跑台运动对Sarcopenia小鼠Caspase依赖与非依赖性细胞凋亡基因mRNA表达的影响

目的:探讨跑台运动对Sarcopenia小鼠骨骼肌线粒体介导的Caspase依赖与非依赖性细胞凋亡信号通路中凋亡基因mRNA的影响。方法:以30只快速老化小鼠(SAMP8)为研究对象,将其分为青年安静组(YC组,12周龄)、老年安静组(OC组,29周龄)和老年跑台运动组(OE组,29周龄),每组10只。OE组适应性饲养1周后开始跑台运动,每天1次,每周运动5天,持续8周,末次训练结束后24～48 h内将3组小鼠分别断头处死取腓肠肌,以小鼠腓肠肌质量(mg)除以对应体重(g)求得Sarcopenia Index(SI)。采用实时荧光定量PCR方法,分别检测各组腓肠肌Caspase依赖性凋亡通路相关基因(Cyt C、apaf-1、Caspase-9和Caspase-3)和Caspase非依赖性凋亡通路相关基因(PARP、AIF和Endo G)mRNA表达。结果:(1)OC组腓肠肌SI值显著低于YC组,OE组SI值与OC组比较未见显著性差异。(2)与YC组相比,OC组腓肠肌apaf-1、Caspase-3和PARP mRNA表达均显著上调,AIF mRNA表达显著下调,而Cyt C、Caspase-9和Endo G mRNA表达未见显著变化。(3)与OC组相比,OE组腓肠肌Cyt C和AIF mRNA表达显著上调,Caspase-3和PARP mRNA表达显著下调,而apaf-1、Caspase-9和Endo G mRNA未见显著变化。结论:与Caspase非依赖性凋亡途径相比,Caspase依赖性凋亡途径在Sarcopenia发生中发挥更重要的作用;跑台运动一定程度上弱化衰老骨骼肌Caspase依赖性凋亡通路的促凋亡基因mRNA表达,但对AIF诱导的Caspase非依赖性凋亡基因mRNA表达却呈现上调作用。     

弱激光预照射联合有氧运动对增龄大鼠骨骼肌SIRTs/PGC-1α轴及IGF-1蛋白表达的影响

目的:探讨弱激光预照射联合有氧运动对增龄大鼠骨骼肌SIRTs/PGC-1α轴及IGF-1蛋白表达的影响,揭示弱激光预照射联合有氧运动对增龄性骨骼肌质量减少干预的可能机制。方法:32只18月龄雌性SD大鼠随机分为安静对照组(SC组,8只)、有氧运动组(AE组,8只)、弱激光组(LLLT组,8只)和弱激光预照射联合有氧运动组(LLLE组,8只)。SC组大鼠自由摄食;AE组大鼠在跑台上以15 km/h(60%～75%VO2max)进行中等强度低负荷量有氧运动,15 min/d,5 d/周,持续运动8周;LLLT组采用激光器照射大鼠双侧大腿前侧中间部分,每侧照射两个点,单点照射时间30 s,照射面积0.4 cm2,功率强度125 mW/cm2,1次/天,5 d/周,持续8周;LLLE组大鼠每次运动前进行弱激光预照射,弱激光预照射和有氧运动方案分别同上。第8周末实验结束48 h后宰杀并测定腓肠肌质量;逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)测定腓肠肌去乙酰化酶SIRTs (SIRT1-7)、过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子-1α(PGC-1α)、线粒体转录因子A (TFAM)和核呼吸因子1 (NRF-1)等mRNA表达;蛋白免疫印迹法测定腓肠肌胰岛素类生长因子-1 (IGF-1)蛋白表达。结果:(1) LLLE组腓肠肌指数较AE组(P<0.05)和LLLT组(P<0.05)增加。(2) LLLE组SIRT1 mRNA表达水平较AE组(P<0.05)和LLLT组(P<0.05)升高,SIRT3 mRNA表达水平也高于AE组(P<0.01)和LLLT组(P<0.01)。(3) LLLE组PGC-1αmRNA表达水平较AE组(P<0.05)和LLLT组(P<0.01)升高。(4) LLLE组IGF-1蛋白表达水平高于AE组(P<0.05)和LLLT组(P<0.05)。结论:弱激光预照射联合有氧运动对改善增龄性骨骼肌质量减少的干预效果优于有氧运动和弱激光疗法,可能主要依赖于双重调控SIRT1/SIRT3-PGC-1α轴,提高增龄骨骼肌线粒体生物合成能力,同时激活IGF-1蛋白。     

