耐力运动对增龄小鼠脑组织线粒体功能及自噬作用影响的机制研究

摘要

研究目的：随着现代社会人口老龄化速度的加快,人们对衰老以及与衰老相关的脑组织神经退行性疾病的重视程度日益增加.运动训练可以有效的延缓增龄进程中神经细胞的退行性改变,但相关机制尚不明确.本研究通过观察增龄进程中耐力跑台运动对小鼠脑组织线粒体功能，活性氧（ROS）生成及线粒体自噬作用影响，探究衰老过程中脑组织粒体功能与自噬能力的关系，以及耐力运动干预后线粒体功能与自噬能力的改变及其作用机制，以期进一步为运动预防或减轻年龄相关的神经退行性改变及相关疾病提供新的理论依据。rn 研究方法：本研究按照月龄将雄性C57BL/6小鼠分为4月龄青年组（Y）、8月龄中年组（M）5月龄老年组（O），每个年龄组又分为运动组（E）和对照组（C），每组15只；其中运动组进行连续6周，每周5天、每天50分钟、12米/分的跑台训练，对照组进行常规饲养。6周后，取小鼠脑组织，荧光分光光度计检测各组小鼠脑组织线粒体ROS生成速率、Oxytherm液相氧电极法测定线粒体呼吸控制率RCR，实时荧光定量法测定自噬相关基因（beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a）的表达。采用双因素方差分析进行数据统计学处理。rn 研究结果：1.与YC组相比，MC组与OC组的ROS生成增多（P<0.05，P<0.01），线粒体呼吸速率比RCR下降（P<0.05，P<0.01）；2.与YC组相比，YE组的ROS生成，线粒体呼吸速率比RCR无显著改变（P>0.05）；与MC组相比，ME组的ROS生成，线粒体呼吸速率比RCR上无显著改变（P>0.05）；与OC相比，OE组的ROS生成量显著减少（P<0.01），线粒体呼吸速率比RCR上升（P<0.01）；3.与YC组相比，MC组的线粒体自噬相关基因beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a的mRNA表达显著上升（P<0.05），OC组自噬相关基因beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a的mRNA表达显著下降（P<0.05）；与MC组相比，OC组自噬相关基因beclin-1，bnip3，LC3B，FOXO3A的mRNA水平显著下调（P<0.05）；4.与YC相比，YE的自噬相关基因beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a的mRNA水平上调无显著性（P>0.05）；与MC相比，ME的自噬相关基因beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a的mRNA表达上调无显著性（P>0.05）；与OC组相比，OE组相关基因beclin-1，bnip3，lc3b，foxo3a的mRNA水平呈显著上调（P<0.05）。rn 研究结论：本研究发现，随着年龄的增长，脑组织线粒体的功能降低，RCR下降，ROS生成量增多，自噬能力的下降，推测由于自噬能力的不足进而导致脑组织更多异常线粒体的累积，异常线粒体的数目增多与线粒体自噬功能的不足相互作用，从而导致老年小鼠脑神经细胞功能异常的发生；耐力性运动可以有效的增强线粒体的功能，推测其与增强线粒体的自噬来清除功能异常的线粒体，减少ROS生成有关，这一作用在老年组更为明显。本实验只是初步的观察了增龄以及运动干预后脑线粒体功能与其自噬水平的变化情况，其相互作用需要更加完善的实验设计予以论证。另外跑台运功直接刺激的是小鼠四肢，其与中枢脑组织是如何发生关联的，相关机制亦是今后研究的方向。