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研究目的:骨骼肌衰减症随着年龄的增加会伴随肌肉质量和功能的丧失,降低老年人的活动能力和生活质量,并可导致与跌倒相关的损伤。这种症状与骨骼肌氧化应激反应增强,体内氧自由基增加,脂质过氧化物蓄积,引起细胞脂质过氧化损伤和蛋白质损伤有重要的关系。自噬作为真核细胞在进化上高度保守的一种自我保护机制,在实现细胞内物质循环再利用和维持细胞稳态方面发挥重要作用。氧化应激和自噬与多种疾病发生都有密切相关,但由于它们在疾病过程中具有双重作用,因此很难阐明这两种机制之间的功能关系。女性在绝经期后,由于卵巢功能退化,雌激素分泌量减少,使骨骼肌质量和功能受损,导致骨骼肌功能下降。这与骨骼肌中氧化应激和自噬变化关系如何,目前还不确定。规律性运动会对人体产生有益的影响。然而,运动对去卵巢大鼠骨骼肌的组织学和功能的改善是否与氧化应激和自噬的水平有关,尚需进一步研究。本研究采用去卵巢大鼠模型,模拟女性绝经后的状态,通过不同负荷游泳训练方法,从组织、功能变化和分子生物学水平,氧化应激和mTOR通路关系角度,分析运动训练对去卵巢大鼠骨骼肌组织学和收缩功能变化的原因,探讨运动改善去卵巢大鼠骨骼肌衰减症的机制及其与运动负荷的关系,为中老年女性的合理康复锻炼提供理论依据。研究方法:6月龄清洁级雌性Sprague-Dawley大鼠共50只,将大鼠随机分为5组:假手术组(Sham)、去卵巢安静组(OVX),去卵巢60min/per time运动组(OVX60ET),去卵巢90min/per time运动组(OVX90ET),去卵巢120min/per time运动组(OVX120ET)。在适应一周后,40只大鼠接受双侧卵巢切除手术。另外假手术组10只进行同样手术,但是不切除卵巢。经过2周的手术和术后恢复,进行适应性的游泳练习,一周的适应性游泳后,3组运动组大鼠每天分别进行60min、90min和120min的游泳训练,游泳运动方案参考美国生理学会2006年出版《Resource Book for the Design of Animal Exercise Protocols》中对大鼠游泳运动负荷的评定标准,每周运动6天,共运动8周。假手术组和去卵巢安静组不进行任何形式运动,所有动物在训练组大鼠末次游泳结束24小时以后麻醉取材。由于实验过程中有动物死亡,最终结果每组取8只大鼠进行统计。测定血清中雌激素水平和子宫的重量,评定去卵巢的影响。测定腓肠肌中氧化应激指标SOD、GSH-Px活性和MDA的含量。取大鼠腓肠肌测定骨骼肌的单收缩、强直收缩的峰值、幅度和疲劳指数,评定腓肠肌的收缩功能。用HE染色法评价腓肠肌组织学变化。用免疫印迹法检测腓肠肌IGF-1、AMPK、PGC-1α、Beclin 1、ULK1、Atg7、LC3、mTOR、P62的表达水平,评定骨骼肌功能状态、自噬通量和激活状态。用免疫组化法评价LC3-1和P62的水平。所有结果用SPSS软件分析,数值采用均数±标准误(SEM)的形式表示,组间比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA),以p<0.05认为差异有统计学意义。研究结果:1.去卵巢大鼠体重、腓肠肌重量与雌激素变化。8周游泳训练后,去卵巢安静组大鼠体重、腓肠肌重量显著高于假手术组(P<0.01)。同样,60min组和90min组大鼠体重和腓肠肌重量也高于假手术组,具有统计学意义。而120min组运动大鼠的体重与假手术组差异不显著。