有氧运动对12月龄大鼠腓肠肌PGC-1α/Sirt3的影响

目的:探讨运动预防增龄性骨骼肌衰减中去乙酰化酶3(Sirtuin3,Sirt3)的调控机制,为运动预防肌肉衰减提供理论依据。方法:20只12月龄雄性SD大鼠随机分为对照组(CG)和运动组(EG,15 m/min,第1周30 min/d,每周递增5min,跑台坡度为5%,6 d/w,4 w),每组10只。腓肠肌切片HE染色计算横截面积百分比;测定大鼠腓肠肌Mn-SOD、MDA含量;ELISA法测定8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2deoy-guanosine,8-OHd G)含量;Western Blot法检测大鼠腓肠肌细胞内Sirt3和PGC-1α蛋白含量变化。结果:(1)HE染色的组织切片中运动组大鼠腓肠肌所占面积百分比显著高于对照组(P<0.05)。(2)运动组大鼠腓肠肌Mn-SOD活性高于对照组(P<0.01);MDA、8-OHd G含量低于对照组(P<0.05,P<0.01);(3)运动组大鼠腓肠肌PGC1-α和Sirt3蛋白表达量高于对照组(P<0.01)。结论:适度有氧运动通过促进12月龄大鼠腓肠肌PGC1-α和Sirt3蛋白表达,提高抗氧化酶活性,减轻骨骼肌过氧化损伤,预防增龄性骨骼肌衰减。     

螺旋藻复方合剂对运动小鼠肝细胞、心肌和骨骼肌细胞超微结构及HSP70表达的影响

目的:研究螺旋藻复方对递增大负荷运动小鼠肝脏、心肌和骨骼肌的保护作用及对HSP70表达的影响.方法:用光学显微镜和电子显微镜分别观察递增大负荷运动和递增大负荷运动加螺旋藻复方对小鼠心肌、骨骼肌和肝组织的形态学影响.用免疫组化法(SP法)研究适量运动、递增大负荷运动、适量运动加螺旋藻复方和递增大负荷运动加螺旋藻复方对小鼠心肌细胞、骨骼肌细胞和肝细胞的HSP70蛋白表达的变化.结果:在光镜下,递增大负荷运动组小鼠心肌、骨骼肌和肝细胞出现了不同程度的水肿、变性和坏死,在电镜下,可见肌原纤维断裂、细胞肿胀、线粒体肿胀,空泡样变和细胞核核质溶解,可见凋亡小体.而递增大负荷运动加螺旋藻复方组小鼠心肌、骨骼肌和肝脏的病变程度明显减轻.运动各组小鼠心肌细胞、骨骼肌细胞和肝细胞HSP70表达均显著高于正常组(均P＜0.01),适量运动加螺旋藻复方组小鼠心肌细胞、骨骼肌细胞和肝细胞HSP70表达均高于适量运动组(P＜0.01或P＜0.05).递增大负荷运动加螺旋藻复方组小鼠心肌细胞、骨骼肌细胞和肝细胞HSP70表达均显著低于递增大负荷运动组(P＜0.01或P＜0.05),但与适量运动加螺旋藻复方组比较,无显著性差异(均P＞0.05).结论:螺旋藻复方能抵抗递增大负荷运动导致的组织细胞损伤,其分子机理可能与该方可提高运动诱导HSP70表达水平有关.     

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。     

规律运动对增龄大鼠比目鱼肌细胞凋亡与自噬及PGC-1α信号调控的影响

目的:探讨规律性运动对骨骼肌肌纤维增龄性老化过程中的细胞凋亡与细胞自噬及PGC-1α信号调控的作用机制。方法:选用SPF级健康雄性3月龄(青年,n=20)、13月龄(中年,n=24)和22月龄(老年,n=24)大鼠,按体重随机分为青年对照组(Y-SED)、青年运动组(Y-EX);中年对照组(M-SED)、中年运动组(M-EX);老年对照组(O-SED)和老年运动组(O-EX)。对照组3组静息,运动组3组实施10周规律的递增负荷中等强度有氧运动。采用HE染色检测肌纤维纵横两个面的形态学变化,免疫印迹法检测SOD表达水平、TUNEL法检测凋亡,免疫印迹法等检测自噬及PGC-1α通路的蛋白质表达水平。结果:(1)HE染色显示规律有氧运动提高了增龄性大鼠比目鱼肌肌纤维的成束性和紧密性,而免疫印迹结果显示其提高了SOD表达水平。(2)各年龄对照组大鼠比目鱼肌细胞凋亡的增加呈现增龄性趋势,而规律有氧运动各年龄大鼠凋亡指数分别增加了7.55%、20.26%(Ρ<0.05)和14.52%(Ρ<0.05)。(3)各年龄对照组大鼠自噬基因LC-Ⅲ呈现增龄性降低趋势,规律有氧运动各年龄大鼠的LC-Ⅲ均显著上升(Ρ<0.01),各年龄运动组自身LC-Ⅲ却呈现增龄性上升趋势。(4)与相对应的对照组相比较,规律有氧运动各年龄大鼠自噬因子Beclin1表达均显著上升(Ρ<0.05),其中Y-EX组上升最显著(Ρ<0.01),各年龄运动组自身Be-clin1的表达水平却呈现增龄性降低趋势。(5)与Y-SED组相比,M-SED组的PGC-1α表达水平增加,但O-SED组比Y-SED和M-SED两组的PGC-1α表达水平显著下降(Ρ<0.01)。与安静对照组相比较,Y-EX和M-EX两组PGC-1α表达水平均呈现上升趋势,其中与O-SED组相比,O-EX组PGC-1α表达水平显著上升(Ρ<0.01,Ρ<0.05)。结论:自噬与凋亡两者之间的平衡稳定关系影响着比目鱼肌增龄性老化的发生发展,规律有氧运动对增龄性老化大鼠比目鱼肌细胞自噬与凋亡的影响出现增龄性变化,其机制是通过激发Beclin1和PGC-1α信号通路参与调控而达到调节比目鱼肌的生物学功能与改善骨骼肌老化。     

