高强度间歇运动与中等强度持续运动对小鼠代谢表型及骨骼肌自噬影响的对比研究

目的:探讨高强度间歇运动(high intensity interval training,HIIT)及中等强度持续运动(mod-erate intensity continuous training,MICT)对小鼠体成分、血清球形脂联素(globular Adiponectin,gAcrp30)等相关指标以及骨骼肌自噬的影响。方法:4周龄C57BL/6雄性小鼠36只,随机分为安静对照组(Control组)、MICT组和HIIT组,运动干预6周,MICT组为12 m/min(75%VO_2max)强度的持续跑台训练,60分钟/次,1次/天,5次/周,共持续6周;HIIT组为20 m/min持续1分钟与8 m/min持续1分钟(分别为85%VO_2max强度与50%VO_2max强度)的运动交替进行12个循环,1次/天,5次/周,共持续6周。于运动结束后测量小鼠体重、体质指数(body mass index,BMI)、总体液量和体脂含量以及股四头肌柠檬酸合酶活性;ELISA检测小鼠血清g Acrp30水平;Western Blot检测小鼠骨骼肌组织pAMPK-T172、LC3II/I、p62、Be-clin 1等自噬相关蛋白的表达。结果:6周运动结束后,MICT和HIIT组小鼠体重均显著低于对照组,且HIIT组BMI值和体脂含量均显著低于对照组,而MICT组未出现相同变化。HIIT组股四头肌柠檬酸合酶活性显著高于对照组。另外,HIIT组的血清gAcrp30水平显著高于对照组。同时,HIIT组小鼠股四头肌AMPK-Thr172位点的磷酸化水平、自噬相关蛋白LC3II/I、Beclin1的表达均显著高于对照组,而p62的表达则显著低于对照组。结论:与中等强度持续运动相比,高强度间歇运动对降低体脂以及BMI更具有显著效果,同时能够显著激活骨骼肌细胞自噬。     

不同时长高强度间歇训练与中等强度持续运动对大鼠骨骼肌AMPK、PGC-1α表达量及最大摄氧量的影响

目的:探讨不同时长高强度间歇训练(high intensity interval training,HIIT)与中等强度持续运动对骨骼肌氧化能力相关因子AMPK和PGC-1α表达量及最大摄氧量(VO2max)的影响,为制定有效的运动健身负荷提供参考。方法:120只6周龄SPF级雄性Wistar大鼠按体重随机分为安静对照组、中等强度持续运动组与HIIT组三组,每组各40只。安静对照组大鼠不运动,中等强度运动组以60%~70%VO2max强度进行持续训练,HIIT组以50%VO2max、70%VO2max、90%VO2max的强度交替训练。跑台训练每周5天,每天50分钟。每周日上午8:00~9:00进行体重测量。每组大鼠分别在训练2、4、6、10周后取比目鱼肌,每组每次随机选取10只大鼠,取材前均进行VO2max测试。随后采用Western Blot检测比目鱼肌中AMPK、PGC-1α蛋白的表达情况。结果:(1)大鼠运动周数和运动方式分别对大鼠体重具有非常显著的影响且具有非常显著的交互作用(P<0.01);(2)相同训练周期下,10周HIIT组大鼠骨骼肌PGC-1α含量显著高于安静对照组(P<0.05),VO2max显著高于安静对照组和中等强度运动组;(3)相同训练方式下,10周HIIT组大鼠VO2max与0、2、4、6周时相比均有显著增高(P<0.05),中等强度持续运动组训练至第4周时骨骼肌AMPK蛋白表达量显著高于第2周和第6周,同时显著高于2周安静组(基准值)(P<0.05),HIIT组第2至第10周期间PGC-1α蛋白表达量均显著高于2周安静对照组(基准值)(P<0.05);(4)10周内HIIT组PGC-1α蛋白表达量与最大摄氧量时序性变化趋势具有显著相关关系(P<0.05)。结论:(1)10周HIIT可以有效提高大鼠骨骼肌AMPK和PGC-1α的蛋白表达量以及最大摄氧量;(2)10周HIIT相对于传统中等强度持续有氧运动对提高骨骼肌氧化能力和机体心肺耐力更为快速有效。     