去卵巢大鼠各组中,120min运动组大鼠体重增加最少。子宫重量和血清中雌激素变化方面,4组去卵巢组大鼠8周后,子宫重量和血清雌激素水平均显著低于假手术组(P<0.01)。经过8周游泳训练,90min运动组大鼠的血清雌激素水平与去卵巢大鼠安静组比较有显著升高(P<0.05)。2.去卵巢大鼠腓肠肌组织学变化。去卵巢8周后,去卵巢安静组大鼠的骨骼肌细胞直径增加。经过8周游泳训练,60min运动组大鼠细胞直径减小,细胞核减少,90min运动组大鼠细胞核排列整齐,细胞核密度增加。120min组大鼠细胞直径变小,细胞核数量减少。3.去卵巢大鼠骨骼肌收缩功能变化。与假手术组比较,8周以后去卵巢安静组大鼠和120min游泳运动组大鼠骨骼肌单收缩和强直收缩的幅度和峰值显著降低(P<0.01),差异非常显著,同时强直收缩时的疲劳指数也显著低于对照组大鼠(P<0.01)和(P<0.05)。经过8周游泳训练,与去卵巢安静组大鼠比较,90min运动组大鼠骨骼肌单收缩和强直收缩的幅度和峰值明显增高(P<0.01),强直收缩的疲劳指数也显著升高(P<0.05)。60min游泳组大鼠只有强直收缩的幅度有明显差异(P<0.05)。60min运动组大鼠骨骼肌单收缩强度和峰值与去卵巢安静组比较差异无统计学意义。4.去卵巢大鼠氧化应激水平变化。与假手术组比较,8周以后去卵巢安静组大鼠腓肠肌内SOD水平下降非常明显(P<0.01),MDA水平显著升高(P<0.05),同时120min组大鼠MDA水平升高非常明显(P<0.01);8周游泳训练后,与去卵巢安静组大鼠相比,90min运动组大鼠SOD和PGC-1α水平显著升高(P<0.01),MDA水平显著下降(P<0.05)。60min和120min组大鼠骨骼肌SOD和MDA水平与去卵巢安静组大鼠比较差异不显著。与假手术组比较,去卵巢安静组大鼠和120min游泳训练组大鼠腓肠肌内GSH-Px的含量显著降低(分别是P<0.01和P<0.05)。与去卵巢安静组大鼠相比,90min运动组大鼠的GSH-Px水平显著升高(P<0.05)。5.去卵巢大鼠腓肠肌相关蛋白的变化。与假手术组大鼠比较,去卵巢安静组大鼠的AMPK和P62蛋白外,PGC-1α、IGF-1和Atg7水平显著降低(P<0.05),其他mTOR、ULK1、Beclin 1和LC3等也均显著降低(P<0.01),OVX120ET大鼠的AMPK同样显著升高。经过8周游泳训练后,OVX60ET大鼠的mTOR(P<0.05)、ULK1和LC3水平显著低于假手术组(P<0.01)。与去卵巢安静组大鼠比较,OVX90ET和OVX120ET大鼠的ULK1和LC3显著升高(P<0.05),mTOR和Beclin 1升高非常明显(P<0.01)。另外,OVX90ET组大鼠的PGC-1α和OVX120ET组大鼠的IGF-1水平也显著高于去卵巢安静组大鼠(P<0.05)。三组运动组大鼠的Atg7水平显著高于去卵巢安静组大鼠(P<0.01)。同时P62水平显著低于去卵巢组安静组大鼠(P<0.05)。研究结论:1.去卵巢安静组大鼠,腓肠肌收缩能力下降,氧化应激水平升高、自噬通量受到抑制。2.不同负荷的游泳运动对去卵巢大鼠自噬的反应不同,有氧运动训练激活自噬,具有负荷依赖性。3.90min游泳运动,可以提高去卵巢大鼠骨骼肌抗氧化能力,激活自噬,改善雌激素缺乏导致的骨骼肌功能下降。4.120min游泳运动,引起氧化应激水平提高,雌激素水平低下和抗氧化能力降低,导致自噬过度激活,加剧骨骼肌功能进一步下降。