有氧、抗阻运动对p53介导的衰老小鼠骨骼肌铁死亡的干预机制研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gwbn9
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背景:我国已逐渐进入老龄化社会,随着衰老的出现,老年人骨骼肌在质量、功能出现不同程度的下降,称之为骨骼肌衰减症。骨骼肌衰减症的成因尚不完全清楚,并且关于这种疾病仍旧没有确切的治疗方式与干预手段。铁死亡是铁依赖性细胞死亡形式,细胞内由于出现铁的大量积累发生“芬顿反应”,生成具有毒性的脂质过氧化物以及极为活跃的活性氧(ROS)。已有研究表明铁死亡可能是造成肌肉萎缩的原因之一,p53在衰老人群肌细胞中会生成增多,会抑制轻链亚基溶质载体家族7成员11(SLC7A11)对胱氨酸和半胱氨酸的转运,对谷胱甘肽(GSH)的含量起到调节作用,进而影响脂质过氧化物和ROS的含量。同样,也有研究表明亚精胺/精胺N1-乙酰转移酶1(SAT1)会受到p53的调控,而花生四烯酸15-脂氧合酶(ALOX15)是SAT1下游的靶蛋白,影响脂质过氧化物的生成,在铁死亡的进程中起到重要调控作用。不同的运动形式是否对p53/SLC7A11信号通路以及p53下游相关分子SAT1、ALOX15在铁死亡的调控中存在作用仍需进一步研究。目的:为了探讨p53/SLC7A11信号通路和p53对SAT1、ALOX15的表达在调控铁死亡方面的相关机制和分子作用,使用C57BL/6J自然衰老小鼠,进行为期8周的有氧、抗阻训练,研究运动对铁含量、p53/SLC7A11信号通路以及下游SAT1、ALOX15的影响,为改善铁死亡和肌肉萎缩提供理论依据。方法:小鼠饲养至18月龄后,随机分为3组:安静对照组、有氧训练组、抗阻训练组,另外一组3月龄的年轻对照组。随后进行为期8周的训练计划,训练组每周1、3、5早上8点开始进行运动训练,有氧训练组进行跑台训练,抗阻训练组采用金字塔训练法进行爬梯训练,每周测量小鼠的抓握力、体重、最大负重等指标并记录。最后一次训练后12小时眼球取血后颈部脱臼处死,取小鼠股四头肌。使用HE染色观察肌肉横截面积变化、ROS免疫荧光观察ROS面积;组织铁、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽测定试剂盒测量各项含量;使用WesTM全自动蛋白表达分析系统测量p53、SLC7A11、GPX4、ALOX15、SAT1、ZIP14、TFr1的蛋白表达量。使用Image J分析肌肉横截面积和ROS荧光面积,使用SPSS25.0进行数据统计与分析,使用Graph Pad Prism8.0绘图。结果:(1)体重、肌肉质量指数、抓握力和肌肉横截面积变化:(a)RT组小鼠体重显著低于C组小鼠(p<0.05);C组实验前后体重变化有极显著性(p<0.01),AT组与RT组比较差异无统计学意义(p>0.05)。(b)C组小鼠肌肉质量指数显著小于YC组小鼠(p<0.01);RT组显著大于C组(p<0.05);AT组和C组小鼠之间没有显著性差异(p>0.05)。(c)与YC组相比,C组小鼠的抓握力极显著下降(P<0.001);RT组抓握力显著高于C组(P<0.01);与0周相比,C组在4周时的抓握力显著升高(p<0.05),但在8周时与0周相比,C组的抓握力没有显著差异(p>0.05);与第4周相比,抓握力在4周时显著增强(p<0.05)。(d)C组小鼠的肌肉横截面积显著小于YC组小鼠(p<0.05);RT组小鼠的肌肉横截面积显著大于C组小鼠(p<0.05)。AT组和C组小鼠肌肉横截面积无显著差异(p>0.05)。(2)p53/SLC7A11信号通路相关蛋白表达水平比较:(a)C组小鼠的p53蛋白水平显著高于YC组小鼠(p<0.01),与C组小鼠相比,训练组小鼠p53蛋白水平显著降低(p<0.05),AT组与RT组之间没有统计学差异(p>0.05);(b)C组小鼠SLC7A11蛋白水平显著低于YC组小鼠(p<0.05);训练组小鼠与C组小鼠相比没有统计学意义(p>0.05);(c)C组小鼠GPX4蛋白水平与YC组小鼠之间没有统计学差异(p>0.05),与C组小鼠GPX4蛋白水平相比RT组显著降低(p<0.05),AT组小鼠与C组相比没有统计学差异(p>0.05)。(3)SAT1、ALOX15蛋白表达水平比较:(a)C组小鼠SAT1蛋白表达水平高于YC组小鼠并达到显著性差异(p<0.05);与C组小鼠相比,AT组小鼠SAT1蛋白表达水平显著降低(p<0.05),RT组小鼠没有达到显著性差异(p>0.05);(b)C组小鼠ALOX15蛋白表达极显著高于YC组小鼠(p<0.01);与C组小鼠相比,AT组小ALOX1蛋白表达显著降低(p<0.05),RT组小鼠没有显著性差异(p>0.05)。(4)ZIP14、TFr1蛋白表达水平比较:(a)C组小鼠ZIP14蛋白表达水平极显著升高(p<0.01);与C组小鼠相比,AT组与RT组小鼠ZIP14蛋白表达水平显著降低(p<0.05)。AT组与RT组之间没有统计学差异;(b)C组小鼠TFr1蛋白表达显著低于YC组小鼠(p<0.05);与C组小鼠相比,训练组小鼠TFr1蛋白表达水平没有统计学差异(p>0.05)。(5)组织铁、GSH、MDA含量,ROS荧光面积比较:(a)与YC组小鼠相比,C组小鼠股四头肌铁含量极显著升高(p<0.01);与C组小鼠相比,AT组小鼠铁含量极显著降低(p<0.01),RT组小鼠显著降低(p<0.05),AT组与RT组之间没有统计学差异(p>0.05);(b)C组小鼠股四头肌GSH含量出现下降趋势,显著低于YC组小鼠(p<0.05);与C组小鼠相比,RT组小鼠股四头肌GSH含量显著升高(p<0.05),AT组小鼠与C组小鼠之间没有统计学差异(p>0.05)。(c)C组小鼠股四头肌MDA含量显著升高(p<0.05);与C组小鼠相比,AT组与RT组股四头肌MDA含量显著降低(p<0.05),AT组与RT组之间的MDA含量没有统计学差异(p>0.05);(d)C组小鼠ROS荧光面积极为显著高于YC组小鼠(p<0.001);与C组小鼠相比,AT组小鼠ROS荧光面积极显著降低(p<0.01),RT组小鼠极其显著降低(p<0.001)。AT组小鼠ROS荧光面积与RT组相比,AT组显著高于RT组(p<0.05)。结论:(1)抗阻训练能有效增加股四头肌湿重/体重的比值,能提高小鼠四肢骨骼肌肌肉质量以及相对抓握力。(2)抗阻训练可能通过下调p53负调控SLC39A11信号通路及其下游相关分子,调控GSH的含量抑制肌肉中发生的抗氧化失衡,从而改善小鼠紊乱的铁代谢。(3)有氧训练可能通过下调p53激活SAT1,ALOX15蛋白表达,调控脂质过氧化物的生成,从而改善小鼠肌肉中出现的铁过载。
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