大强度间歇运动对肥胖大鼠骨骼肌AMPK/PGC-1α通路的影响

目的:通过观察8周大强度间歇运动(HIIT)和有氧运动对肥胖大鼠骨骼肌5’单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)和过氧化物酶体增殖受体γ辅助激活因子α(PGC-1α)表达的影响,探讨不同运动时AMPK/PGC-1α通路在减脂过程中的骨骼肌适应机制。方法:高脂饮食诱导的SD肥胖大鼠建模成功后选取30只,随机分为安静对照组(OC组)、有氧运动组(OA组)和大强度间歇运动组(HIIT组),每组10只。OC组大鼠不运动;OA组和HIIT组均进行8周0坡度跑台运动,5次/周,高脂饲料自由饮食。运动前测试VO2max并确定相应跑速,4周后调整一次跑速。OA组以60%~70%VO2max相应速度运动60 min;HIIT组先以70%VO2max相应速度热身,再以90%、50%VO2max相应速度交替运动,最后以70%VO2max相应速度恢复,运动时间以与OA组运动距离一致计算。训练期间每周固定时间测量体重。运动8周后恢复24 h腹主动脉取血,测试血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C);取肾周和附睾脂肪称重,计算脂体比([肾周脂肪重量+附睾脂肪重量)/体重*100%];采用实时荧光定量PCR及Western Blot测试腓肠肌AMPK、PGC-1α基因和蛋白表达。结果:(1)与OC组相比,HIIT组和OA组大鼠体重、肾周和附睾脂肪重量均显著降低(P<0.01或P<0.05);与OA组相比,HIIT组肾周和附睾脂肪重量分别降低21.3%和22.4%;HIIT组脂体比较OC组显著下降,较OA组下降22.2%。(2)与OC组相比,HIIT组TC、TG和LDLC均下降(P<0.01或P<0.05);与OA组相比,HIIT组TC、TG和LDLC分别降低13.9%、21.4%和17.4%。(3)HIIT组AMPK mRNA表达较OC组上调9.6%(P<0.05),较OA组上调104%(P<0.01);与OC组相比,OA组AMPK mRNA表达量下降(P<0.01)。HIIT组和OA组AMPK蛋白表达较OC组上调11%和10%(P<0.05)。HIIT组和OA组PGC-1αmRNA表达较OC组分别上调520%和860%(P<0.01);HIIT组较OA组下调35.4%(P<0.01)。HIIT组和OA组PGC-1α蛋白表达量较OC组分别上调9%和18%。结论:(1)8周HIIT和有氧运动均能降低肥胖大鼠的体重、肾周及附睾脂肪重量和脂体比,改善血脂情况,且HIIT对TG和LDL-C的改善作用优于有氧运动。(2)8周HIIT和有氧运动均能通过影响AMPK/PGC-1α通路调节脂代谢,但其作用机制可能存在差异,且HIIT效果更明显。     