长期大负荷训练大鼠不同类型骨骼肌HSP72表达

目的:训练和修复失衡导致了过度训练,近来研究表明,热休克蛋白72(HSP72)可能是较适合的过度训练监测指标,鉴此,本研究利用过度训练动物模型对其可行性进行初步探讨.方法:36只雄性2月龄SD大鼠被随机分成4组:对照组(n=4)和3个力竭性游泳训练组(n=8).训练组大鼠在第1、2周适应性游泳30min至2h,在第3周至第8周进行力竭性游泳训练.分别取第6、7、8周血样,测定血红蛋白、血清睾酮、血清皮质醇和血清肌酸激酶的浓度;取同侧比目鱼肌、腓肠肌红肌和腓肠肌白肌测定HSP72蛋白含量.结果:(1)过度训练常规指标的变化:4至6周力竭性游泳训练导致大鼠运动能力下降,安静时血红蛋白、血清睾酮和皮质醇浓度下降,肌酸激酶浓度增加,表明过度训练动物模型建立.(2)HSP72表达变化:与对照组HSP72表达(100%)相比,训练组第6、7、8周比目鱼肌HSP72表达分别减少2.6%、6.6%、33%;腓肠肌红肌HSP72表达显著增加(P<0.05),分别较对照组增加133%、214%、157%;腓肠肌白肌HSP72表达显著增加(P<0.001),分别较对照组增加410%、790%、1030%.三种类型骨骼肌HSP72表达的净增量均在第6周最高,随后逐周下降.HSP72表达变化早于激素浓度的变化.结论:长期超负荷训练导致的骨骼肌HSP72表达变化早于过度训练综合征.应激激素变化滞后于HSP72表达变化,提示骨骼肌HSP72表达变化可能关联着过度训练的外周机制,可以考虑骨骼肌HSP72作为过度训练的监测指标.     

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。     

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三——有氧运动对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌抗氧化相关蛋白的影响

目的:采用蛋白组学技术研究有氧运动对胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)小鼠骨骼肌总蛋白表达的影响,通过分析差异表达蛋白,研究骨骼肌组织抗氧化相关蛋白在有氧运动后的表达变化,探讨其在有氧运动改善IR中的作用。方法:选取4周龄C57BL/6雄性小鼠80只,随机分为正常饮食组(NC,n=20)和IR模型组(n=60),分别饲以基础和高脂饲料10周。10周后经检测空腹血清胰岛素水平(fasting insulin,FIN)和口服葡萄糖耐量试验(oralglucose tolerance test,OGTT)鉴定模型是否成立。取40只成模小鼠再次随机分为高脂饮食安静组(HC)和高脂饮食运动组(HE)。HE组运动方案采用75%VO2max的有氧跑台训练,持续6周。6周后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,并对所选取信号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-fight 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数据库鉴定差异表达蛋白后,使用相关统计软件对所得数据进行统计学分析。结果:10周高脂饮食后,高脂饮食组小鼠FIN水平比正常饮食组增加50%,OGTT曲线峰值时间点显著后移并出现平台期,证明10周高脂饮食可诱导小鼠产生IR。经过6周有氧跑台运动,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。蛋白组学检测设定1.5倍为筛选差异表达蛋白的标准,据此比较HC组与HE组蛋白表达,共发现表达差异蛋白22个,运动后14个蛋白表达下调,8个蛋白表达上调。与抗氧化相关的蛋白为热休克蛋白27(heatshock protein27,HSP27),为运动后新增蛋白;超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)运动后表达增加3.30倍。结论:6周有氧运动可显著增加小鼠骨骼肌抗氧化相关蛋白HSP27和SOD的表达,改善高脂饮食诱导的IR。     

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。