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《第七届全国青年体育科学学术会议论文集》2014年
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自主跑轮运动对生长期小鼠骨骼肌细胞自噬及线粒体质量的影响

崔迪  王海燕  张喆  张坦  孙易  丁树哲  
【摘要】:研究目的探讨自主跑轮运动对生长期小鼠骨骼肌细胞自噬、线粒体质量(包括线粒体生物发生及线粒体自噬相关基因表达)的影响,旨在揭示自主运动介导的健康促进作用的分子机制,并为代谢性疾病的运动防治提供理论及数据支持。方法:20只4周龄SPF(Specific Pathogen Free)级C57BL/6雄性小鼠随机分为安静对照组(C组)、自主跑轮运动组(E组),每组10只,各组小鼠均单笼饲养且在每只饲养笼相同位置安装跑轮装置,C组小鼠饲养笼中跑轮处于"制动"状态,E组小鼠饲养笼中跑轮与遥感计数器相连;E组小鼠进行为期8周的自主跑轮运动,每日定时监测并记录跑轮圈数、及时清零,根据跑轮内径、圆周率π及每日跑轮圈数计算小鼠日均跑程(单位为Km/day),最后一周实验结束24h后处死小鼠并取材,分别提取骨骼肌DNA、RNA及蛋白裂解物,制备骨骼肌总DNA、c DNA及总蛋白样品,Real-time PCR技术检测小鼠骨骼肌线粒体DNA(mt DNA)相对含量,Real-time PCR、Western Blot技术检测细胞自噬、线粒体质量、线粒体生物发生、线粒体自噬相关基因mR NA及蛋白表达。结果:1)实验开始后,E组小鼠日均跑程持续增加,在第三周达到峰值后基本稳定在12Km/day;2)C组、E组小鼠经过8周实验干预后体重均显著增加(p0.05),但E组小鼠体重增加幅度普遍低于C组;3)E组小鼠骨骼肌细胞自噬相关基因ULK1(Unc-51-like kinase 1)、LC3(Microtubule associated protein 1 light chain 3)、LAMP2(Lysosome-associated membrane protein 2)mR NA含量显著高于C组(p0.05),p62(Ubiquitin binding protein p62/SQSMT1)蛋白含量下降,而用以指征细胞自噬的黄金指标LC3Ⅱ/Ⅰ比值显著增加(p0.05);4)8周自主跑轮运动后,E组小鼠骨骼肌mt DNA含量较C组有所增加,指征线粒体质量的分子COX2(Cytochrome c oxidase subunit 2)、COX4(Cytochrome c oxidase subunit 4)mR NA及蛋白水平均显著高于C组(p0.05);5)E组小鼠骨骼肌线粒体生物发生相关基因PGC-1α(Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha)、PPARβ(Peroxisome proliferator-activated receptor beta or delta)、P53(Tumor suppressor p53)、NRF(Nuclear Respiratory Factor)1/2 mR NA水平较C组显著上调(p0.05),线粒体生物发生关键分子PGC-1α蛋白水平显著增加(p0.05);6)与C组比,E组小鼠骨骼肌线粒体自噬相关基因PINK1(PTEN-induced putative kinase 1)、BNIP3(BCL2/adenovirus E1B 19 k Da protein-interacting protein 3)、NIX(BCL2/adenovirus E1B 19 k Da proteininteracting protein 3-like)、Mieap(Mitochondrial eating protein)mR NA表达明显增加(p0.05),同时NIX、PINK1、Parkin(Parkinson disease protein 2)蛋白表达亦显著上调(p0.05)。结论:自主跑轮运动可有效增加LC3Ⅱ/Ⅰ的比值促进骨骼肌细胞自噬水平及活性,这可能从逆向生物学角度揭示了运动对健康促进的分子机制,即自主运动可通过增加细胞自噬的活性参与代谢性疾病的防控机制;自主跑轮运动可有效促进骨骼肌mt DNA含量及COX2/4的表达增加线粒体质量,从而参与机体能量代谢的改善,且在该过程中不仅线粒体生物发生参与其中,线粒体自噬这一分子事件也参与其中并发挥至关重要的作用。

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