高强度间歇训练对老龄大鼠骨骼肌减少症及某些氧化应激、脂肪细胞因子和炎症因子的影响

目的:探讨高强度间歇训练(HIIT)和持续性运动(MICT)对老龄大鼠运动表现、骨骼肌氧化应激、血浆超敏C-反应蛋白(hs-CRP)、白介素-6/10、脂联素和瘦素分泌的影响。方法:48只8月龄SD大鼠适应性喂养2周后进行体成分、耐力和抓力测试,随机选取12只大鼠作为成年对照组,禁食12 h后宰杀;剩下36只大鼠常规饲养10个月,18月龄时进行适应性跑台1周后随机分为三组:老龄安静组、老龄MICT组和老龄HIIT组,每组12只。之后进行8个月跑台训练,老龄MICT组以速度17 m/min进行跑台训练;老龄HIIT组以起始速度15 m/min,时间为4 min,之后跑台速度增至25 m/min,运动1 min,依次交替进行9个循环;两种运动的总时间均为45 min,1次/天,5天/周。末次训练48 h后检测体成分,并进行耐力和抓力测试;耐力测试后48 h禁食12 h宰杀,腹主动脉离心抽取血浆,连同成年对照组,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血浆和骨骼肌炎症因子(IL-6、IL-10和hs-CRP)、氧化应激(SOD、MDA、8-OHdG和4-HNE)和脂肪细胞因子(瘦素和脂联素)含量。结果:(1)与成年对照组相比,老龄安静组大鼠的体重、体脂/瘦体重比值和体脂百分比显著增加(P<0.01),瘦体重%、骨骼肌指数、抓力和耐力显著降低(P<0.01),血浆氧化应激、hs-CRP和脂联素均显著增加(P<0.05)。(2)与老龄安静组相比,老龄HIIT组大鼠体脂重量显著减少(P<0.05),瘦体重百分比、耐力、抓力和骨骼肌指数显著增加(P<0.05或P<0.01);老龄MICT组大鼠耐力显著增加(P<0.05)。(3)与老龄安静组相比,老龄HIIT组血浆氧化应激水平(MDA:P<0.05,8-OHdG:P<0.01,4-HNE:P<0.05)、慢性炎症状态(hs-CRP,IL-6/IL-10比值,IL-10)和脂联素水平显著降低(P<0.05),但血浆瘦素显著升高(P<0.05),而老龄MICT组脂联素显著降低(P<0.01);与老龄安静组相比,老龄HIIT组和老龄MICT组骨骼肌SOD2显著升高(P<0.01),8-OHdG(P<0.01)和4-HNE(P<0.05)显著降低;与MICT组相比,HIIT组大鼠骨骼肌8-OHdG (P<0.05)和MDA(P<0.01)显著降低。Pearson相关分析显示,耐力与血浆8-OHdG呈负相关(r=-0.72),血浆hs-CRP与体脂百分比(r=0.55)、MDA(r=0.58)和4-HNE(r=0.66)呈正相关,血浆瘦素与体脂%(r=-0.58)呈负相关。结论:高强度间歇训练可通过调控血浆瘦素水平,改善老龄大鼠体成分,增加骨骼肌指数,提高老龄大鼠运动表现;高强度间歇训练可降低老龄大鼠炎症与氧化应激水平。     

4周间歇性禁食对大鼠骨骼肌质量及自噬的影响

目的:探讨4周间歇性禁食后大鼠体重、体脂及骨骼肌质量的变化与大鼠骨骼肌自噬的关系,为间歇性禁食提供理论依据。方法:20只雄性SD大鼠随机分为对照组(Con组)和间歇性禁食组(IF组),每组各10只。采取每周三、周五间歇性禁食方案,每周按时记录大鼠体重,4周干预后双能X线吸收测量法(DEXA)分析体脂含量,之后分离双侧比目鱼肌称量湿重,免疫荧光法检测比目鱼肌laminin蛋白体现肌肉横截面积,透射电镜观察比目鱼肌自噬泡形态,Western Blot检测自噬相关蛋白LC3、p62及调控蛋白AMPKα、p-AMPKα、ULK1的表达情况。结果:4周间歇性禁食后,间歇性禁食组大鼠体重与体脂含量显著低于对照组(P<0.01),但各组比目鱼肌湿重及肌纤维横截面积并无明显差异(P>0.05)。间歇性禁食组比目鱼肌AMPKα、p-AMPKα、ULK1蛋白表达水平明显高于对照组(P<0.01),间歇性禁食组比目鱼肌内自噬标记LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平明显高于对照组,p62表达水平明显低于对照组,均具有非常显著性差异(P<0.01)。结论:4周间歇性禁食明显降低体脂水平,具有控制体重的作用,可激活AMPK-ULK1通路适度促进骨骼肌自噬,以维持骨骼肌质量,可作为一种潜在的"减肥"方法进行深入研究。     

