论文部分内容阅读
研究背景:因年龄增长所致骨骼肌质量减少及功能减退称为肌少症(sarcopenia),其发生与体内蛋白降解和氧化应激升高有关,是伴随衰老出现的疾病。泛素蛋白酶体通路是体内蛋白降解的主要方式之一,在这条通路中有两个关键的骨骼肌泛素连接酶E3,分别是肌萎缩Fbox蛋白(Atrogin-1)和肌环指蛋白1(MuRF1)。研究发现IGF-1/Akt/FOXO通路对这两个E3酶具有调控作用,而IGF-1是miR-29b下游的靶基因,miR-29b在多种类型肌萎缩中都显著升高,提示miR-29b对该通路也有一定的调控作用。研究表明运动可减缓蛋白降解的速度,枸杞多糖(LBP)则可抗衰老减轻氧化应激,但何种运动形式更为有效,运动与枸杞多糖联合是否有增益效应鲜有报道。目的:比较不同运动方式与枸杞多糖(LBP)对老年与青年小鼠骨骼肌质量以及相关基因、蛋白表达的影响,探讨蛋白降解通路和miR-29b在其中的调控机制,并为寻找临床辅助治疗sarcopenia的最佳手段提供实验依据。方法:40只15月龄的BALB/C雌性小鼠随机分为老年安静对照组S,枸杞多糖灌胃组G,跑台组E,跑台加灌胃组EG,爬梯组R,爬梯加灌胃组RG,分别进行为期6周的干预。10只3月龄的青年同种小鼠作为青年安静对照组Y。取腓肠肌测骨骼肌质量指数,HE染色观察肌纤维形态结构,qPCR检测miR-29b及Atrogin-1、MuRF1 mRNA的表达,Western blot检测miR-29b下游蛋白Akt、pAkt、FOXO1、pFOXO1以及Atrogin-1、MuRF1的表达。结果:(1)S组骨骼肌质量指数(SMI)显著低于Y组(p﹤0.001)和5个不同干预组(G、EG、RG组(p﹤0.01),E、R组(p﹤0.001))。5个干预组中,E组显著高于其它4组(G、EG、RG组(p﹤0.01),R组(p﹤0.05))。R组显著高于RG组(p﹤0.05)。(2)S组肌纤维细胞核内移现象明显增多,并且伴随细胞大小形态不均等,肌细胞间距增大,肌纤维萎缩明显等现象。S组肌纤维横截面积显著小于Y组(p﹤0.001)和各干预组(G组(p﹤0.05),E、EG、R、RG组(p﹤0.001))。E、R组显著高于G组(p﹤0.001)。(3)S组miR-29b的表达显著高于Y、E组(p﹤0.05),R组显著高于E,EG组(p﹤0.001),RG组(p﹤0.01)和G组(p﹤0.05)。S组Atrogin-1 mRNA的表达与E组无差异但显著低于其它5组(Y、G、EG、R组(p﹤0.001),RG组(p﹤0.01))。E组显著低于G,EG,R组(p﹤0.001),RG组(p﹤0.01)。G组显著低于R组(p﹤0.01)。S组MuRF1 mRNA的表达显著高于E组(p﹤0.001)而低于其余5组(p﹤0.001)。E组显著低于其它4个干预组(G、EG、R、RG组(p﹤0.001))。EG、R组显著低于RG组(p﹤0.001)。(4)S组Akt磷酸化程度显著高于Y组和除G组外的四个干预组(p﹤0.05),S组FOXO1磷酸化程度显著低于Y组(p﹤0.001)和2个干预组(E组(p﹤0.01)、EG组(p﹤0.05)),显著高于R组(p﹤0.05)。E组显著高于R组(p﹤0.001)、RG组(p﹤0.05),EG组显著高于R组(p﹤0.01)。S组Atrogin-1蛋白表达显著高于Y组(p﹤0.001)和除E组外各干预组(G、EG组(p﹤0.05),R、RG组(p﹤0.001)),E组显著高于G组(p﹤0.05),EG组(p﹤0.01),R、RG组(p﹤0.001)。EG组显著高于R组(p﹤0.001)、RG组(p﹤0.05)。R组显著低于3个干预组(G(p﹤0.05),EG、RG组(p﹤0.001))。S组MuRF1蛋白表达显著高于Y组(p﹤0.001)和各干预组(G组(p﹤0.05),E、EG、R、RG组(p﹤0.01))。G组显著高于E组(p﹤0.01)和R组(p﹤0.05)。4个干预组间(E、EG、R、RG组)无显著差异。(5)各指标间的相关性分析显示:肌纤维横截面积与miR-29b(r=-0.46)、Atrogin-1蛋白表达量(r=-0.57)呈中等程度负相关;与MuRF1蛋白表达量呈强负相关(r=-0.62);与FOXO1磷酸化程度呈强正相关(r=0.63)。FOXO1磷酸化程度与Atrogin-1蛋白表达量呈中等程度负相关(r=-0.54)、与miR-29b表达量呈强负相关(r=-0.65)。MuRF1 mRNA表达量与MuRF1蛋白表达量呈中等强度负相关(r=-0.46)、与Atrogin-1 mRNA表达量呈极强正相关(r=0.95)。结论:(1)经过6周干预,无论是跑台、爬梯运动还是枸杞多糖灌胃都可以明显增加衰老小鼠骨骼肌质量指数和横截面积,且跑台与爬梯效果相当,说明有氧运动和抗阻运动一样可用于改善sarcopenia。(2)抗阻或抗阻合并枸杞多糖对Atrogin-1蛋白的改善作用更为明显,不同方式的运动干预则对MuRF1蛋白的影响优于单一枸杞多糖干预,因此运动对于sarcopenia相关蛋白的作用总体优于枸杞多糖,但两种干预方式的联合未见明显增益效应。(3)miR-29b及Atrogin-1、MuRF1蛋白表达升高可作为判断sarcopenia发生的标志。