IMP-L3沉默对运动后中老龄果蝇心脏功能的影响

摘要

随着人口老龄化,心血管疾病的发病率和死亡率逐年上升,因此迫切需要能有效减少心血管疾病危险因素的策略.运动作为重要策略之一,可改善心脏结构和功能的退行性变化延缓因增龄所致的心脏功能下降.衰老引发的心脏疾病可通过血清乳酸脱氢酶进行检测,当组织发生恶变时,血清LDH水平升高.乳酸脱氢酶(LDH)是糖酵解途径中的关键酶,具有5种同工酶,广泛存在于机体各组织中,尤以肝、心、肌肉等组织中含量较多.LDH是催化乳酸和丙酮酸互相转化的酶.据此推测在适宜强度运动时,LDH表达量减少,乳酸减少,NADH进入线粒体内氧化,丙酮酸就彻底分解呈CO2和H2O,而此时胞质中的糖无氧氧化途径受到抑制,促使代谢途径转向比较经济高效的有氧呼吸通路,释放能量供心肌肉使用.蜕皮素诱导基因(Ecdysone-inducible gene L3,Imp-L3)是果蝇体内唯一编码乳酸脱氢酶的基因,其编码合成的蛋白质与人类的乳酸脱氢酶有58％～61％的同源性和71％～75％的相似性.本研究借助时空可控性靶向系统可控性地在果蝇组织特异性表达目的基因，将温度敏感型转录激活子Gal4抑制物Gal80ts和Gal4/UAS双系统进行结合，通过温度的变化在特定的时间对基因表达进行控制。tub-Gal80ts是温度敏感Gal4激活子的抑制物，当环境温度为18℃时，tub-Gal80ts在组织中广泛表达，能有效抑制Gal4激活子的作用，当温度上升至30℃时，tub-Gal80ts失活，抑制作用被解除，因此可通过热休克来控制表达时间实现成体果蝇目的基因的沉默或过表达。本研究在已建立果蝇运动抗心脏衰老模型的基础上，利用时空可控性靶向系统对果蝇IMP-L3基因进行定位定时调控，采用果蝇平台运动装置进行运动训练，研究IMP-L3基因表达对运动后中老龄果蝇心脏功能的影响。结果显示，中老龄果蝇通过适宜强度运动后，IMP-L3基因沉默可降低果蝇心率，减少因衰老所引起的心律不齐指数、心舒张功能能不全指数、心收缩功能不全指数、纤维性颤动的发生，有效维持老龄果蝇心脏功能的正常。