低氧耐力运动对营养性肥胖大鼠骨骼肌自噬蛋白表达的影响

目的:通过对高脂膳食诱导的营养性肥胖大鼠模型进行低氧耐力训练,探讨不同低氧浓度的耐力运动对营养性肥胖大鼠骨骼肌自噬相关蛋白LC3、Beclin1、AMPKα2、Sestrin2表达的影响。方法:80只建模成功的营养性肥胖大鼠随机分为8组(常氧安静组、常氧运动组、11.3%组、13.3%组分别在11.3%、13.3%、16.3%静组不进行任何干预,运动组按照20 m/min、40 min/d、5次/周的安排训练8周,末次训练24 h后处死大鼠取腓肠肌,采用Western Blot方法测定腓肠肌自噬相关蛋白LC3(微管相关蛋白1轻链3)、Beclin1(酵母ATG6同源物)、AMPKα2、Sestrin2的表达水平。结果:(1)实施低氧暴露干预后,11.3%低氧组、13.3%低氧组大鼠腓肠肌自噬相关蛋白Beclin1、AMPKα2、Sestrin2表达及LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值显著高于常氧组(P<0.05)。(2)实施耐力运动干预后,与对应安静组相比,运动组Beclin1、AMPKα2表达水平及LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值显著性升高(P<0.05);常氧运动组、16.3%低氧运动组、11.3%表达水平显著性升高(P<0.05)。(3)低氧结合耐力运动干预后,与常氧安静组相比,常氧运动组、16.3%低低氧运动组Sestrin2、Beclin1、AMPKα2蛋白表达显著性升高(P<0.低氧运动组LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值显著性升高(P<0.05),低氧运动组LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值显著性升高(P<0.05);且随氧浓度降低,Beclin1、AMPKα2、Sestrin2表达水平及LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值呈现上升趋势。结论:运动和低氧都能显著激活骨骼肌细胞自噬,上调骨骼肌自噬相关蛋白的表达水平;与单纯运动和单纯低氧相比,低氧耐力训练对自噬的调控作用更加明显。     

低氧运动对营养性肥胖大鼠骨骼肌AMPK-PGC-1α的影响

目的:探讨低氧运动对营养性肥胖大鼠骨骼肌AMPK-PGC-1α的影响。方法:构建7周高脂膳食诱导SD大鼠营养性肥胖模型,通过眼眶采血,京都血糖试纸测定血糖(BG),GPO-PAP法测定甘油三酯(TG),COD-PAP法测定总胆固醇(TC),聚乙烯硫酸沉淀法测定低密度脂蛋白(LDL-c);称重,测体长,计算BMI;确认营养性肥胖大鼠模型构建成功。建模后随机分为常氧高脂膳食安静组和运动组(NHQ和NHE组,各10只)、16.3%低氧高脂膳食安静组和运动组(HGQ1和HGE1组,各10只)、13.3%低氧高脂膳食安静组和运动组(HGQ2和HGE2组,各10只),继续高脂饲养,运动组进行8周耐力训练,即20 m/min,40 min/d,5 d/w。末次运动24 h后处死大鼠并采样;Western blotting测定大鼠骨骼细胞中AMPK蛋白、pAMPK蛋白、PGC-1α蛋白表达量。结果:(1)7周高脂膳食可诱导大鼠体重、BMI、BG、TC、LDL-c、TG含量增加(P<0.01或P<0.05)。(2)在大鼠骨骼肌AMPK磷酸化程度方面,HGE1组高于NHQ组(P<0.05),而HGE2组高于NHQ组、NHE组、HGQ1组(P<0.01)。在大鼠骨骼肌PGC-1α蛋白表达方面,HGE2组高于NHQ组(P<0.01),NHE组和HGE1组高于NHQ组(P<0.05);HGE2组高于NHE组(P<0.05);HGE2组和HGE1组均高于HGQ1组(P<0.01或P<0.05)。结论:低氧运动可能通过增强AMPK磷酸化,进而上调PGC-1α蛋白的表达,这可能是低氧运动改善营养性肥胖大鼠骨骼肌脂代谢紊乱的机制之一。     

游泳运动对2型糖尿病大鼠腓肠肌AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路和自噬的影响

目的:探讨游泳运动干预对2型糖尿病(T2DM)大鼠腓肠肌AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路和自噬相关蛋白表达的影响,分析运动改善T2DM骨骼肌胰岛素抵抗的作用机制。方法:63只SD大鼠随机分为正常饮食对照组(NC组,n=9)和高糖高脂饮食组(n=54),8周高糖高脂饮食后小剂量链脲佐菌素(STZ)腹腔注射诱导T2DM大鼠模型,将成功诱导的T2DM大鼠(n=49)随机分为糖尿病模型组(DM组,n=24)和糖尿病运动干预组(DME组,n=25)。NC组和DM组正常饲养,DME组进行8周不负重游泳运动干预,第1周运动时间15 min,每周递增15 min,直至延长为90 min,每天运动1次,每周5天。定期检测各组大鼠空腹血糖,8周运动干预后检测胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和口服糖耐量,采用Western blot方法检测腓肠肌AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路、自噬、凋亡以及胰岛素信号通路相关蛋白表达。结果:(1)与NC组相比,DM组大鼠空腹血糖、HOMA-IR和口服糖耐量水平显著增加(P<0.01),p-IRS-1/IRS-1、GLUT4、pAMPK/AMPK、SIRT1和PGC-1α、Atg7、Beclin1、LC-3Ⅱ/Ⅰ、Bcl-2及Bcl-2/Bax显著下降(P<0.05),Bax和p62显著增加(P<0.05);(2)运动干预后,与DM组相比,DME组大鼠空腹血糖、HOMA-IR和口服糖耐量水平显著改善(P<0.05),p-IRS-1/IRS-1、GLUT4、p-AMPK/AMPK、SIRT1、PGC-1α、Atg7、Beclin1、LC-3Ⅱ/Ⅰ、Bcl-2及Bcl-2/Bax显著增加(P<0.05),Bax和p62显著降低(P<0.05)。结论:8周游泳运动可改善T2DM大鼠骨骼肌胰岛素抵抗,其机制可能与运动激活AMPK/SIRT1/PGC-1α信号通路上调自噬有关。     

