饮食限制诱导长寿相关基因与寿命的关系

数据显示,到2050年全球60岁以上人口总数将达20亿,比2000年增长逾3倍.老龄人口增多将导致衰老相关疾病,如心脑血管疾病、糖尿病、肿瘤、神经退行性变等发病人数增加,对国民经济和社会造成重大影响[1].虽然现代医学对上述衰老相关疾病的有效治疗能够延长患者的生命,但衰老相关疾病仍严重影响着老年人的生活质量.采用饮食热量限制(calorie restriction,CR)手段延长寿命的研究,自上世纪30年代开始就备受关注.     

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。     

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。     

mTOR信号通路与胰岛素抵抗的关系及运动的影响

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是细胞内感受细胞外营养、能量水平以及生长因子等信号变化的一种丝/苏氨酸蛋白激酶,参与凋节细胞生长、分化、增殖以及蛋白质合成等过程,并且与胰岛素抵抗(IR)的发生、发展关系密切.本文对mTOR/S6K1信号通路的调控机制与IR发生、发展过程的关系,以及运动对mTOR信号通路的影响加以综述,以期为探寻合理的运动手段以及药物作用靶点作为治疗由细胞代谢紊乱引起的IR、2型糖尿病等代谢性疾病提供理沦依据.     

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。     

有氧运动对C57BL/6小鼠骨骼肌肌浆网钙释放相关基因表达的影响

目的:运用基因芯片技术研究6周有氧跑台运动对C57BL/6小鼠骨骼肌基因表达的影响,探究长期有氧运动引起小鼠骨骼肌组织的适应性改变。方法:本研究采用雄性C57BL/6小鼠20只,随机分为安静对照组(C)和有氧运动组(E),每组10只。运动组采用75%最大摄氧量强度的有氧跑台运动,1次/天,60分/次,5次/周,为期6周。实验后各组随机选取4只小鼠骨骼肌进行基因芯片分析。分离小鼠股四头肌,提取总RNA,经荧光标记后进行芯片杂交,利用芯片扫描仪记录荧光信号,并利用相关软件对所得数据进行分析,以发现组间差异表达具有显著性的基因。结果:6周有氧运动后,与对照组相比,有氧运动组共筛选出差异表达基因723个,其中,表达上调基因510个,表达下调基因213个;钙信号通路相关差异表达基因6个,其中Gna11和Pdgfra表达上调,Phka1、Plcd4、RYR1和Ppid表达下调。