论文部分内容阅读
研究目的:骨骼肌是人体最大的器官系统,同时也是人体内最有活力和可塑性的组织之一,对于中老年人群来说,骨骼肌的异常变化是致残的一个重要原因。其后果非常严重,直接导致了老年人群体家庭的幸福生活。衰老是一种不可逆过程,其影响因素包括细胞、激素、生长因子等的改变,还包括一些特别复杂的分子机制变化,如细胞凋亡、自噬、炎症反应和蛋白质摄入变化等,这些不同的影响因素共同导致了骨骼肌衰老的发生。研究表明,适宜的有氧运动可以提高机体的自噬水平,对抗衰老导致的诸多异常变化。自噬是一种关键的分解代谢机制,在清除体内衰老细胞和维持细胞活性中至关重要,可被缺氧、运动、氧化应激等种多种环境压力刺激,因此,自噬通常被认为是一种生存机制。腺苷酸活化蛋白激酶/雷帕霉素靶蛋白/Unc-51样激酶1(AMPK/m TOR/ULK1)信号通路作为一条重要的自噬通路,可促进自噬发生,对抗骨骼肌衰老。本研究拟探讨跑台运动刺激对D-半乳糖致衰老模型大鼠骨骼肌AMPK/m TOR/ULK1信号通路的影响,为运动抗骨骼肌衰老提供新的科学依据和为全民健身提供新的理论支撑。研究方法:将48只雄性2月龄SD大鼠随机分为4组,每组12只,分别是:正常对照组(NC)、正常对照运动组(NCE)、衰老模型组(NE)和衰老模型运动组(KE)。实验开始后每天上午分别对NE组和KE组大鼠进行D-半乳糖[300mg/(kg·d)]注射造模,为期8周,NC组和NCE组等剂量注射生理盐水。NCE组和KE组每日下午进行跑台运动,每周一、二、三、五、六进行,周四周日休息,持续8周。具体训练方案为:第1周至第2周,跑速为10m/min,共30min,第3周至第6周,跑速为15m/min,共45min,第7至第8周,跑速为20m/min,共60min,其中跑台坡度为零。跑台运动训练结束后即刻进行行为学实验,检测大鼠行为和学习记忆能力。行为学实验结束后24h内禁水禁食,然后麻醉取材。各组取6只大鼠直接断头处死后取出腓肠肌-80℃冰箱保存,进行Western Blot实验检测AMPK、m TOR、ULK1、微管相关蛋白轻链3Ⅰ(LC3Ⅰ)、微管相关蛋白轻链3Ⅱ(LC3Ⅱ)蛋白含量,酶标法检测超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)活性。剩下每组6只大鼠麻醉后进行多聚甲醛灌注,取出腓肠肌固定、脱水、透明、包埋,进行HE染色观察大鼠腓肠肌形态结构变化。研究结果:1)定位航行实验结果显示,从第二天开始,NE组大鼠逃避潜伏期较NC组相比增加(P<0.05),且从第三天到第五天时间里显著增加(P<0.01)。KE组大鼠从第三天开始较NC组相比逃避潜伏期增加(P<0.05),在第四天到第五天时间显著增加(P<0.01)。在从第三天开始时,KE组大鼠较NE组大鼠相比逃避潜伏期缩短(P<0.05),并在第四天到第五天时间里明显缩短(P<0.01)。2)空间探索结果显示,NE组大鼠在目标第四象限停留的时间最短且穿越员虚拟平台的次数也最少,与NC组大鼠相比,具有非常显著性差异(P<0.01),KE组大鼠与NC组大鼠无明显差异;与NE组大鼠相比,KE组大鼠在第四象限停留的时间明显增加(P<0.01),穿越虚拟平台的次数也显著上升(P<0.01)。3)HE染色结果显示,NC组和NCE组大鼠骨骼肌细胞结构完整规则且排列整齐,NE组大鼠骨骼肌细胞间隙增大、结缔组织增多以及肌细胞形态大小不一,KE组大鼠骨骼肌细胞大小逐渐规则均匀、细胞间结缔组织减少以及细胞间隙缩小。4)Western Blot实验结果显示,AMPK蛋白相对表达组间比较显示,与NC组相比,NCE组大鼠相对表达增加(P<0.05),NE组大鼠相对表达显著下降(P<0.01),与NE组比较,KE组大鼠相对表达明显提升(P<0.01);m TOR蛋白表达组间比较显示,与NC组对比,NE组大鼠和KE组大鼠相对表达均高于NC组(P<0.01,P<0.05),与NE组对比,KE组大鼠相对表达明显降低(P<0.01),NC组与NCE组无明显差别;ULK1蛋白表达组间比较结果显示,与NC组比较,NCE组大鼠表达增加(P<0.05),NE组大鼠和KE组大鼠均显著降低(P<0.01),与NE组比较,KE组大鼠表达明显增加(P<0.01);LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白比值组内比较,与NC组相比,NCE组大鼠LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白比值增加(P<0.05),NE组大鼠LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白比值显著减少(P<0.01),与NE组大鼠比较,KE组LC3Ⅱ/LC3Ⅰ蛋白比值明显增加(P<0.01)。5)SOD、MDA检测结果显示,NCE组大鼠SOD活性最高,MDA活性最低。与NC组比较,NE组大鼠和KE组大鼠SOD活性呈显著性下降(P<0.01,P<0.05),MDA活性显著性增长(P<0.01,P<0.05);与NE组比较,KE组大鼠SOD活性上升,具有显著性差别(P<0.05),MDA活性明显下降,具有统计学意义(P<0.05)。研究结论:1)8周跑台运动干预能提升衰老模型大鼠的学习和记忆能力,对衰老的延缓有一定的改善作用。2)8周跑台运动干预能够显著激活AMPK/m TOR/ULK1信号通路,进而增强衰老模型大鼠骨骼肌的自噬能力,对衰老模型大鼠的抗衰老具有缓解和改善作用。3)8周跑台运动干预能够显著提升衰老模型大鼠骨骼肌SOD含量,降低MDA活性,从而减轻骨骼肌组织在衰老过程中的氧化损伤。