16周高强度间歇训练对增龄大鼠骨骼肌ROS-AMPK-PGC-1α通路及最大摄氧量的影响

目的:观察16周高强度间歇训练(HIIT)干预对大鼠自然增龄过程中骨骼肌活性氧簇(ROS)及其氧化能力相关因子5′单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1(PGC-1α)表达量以及最大摄氧量的影响及其变化规律。方法:选取7月龄雄性Wistar大鼠58只,随机分为安静组(C,n=29)与HIIT干预组(H,n=29)。各组大鼠每2周进行一次最大摄氧量(VO_2max)测试并观察其变化。C组大鼠不运动,H组以50%、70%和90%VO_2max对应的速度交替进行50 min/天、5天/周、持续16周的运动干预,并根据VO2max测试结果调整运动强度。各组大鼠在基础状态各取3只大鼠进行取材,在干预的第8周、第16周结束后的24小时各取13只进行取材,剥离大鼠比目鱼肌,采用多功能酶标仪测试其ROS含量,采用Western blot测试AMPK、PGC-1α的蛋白表达情况。结果:(1)16周HIIT干预过程中C组与H组大鼠最大摄氧量均呈下降趋势,但H组下降趋势较C组出现延缓。(2)16周干预过程中C组和H组在8周和16周时ROS含量均高于基础值(P<0.05),且16周时ROS含量高于8周(P<0.05)。16周时C组和H组ROS含量均高于同组内8周时的含量(P<0.05)。(3)16周干预后C组AMPK含量与基础值相比显著降低(P<0.05),H组AMPK含量高于C组(P<0.05)。(4)16周干预后C组与H组PGC-1α含量均呈现下降趋势且显著低于基础值(P<0.05),但H组含量高于C组(P<0.05)。(5)16周干预过程中各组大鼠骨骼肌AMPK、PGC-1α和心肺耐力的变化一致。结论:16周HIIT干预能有效延缓增龄大鼠VO2max和运动能力的下降可能是通过延缓ROS在机体内的堆积并延缓增龄大鼠骨骼肌AMPK和PGC-1α蛋白表达量下降来实现的。     

不同强度运动对AMPKα2基因敲除小鼠骨骼肌葡萄糖运载体4表达的影响

目的:探讨不同强度运动对AMPKα2基因敲除小鼠骨骼肌葡萄糖运载体4(GLUT4)基因和蛋白表达的影响。方法:野生和AMPKα2基因敲除小鼠各30只,并分别随机分为安静对照组、低强度(12m/min)跑台运动组和高强度(20m/min)跑台运动组,每组10只。运动时间均为1小时。运动后即刻取材,测定骨骼肌GLUT4基因和蛋白表达、AMPKα2蛋白表达以及肌糖原、血糖、血清胰岛素水平。结果:无论野生型还是AMPKα2基因敲除小鼠,1小时不同强度一次性跑台运动后GLUT4 mRNA含量与安静组相比均显著增加。无论安静状态或1小时不同强度跑台运动后,AMPKα2基因敲除小鼠GLUT4基因和蛋白含量与野生小鼠相比均无显著差异。1小时不同强度跑台运动后,AMPKα2基因敲除小鼠骨骼肌肌糖原含量均显著低于野生鼠。野生或AMPKα2基因敲除小鼠,低强度跑台运动组血糖含量显著低于安静组,而高强度跑台运动组与安静组相比无显著差异。结论:不同强度一次性运动后,敲除AMPKα2基因虽然影响了运动小鼠肌糖原的消耗,但未影响骨骼肌GLUT4基因和蛋白含量变化,提示AMPKα2可能并非是一次性运动诱导的骨骼肌GLUT4蛋白和基因含量变化的唯一调节信号。     

