加有关。提示骨骼肌线粒体在慢性高氧化磷酸化状态刺激下 ,可能同时导致DNA生物合成的增加 ,即线粒体基因组对其功能变化产生应答反应。心肌线粒体的运动适应过程与骨骼肌线粒体不尽相同。     

线粒体移动相关基因miro1在急性运动中的表达特征

目的:探讨在急性运动中骨骼肌线粒体能量代谢与线粒体移动相关基因miro1的表达变化特征。方法:以C57 BL/6小鼠一次中等强度负荷跑台运动(0°,13m/min)为实验模型,将小鼠随机分为5组:安静对照组、运动30min、60min、90min、120min组,分别测定骨骼肌线粒体呼吸控制比(RCR),ATP合成酶活性、骨骼肌H2O2生成量,并观察运动中骨骼肌miro1 mRNA表达变化。结果:(1)120分钟急性运动过程中miro1mRNA表达均较安静组显著升高,其中E30、E60、E90、E120组分别较安静组增高32.8%、107.6%、63.8%及44.8%;(2)运动中各时间点骨骼肌H2O2均较安静组显著升高,E30～E120组分别较安静组升高22.1%、26.7%、37.6%、33.7%;(3)E30组ATP合成酶活性与安静组比较明显增加,其余各组无明显变化;整个运动过程中线粒体呼吸控制比无显著变化。结论:急性运动中骨骼肌miro1 mRNA表达较安静时显著增加,可能利于促进线粒体呼吸和ATP合成,以应对细胞能量需求。     

蛋白组学技术研究有氧运动影响C57BL/6小鼠骨骼肌代谢系列报道之四——有氧运动对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌蛋白折叠/降解通路相关蛋白的影响

目的:运用蛋白组学技术研究有氧运动对胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)小鼠骨骼肌蛋白表达的影响,初步探究骨骼肌蛋白质折叠/降解通路相关蛋白在有氧运动改善IR过程中的作用机制。方法:选取80只4周龄C57BL/6雄性小鼠,随机分为正常饮食组(NC,n=20)和IR模型组(n=60)并分别饲以基础和高脂饲料10周。10周后通过检测空腹血清胰岛素水平(Fasting Insulin,FIN)及口服葡萄糖耐量试验(Oral Glucose Tolerance Test,OGTT)鉴定IR模型是否成功。选取40只成模小鼠,再次随机分为高脂饮食运动组(HE)和高脂饮食安静组(HC)。HE组小鼠采用6周75%VO2 max有氧跑台运动训练。运动结束后处死动物、提取各组小鼠股四头肌总蛋白,经Bradford法检测蛋白浓度后进行蛋白质双向电泳(2-DE),采用ImageMaster 2D Platinum V5.0软件分析2-DE电泳图谱,并对所选取的差异蛋白点用基质辅助激光解吸附离子化飞行时间质谱(Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight MassSpectrometry,MALDI-TOF-MS)和高效液相色谱-串联谱法(Liquid-Chromatography–tandemMass Spectrometry,LC-MS/MS)进行分析,经Mascot检索软件结合NCBI nr数据库鉴定差异蛋白后使用相关软件对所得数据进行统计分析。结果:10周高脂饮食后,IR模型组小鼠FIN水平比NC组增加50%,OGTT曲线峰值时间点显著后移并出现平台期,提示10周高脂饮食可诱导小鼠产生IR。6周有氧跑台运动后,HE组小鼠FIN水平较HC组下降17.2%,OGTT曲线峰值下降且时间点前移,平台期消失,表明6周有氧运动可显著改善IR小鼠症状。经双向电泳显影,设定1.5倍为筛选差异表达蛋白的标准,比较HC组与HE组蛋白,共发现差异表达蛋白22个,其中运动后表达下调蛋白14个,表达上调蛋白8个。差异表达蛋白中有5个蛋白与细胞蛋白折叠/降解通路密切相关。其变化倍数分别为:纤维蛋白原β链前体(Fibrinogen Beta Chain Precursor)运动后下降38%,β型蛋白酶体7前体(Proteasome Subunit Beta Type-7 Precursor)运动后增加3.27倍,α型蛋白酶体1(Proteasome Subunit Alpha Type-1)运动后增加1.67倍,伴侣素β亚基(Chaperonin ContainingTcp-1 Beta Subunit,CCTβ)、Ester Hydrolase C11Orf54 Homolog为运动后新增蛋白。结论:6周有氧运动可通过调节IR小鼠骨骼肌蛋白折叠/降解通路相关蛋白的表达,改善高脂饮食诱导的IR。     

有氧运动对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌脂代谢相关基因表达的影响

目的:采用基因芯片技术研究6周有氧跑台运动对胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)小鼠骨骼肌脂代谢相关基因表达的影响,从基因水平探究有氧运动防治IR在骨骼肌脂质代谢方面的调控机制。方法:4周龄雄性C57BL/6小鼠80只,随机分为正常饮食组(NC,n=20)和IR模型组(n=60),正常饮食组饲以基础饲料,IR组小鼠喂饲高脂饮食10周以建立IR模型。随机筛选40只成模IR小鼠再次随机分为安静对照组(HC,n=20)和运动组(HE,n=20)。对HE组小鼠施以6周、75%最大摄氧量(VO2max)强度跑台训练。实验结束后分别检测小鼠口服葡萄糖耐量(OGTT),空腹血清胰岛素(FINs)水平,血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)和游离脂肪酸(FFA);并对小鼠骨骼肌组织进行基因芯片分析,对比HE与HC两组差异表达显著的基因。结果:经过6周有氧运动,HE组小鼠平均体重(BW)、FIN及血脂水平较HC组显著降低;OGTT曲线显著改善;经筛选骨骼肌基因芯片结果发现,与脂代谢相关的差异表达基因有3个,其中MAPK9和Acsl4表达显著上调,Rxr表达显著下调。结论:6周有氧运动明显改善IR小鼠脂质代谢紊乱症状。HE组小鼠骨骼肌脂代谢相关基因MAPK9、Acsl4和Rxr表达显著变化,推测这些基因可能在运动增强骨骼肌细胞脂质代谢、改善机体IR症状方面起着关键作用。     

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。