长期有氧运动提高骨骼肌自噬水平并改善氯喹对骨骼肌的毒性

摘要

目的:本文探讨了运动对自噬水平的影响及其对氯喹引起的肌肉毒性的改善作用及机制.方法:实验共分四组:对照组(无运动训练,不给药),氯喹组(无运动训练,仅氯喹给药),运动组(接受运动训练,不给药),运动氯喹组(接受运动训练并氯喹给药).小鼠转轮运动模型:6m/min,15min/time,3times/day(8:00,14:00和20:00),5days/week,共8周.氯喹给药方式:每日腹腔注射(10mg/kg),共8周,造成小鼠慢性毒性模型.Western blot检测运动对自噬相关蛋白P62,LC3和Cathepsin L的影响,并检测线粒体内与胞浆中Cyt c的改变;TUNEL法检测骨骼肌细胞凋亡的变化情况,HE染色和透射电子显微镜检测骨骼肌、线粒体和自噬体的形态变化.结果:与对照组相比,运动组小鼠骨骼肌中线粒体形态和细胞凋亡情况明显改善.电镜结果显示氯喹组肌原纤维破环严重,Z带不分明,空泡性线粒体大量堆积,而氯喹运动组肌原纤维排列明显改善,Z带清楚,空泡性线粒体明显减少.Western blot结果显示,与氯喹组相比,运动氯喹组线粒体中细胞色素C (Cytc)增加,细胞质中Cytc下降.提示运动阻止氯喹给药后引起的Cyt c从线粒体释放至细胞质,即减少了细胞凋亡信号释放.TUNEL结果也显示氯喹运动组骨骼肌凋亡细胞明显少于氯喹组.此外,电镜结果显示,氯喹组中具有双层膜结构的自噬泡数量异常增多,而氯喹运动组自噬泡明显减少.Western blot结果显示,与对照组相比,运动组自噬形成关键蛋白LC3-Ⅱ水平增高,溶酶体酶Cathepsin L水平增高,自噬底物P62水平降低,提示运动激活骨骼肌自噬水平.氯喹组LC3Ⅱ、P62水平都增加,而在氯喹运动组的水平则有所降低.以上结果提示氯喹组骨骼肌自噬流被阻断,引起自噬泡异常堆积,失能线粒体大量堆积,诱导肌细胞凋亡.氯喹运动组的自噬流部分恢复,减少了自噬泡堆积,增强了对失能线粒体的清除,有效减少肌细胞凋亡的发生.结论:长期有氧运动可提高骨骼肌自噬水平,保护线粒体的形态和功能,增强了骨骼肌的建成.长期有氧运动可以部分恢复氯喹对小鼠骨骼肌的自噬流的阻断及对骨骼肌的毒性作用.