骨骼肌钝挫伤后线粒体自噬相关基因及自噬体变化研究

目的:探讨骨骼肌钝挫伤后线粒体自噬相关基因与自噬体变化的分子机制。方法:Wistar雄性大鼠64只,随机分为对照组、钝挫伤组(按照取材时间分为12 h组、2 d组、5 d组、7 d组、10 d组、15 d组、30 d组)。采用重物下落装置导致右小腿内侧面(其皮下为腓肠肌中段)一次打击伤,建立急性骨骼肌钝挫伤模型,通过Western-Blotting和qRT-PCR技术分别检测钝挫伤后腓肠肌缺氧及自噬相关因子,包括低氧诱导因子-1α(HIF-1α)、腺苷酸活化蛋白激酶α2亚基(AMPKα2)、Bcl-2腺病毒E1B19ku相关蛋白3(BNIP3)和Bcl-2家族的类NIP3蛋白(NIX)的蛋白和mRNA表达变化情况;透射电镜观察受损部位不同恢复时间的超微结构及自噬体形成情况。结果:(1)钝挫伤后,HIF-1α、AMPKα2蛋白表达在12 h、2 d达到峰值,至伤后10 d,HIF-1α表达均明显高于对照组(P<0.05);AMPKα2表达在伤后5 d仍显著高于对照组(P<0.05),至10 d回落至正常水平;BNIP3持续高表达至5 d后开始回落,但至10 d仍高于对照组;NIX表达峰值出现在伤后12 h、2 d,持续高表达至7 d。(2)钝挫伤后,相关基因表达水平,Hif-1α与Ampkα2mRNA在2 d显著高于对照组(P<0.01),至5 d表达下降但仍高于对照组(P<0.05),随后回落至正常水平;Bnip3、Nix的mRNA变化情况与其蛋白表现基本一致。损伤后12 h在单个网孔视野中即可见到多个自噬体,至2～7 d自噬体数量逐渐增多,10 d后自噬体数量比钝挫伤后12 h～7 d组相比呈现减少趋势,至15 d后自噬体数量逐渐减少。结论:骨骼肌钝挫伤发生后,损伤早期代谢调控因子AMPKα2、缺氧敏感因子HIF-1α表达变化情况表明损伤后受损骨骼肌内部出现能量危机并形成缺氧环境;线粒体自噬、细胞凋亡相关因子BNIP3、NIX表达变化表明损伤后线粒体自噬被启动,缺氧诱导了骨骼肌钝挫伤早期的线粒体自噬;缺氧诱导的线粒体自噬可及时清除受损线粒体,维持线粒体质量、为新生线粒体提供原料,从而减小损伤程度,以利于受损骨骼肌的快速恢复,这可能是损伤发生后机体的一种代偿性机制。     

Wnt信号通路在有氧运动改善高脂饮食诱导C57BL/6小鼠胰岛素抵抗中的作用

目的:探讨有氧运动对C57BL/6小鼠骨骼肌Wnt信号通路的关键蛋白糖原合成激酶(GSK3β)磷酸化表达水平及其下游信号蛋白分子连环蛋白(β-catenin)磷酸化水平的影响及其与胰岛素抵抗(IR)的关系。方法:将4周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为正常对照组(Con组)和胰岛素抵抗模型组(IR组),分别喂饲标准饲料和高脂饲料10周。建立IR模型后,再将IR组随机分为高脂饮食安静组(HC组)和高脂饮食运动组(HE组);Con组随机分为正常饮食安静组(NC)和正常饮食运动组(NE),随后运动组小鼠进行持续6周、75%VO2max强度的有氧跑台运动。6周训练结束后24小时,分别检测小鼠口服糖耐量试验(OGTT)和空腹血清胰岛素值(FINs);采用苏木精-伊红(HE)染色观察小鼠胰腺组织胰岛β细胞形态学变化;采用Realtime PCR及Western Blot方法检测小鼠骨骼肌GSK3β和β-catenin基因及蛋白表达。结果:(1)与NC组相比,HC组小鼠OGTT、FINs及胰岛β细胞形态学结果呈现IR的病理生理学变化,而6周有氧跑台运动(HE vs HC)可以显著改善OGTT、FINs及胰岛形态学变化;(2)与NC组相比,HC组骨骼肌组织GSK3βm RNA表达及p GSK3βSer9蛋白表达分别下降60%及1.19%(P<0.05)。β-catenin m RNA和pβ-catenin Ser33/37Thr41蛋白表达分别增加60%和19.23%(P<0.05);(3)与NC组相比,NE组骨骼肌组织GSK3βm RNA表达和GSK3β蛋白表达分别增加40.00%(P<0.05)和36.11%,β-catenin m RNA表达降低15.00%(P<0.05)。结论:6周有氧运动可显著改善高脂饮食诱导小鼠IR,其机制与Wnt信号通路活性变化相关。     

