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1.研究目的
通过逆重力攀爬指数建立适合果蝇运动的抗衰老模型,并从果蝇寿命、心力衰竭率、超微结构以及果蝇心管氧化酶和抗氧化酶活性几个方面来研究运动对果蝇的寿命、心脏功能和衰老的影响,同时对递增运动延缓果蝇衰老的效果进行评价。
2.研究方法
果蝇野生型品系W1118-管(美国伯明翰研究所提供),扩大培养后收集24h内羽化雄性果蝇3600只,并随机分为六组:空白对照组、1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h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(果蝇平台运动装置系自主研发,正在申请国家发明专利,专利号:201110349810.4),8天龄执行运动方案,以攀爬指数作为果蝇运动强度监测方案。采用视频检测的方法,以攀爬指数一时间曲线制作曲线图观察果蝇攀爬能力。将果蝇分为六个组别:空白对照组、1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h运动组,起始速度均为24秒/转。
果蝇运动方案:第一阶段:环境适应,收集24h内羽化雄性果蝇后前七天在培养箱里饲养不训练;第二阶段:适应平台训练;第三阶段:每天以规定的强度进行递增负荷运动。具体如下:第一周速度为24s/r,时间为2h。以后按照增加运动时间不增加运动强度的原则依次进行递增,运动时间增加幅度为15min,每一负荷持续时间为一周,每周训练5次,直至本实验结束。每天下午2点30开始运动,星期六和星期天休息。
3.研究结果
3.1.果蝇运动强度测试结果
所检测的六组果蝇(每组100只)的攀爬指数均随着年龄的增加而降低,但是在整个运动方案实行过程中,2h运动组和2.5h运动组的攀爬能力基本上都在安静对照组之上;运动的第一周、第二周,1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h运动组的攀爬指数与空白对照组相比较没有很大的变化;从运动的第三周我们可以看到2.5h运动组果蝇的攀爬指数明显大于其它各个组别。
3.2.果蝇生命周期检测结果
与空白对照组相比,2.5h运动组的平均寿命增加(p<0.01),1.5h运动组、2h运动组、3h运动组、3.5h运动组平均寿命没有明显变化;与与空白对照组相比,3.5h运动组的半数死亡时间缩短(p<0.05),1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组的半数死亡时间没有变化;与空白对照组相比,1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组果蝇的最高寿命增加(p<0.01),3.5h运动组的最高寿命没有变化。与空白对照组相比,1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h运动组果蝇的平均延寿率分别为1.36%、2.87%、5.86%、2.80%.-0.85%。
3.3.果蝇心脏功能检测结果
我们选取31天龄果蝇进行心脏功能检测后发现,空白对照组、1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h运动组果蝇心脏衰竭率分别为56%、58%、52%、46%、57%、69%。随后再将六组果蝇放至25℃恒温、50%湿度、12小时昼/夜循环环境饲养至38天龄再各选取100只进行心脏功能检测,得到的结果为:空白对照组、1.5h运动组、2h运动组、2.5h运动组、3h运动组、3.5h运动组果蝇心脏衰竭率分别为71%、68%、65%、62%、74%、80%。通过31天龄和38天龄果蝇心脏衰竭率我们发现,持续3周每天运动1.5h、2h、2.5h果蝇的心脏衰竭发生率相对于空白对照组果蝇有所下降,尤其是2.5h运动组果蝇心脏衰竭率明显下降,而3.5h运动组果蝇心脏衰竭率与空白对照组相比明显增高。
3.4.果蝇心管HE染色和显微图像分析结果
年轻对照组果蝇心管肌纤维排列整齐,未见肌纤维断裂,副心肌细胞大小、形态基本一致,染色质均匀,未见肥大、坏死、萎缩等现象。中老年对照组果蝇心管肌纤维出现萎缩和断裂,副心肌细胞数量减少,细胞的大小、形态不一,细胞核增大还伴有核溶解现象,且有细胞坏死、萎缩等现象,明显异型。中老年运动组果蝇心管局部心肌纤维增粗,也出现了出现萎缩和断裂,但是没有中老年对照组明显,副心肌细胞大小、形态不一,且有细胞萎缩、细胞核增大等现象,轻度异型。
3.5.果蝇心管SOD免疫组织化学染色和显微图像分析结果
与年轻对照组比较,中老年对照组阳性表达呈非常显著性减少(P<0.01),中老年运动组阳性表达呈显著性减少(P<0.05);与中老年对照组比较,中老年运动组阳性表达呈非常显著性增加(P<0.01)。
3.6.果蝇心管MDA免疫组织化学染色和显微图像分析结果
与年轻对照组比较,中老年对照组阳性表达呈非常显著性增加(P<0.01),中老年运动组阳性表达呈显著性减少(P<0.05);与中老年对照组比较,中老年运动组阳性表达呈非常显著性增加(P<0.01)。
4.结论
4.1.持续3周,每天运动2h、2.5h能够提高果蝇随着年龄的增加而降低的攀爬能力,抵抗增龄性衰退;
4.2.持续3周,每天运动1.5h、2h、2.5h可降低果蝇心脏衰竭的发生,从而有效地延缓了心脏功能的增龄性退化,延长果蝇寿命;
4.3.果蝇心管的组织形态学观测以及免疫组织化学检测结果显示:通过每天运动2h-2.5h持续3周的规律运动能够减少果蝇心肌细胞的凋亡,从而可以达到延缓并改善果蝇心管的退行性改变。
4.4.能够采用2-2.5h运动模型来建立果蝇运动抗衰老模型。