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1研究目的采用果蝇作为心脏衰老研究的模式动物,通过逆重力攀爬指数建立果蝇运动抗衰老模型,利用UAS-GaL4二元转基因系统实现果蝇基因RNA干扰,通过对果蝇心脏功能测试系统及衰老相关指标的检测,进一步探讨运动抗心脏衰老体系下基因PARP1的功能,为运动相关抗衰老基因的功能研究提供参考依据。2研究方法果蝇31397品系、arm-Gal4品系及野生型w1118品系,扩大培养后收集8-12h内羽化的31397品系及w1118品系的处女蝇与arm-Ga14品系8-12h内羽化的雄性进行杂交,收集两组不同品系杂交后8-12h内羽化的处女蝇各1800只,并随机分为3组：w1118-control(野生杂交对照组)、1w-w1118-exercise (1周龄运动组)、5w-w1118-exercise(5周龄运动组)和UAS-Parp-RNAi-control(基因沉默对照组),1w-UAS-Parp-RNAi-exercise(5周龄基因沉默运动组),5w-UAS-Parp-RNAi-exercise(5周龄基因沉默运动组),600只/组,20只/管,25℃恒温、50%湿度、12小时昼/夜循环饲养。采用平台运动,培养试管底部至绵塞下端预留8cm作为果蝇运动区域,运动频率由运动装置的电机转速控制,运动频率是24转/秒,运动持续时间是2.5h/d,1周龄运动组从收集果蝇后第1周的第2天开始连续运动5天,5周龄运动组从收集果蝇后第5周的第2天开始连续运动5天。运动方案结束后,12h后进行取材,随机挑选部分果蝇进行M-mode和荧光定量PCR的检测。3研究结果3.1果蝇生命周期检测结果在野生型杂交的对照组果蝇中,与1w-w1118-control比,1w-w1118-exercise果蝇平均寿命延长(p<0.05),但5w-w1118-control比,5w-w1118-exercise果蝇的寿命反而缩短(p<0.05),可知不同的时间运动干预对果蝇的寿命影响不同,早期的运动训练可以延长果蝇的平均寿命,而中老年运动训练反而使果蝇平均寿命缩短。与野生型w1118-control比,parp-RNAi-control组果蝇平均寿命虽有所增加,但这种增加不具备显著性差异。与parp-RNAi-control比,1w-Parp-RNAi-exercise组果蝇平均寿命延长(p<0.01),5w-Parp-RNAi-exercise组果蝇平均寿命和最高寿命均无显著性变化。3.2果蝇攀爬指数的检测结果果蝇攀爬指数随年龄增长明显下降(P<0.01),其中1w-W1118-exercise品系果蝇的攀爬指数高于W1118-control (P<0.01)与parp-RNAi-control组比,1w-Parp-RNAi-exercise组果蝇攀爬指数提高(P<0.01)。而1w-parp-RNAi-control组较1w-w1118-control,果蝇的攀爬指数虽然有所升高,但这种升高不具备显著性差异。3.3果蝇心脏功能检测结果3.3.1果蝇心率检测结果通过检测发现,果蝇的心率随着年龄的增加逐渐地减少的趋势(P<0.01),但Parp1基因干扰后,心率随年龄增加而减少的趋势有所缓解。3.3.2果蝇心脏节律不齐指数期检测结果随着年龄的增加,5周龄果蝇较1周龄果蝇心脏的节律不齐指数都明显的上升(P<0.01),与1w-w1118-control组比,1w-w1118-exercise组节律不齐指数显著下降(P<0.01),说明果蝇在一周龄进行运动训练能改善心脏功能的稳定性。同时与w1118-control组比,Parp1-RNAi-control果蝇心脏节律不齐指数也下降,说明Parp1基因部分沉默能明显改善心脏节律,从而提高心脏功能。3.3.3果蝇心脏射血分数检测结果随着年龄的增加,野生型对照组组和基因沉默组果蝇的射血分数都降低,且(P<0.01)。与1w-w1118-control组比,1w-w1118-exercise组果蝇射血分数增加(P<0.05),通过比较发现其主要是由于收缩直径的减少(P<0.05),而舒张直径无明显变化。而与5w-w1118-control比,5w-w1118-exercise组射血分数无变化。与1w-w1118-control组比,1w-Parp1-RNAi-control组射血分数升高(P<0.01),而与5w-w1118-control比,5w-Parp1-RNAi-control组射血分数无显著性变化。与1w-Parp1-RNAi-control组比,1w-Parp1-RNAi-exercise组果蝇射血分数增加(P<0.05),而与5w-Parp1-RNAi-control组比,5w-Parp1-RNAi-exercise组射血分数升高(P<0.05)。3.3.4果蝇心脏纤维性震颤检测结果随着年龄的增加,果蝇心脏的纤维性震颤指数升高(P<0.05)。通过运动干预后,1w-w1118-exercise较1w-w1118-control,果蝇的心脏纤维性震颤指数明显降低(P<0.05)。而parp1基因沉默后,1w-Parp1-RNAi-control与1w-w1118-control组比,纤维性震颤指数明显下降(P<0.01)。4结论4.1通过UAS-Ga14系统成功地实现了Parp1基因的低表达,Parp1基因部分沉默后可导致果蝇生命周期延长。同时,在此运动强度下,1周龄运动干预可以延长果蝇的平均寿命,而5周龄运动干预反而使果蝇平均寿命缩短。4.21周龄的运动干预能提高果蝇的运动能力,而5周龄的运动干预反而使果蝇运动能力降低,推测此时的运动强度使老龄果蝇的机体产生不适应性,从而影响运动能力。而Parp1基因低表达可以缓解晚期运动干预所致的运动能力降低的趋势。4.3运动干预能提高果蝇心脏的心脏收缩力,从而有助于增强果蝇心脏射血功能。4.4随着年龄的增加,心脏功能逐渐减弱,Parp1基因沉默能明显改善心脏节律不齐指数,从而改善心脏节律。