PGC-1α参与调节向心运动中骨骼肌白介素6的抗炎效应

目的:探讨一次性向心运动对白介素6(IL-6)抗炎效应的影响,及PGC-1α在其中的角色。方法:2月龄雄性C57BL/6小鼠70只,建立一次性上坡跑运动模型(速度10 m/min,坡度5°),分别选取运动前(Control),运动30 min和60 min(E30,E60),运动恢复期30 min、60 min、3 h和6 h(PE30、PE60、PE3h、PE6h)为实验观测点,每组10只动物。二氯荧光素法检测骨骼肌线粒体活性氧(ROS)生成速率,硫代巴比妥酸法检测骨骼肌MDA含量,荧光定量PCR法检测骨骼肌白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子-1α(PGC-1α)和核因子-κB(NF-κB)p65 m RNA表达。结果:与Control组相较,ROS生成速率在E30、E60、PE30、PE60和PE3h组显著升高(P<0.01);MDA含量在各组均无显著性变化(P>0.05);IL-6 m RNA表达水平在E30、E60和PE30组显著升高(P<0.05);TNF-αm RNA表达水平在PE60和PE3h组显著升高(P<0.01);PGC-1αm RNA表达水平在E30、E60、PE30、PE60和PE3h组显著升高(P<0.01);NF-κB p65 m RNA表达水平在PE60和PE3h组显著升高(P<0.01)。结论:一次性向心运动可诱导具有抗炎效应的IL-6脉冲式表达升高。PGC-1α可能通过抑制ROS的氧化应激损伤及NF-κB表达两条途径抑制炎症,参与调节向心运动中骨骼肌IL-6的抗炎效应。     

跑台运动对高脂饮食喂养的肥胖小鼠比目鱼肌脂质沉积和血管内皮生长因子B表达的影响

目的:观察跑台运动对高脂饮食诱导的肥胖小鼠骨骼肌脂质沉积和血管内皮生长因子B(VEGFB)及其受体表达的影响。方法:32只5周龄健康雄性C57BL/6小鼠,随机分成对照组(n=8)和高脂喂养组(n=24),分别进行普通饲料和高脂饲料喂养,8周后筛选肥胖小鼠16只,随机分为高脂安静组和高脂运动组,每组各8只。高脂运动组跑台训练方案为:跑速25 m/min,每次60 min,每周5次,持续8周,对照组和高脂安静组不进行运动。小鼠处死前测定体重,小鼠比目鱼肌油红O染色观察脂质沉积,免疫组化法观察比目鱼肌血管内皮生长因子受体-1(VEGFR1)和辅受体Neuropilin-1(NRP1)的表达水平,Real-time PCR方法测定比目鱼肌VEGFB和受体VEGFR1、NRP1的mRNA表达,以及VEGFB上游调节因子PGC-1αmRNA表达。结果:与对照组相比,高脂饮食喂养小鼠体重显著增加(P<0.01),比目鱼肌中脂质沉积增加,VEGFB、VEGFR1、NRP1和PGC-1αmRNA表达无显著变化。与高脂安静组小鼠相比,高脂运动组小鼠体重显著降低(P<0.01),比目鱼肌中脂质沉积显著减少,VEGFR1 mRNA表达显著上升(P<0.05),但VEGFB、NRP1和PGC-1αmRNA表达无显著变化。结论:跑台运动对肥胖小鼠比目鱼肌VEG-FB的表达无显著作用,但显著上调其受体VEGFR1的表达,提示运动减轻骨骼肌脂质沉积的作用可能与运动增强比目鱼肌VEGFB/VEGFR1作用相关。     

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。     

大鼠一次性下坡跑运动后FNDC5和Irisin水平变化特点

目的:探讨大鼠一次性下坡跑运动后FNDC5和Irisin随时间的变化特点及意义。方法:30只8周龄Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组(n=5)和一次性下坡跑运动组(n=25)。运动组大鼠在坡度为-16度的跑台上以17米/分的速度跑90分钟。在运动结束后的1天、3天、5天、7天和14天分别选取5只大鼠采集尾静脉血和比目鱼肌。通过ELISA检测大鼠血清Irisin水平;采用实时荧光定量PCR检测骨骼肌中FNDC5的表达;应用Western Blot检测骨骼肌中PGC1-α蛋白水平以及AMPK的磷酸化。结果:大鼠一次性下坡跑运动引起CK活性增加(运动后第5天,P<0.05)和PGC1-α水平显著增加;FNDC5的m RNA水平在运动后的第1天和第3天升高(P<0.05),随后降低;血清Irisin水平在运动后第1天增加(P<0.05);同时,骨骼肌中AMPK激活。结论:一次性下坡跑运动引起PGC1-α表达增加,并在运动后初期通过调控大鼠骨骼肌表达FNDC5引起血清中Irisin含量增加,进而通过激活AMPK在运动后的骨骼肌能量代谢中发挥作用。     

高强度间歇训练对小鼠心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶的影响

目的：观察高强度间歇训练（HIIT）对心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶表达的影响，为阐明HIIT改善心肌能量代谢水平的机制提供理论依据。方法：将7周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为安静对照组（CON组，n=12）和高强度间歇训练组（HIIT组，n=12）。CON组小鼠不运动，HIIT组小鼠进行为期6周、每周5天的HIIT跑台训练。末次运动24 h后取小鼠心脏组织，剪取心脏组织左心室肌进行Western blot和RT-PCR实验。Western blot检测心肌线粒体质量控制系统相关蛋白和糖代谢限速酶的表达；RT-PCR检测心肌线粒体氧化磷酸化复合物Ⅰ～Ⅴ基因表达。结果：（1）HIIT对小鼠心肌线粒体质量控制系统相关蛋白的影响：与CON组相比，HIIT组线粒体生物发生蛋白过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子1(NRF1)和线粒体转录因子A(TFAM)的表达增加（P<0.01,P<0.05,P<0.05），线粒体融合蛋白2(MFN2)的表达减少（P<0.05），线粒体融合蛋白视神经萎缩蛋白1(OPA1)的表达增加（...     

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。     

不同时间一次有氧运动对小鼠骨骼肌Nrf2与Keap1结合作用的影响

目的:探讨不同时间一次有氧运动对小鼠骨骼肌NF-E2相关因子(NF-E2-related factor 2,Nrf2)与Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein-1,Keapl)结合作用的影响。方法:C57BL/6J小鼠30只,按体重随机分为安静对照组(0 h组)和一次有氧运动3小时组(3 h组)、一次有氧运动6小时组(6 h组),每组10只。0 h组安静饲养,3 h组和6 h组小鼠分别进行3小时和6小时的一次有氧跑台训练,跑速为15 m/min,坡度为0。运动后即刻取后腿骨骼肌。高质荧光测定法检测小鼠骨骼肌活性氧(ROS)水平;免疫共沉淀法测Nrf2/Keap1结合量;Western Blot法测定骨骼肌总Nrf2、Keap1蛋白表达量和细胞核Nrf2蛋白表达量。结果:与0 h组相比,6 h组ROS水平显著高于0 h组(P<0.05);3h、6 h组小鼠骨骼肌中Nrf2/Keap1结合量显著降低(P<0.05);3 h、6 h组小鼠骨骼肌总Nrf2蛋白表达显著升高(P<0.05),6 h组小鼠骨骼肌细胞核Nrf2蛋白表达显著增加且与3h组相比也显著增加(P<0.05);小鼠骨骼肌总Keap1蛋白表达基本无变化。结论:一次有氧运动对小鼠骨骼肌Nrf2与Keap1解绑和Nrf2转位入核的影响与运动时间的长短有关。