耐力运动、抗阻运动对衰老小鼠内质网应激介导的骨骼肌细胞凋亡的干预作用

摘要

目前，人口老龄化已经成为全球各国家和地区亟需面对和解决的问题。人口老龄化对人类生活的各个方面都会产生深远的影响，其中，关于老年个体的医疗保障和护理力度问题尤为突出。如何让老年个体享受高质量的生活水平已成为各方领域密切关注并着手解决的课题。美国塔夫茨大学的Irwin Rosenberg教授于1988年提出了Sarcopenia这一概念，定义为一种随增龄而发生的骨骼肌退行性病理现象，表现为骨骼肌肌肉质量、体积及肌肉力量下降。
　　 近年来各方研究结果显示，Sarcopenia的发生发展与细胞凋亡密切相关，目前已知有三条主要的介导细胞凋亡的信号传导通路：线粒体介导的细胞凋亡信号通路；死亡受体因子介导的细胞凋亡信号通路以及内质网应激介导的细胞凋亡信号通路。线粒体损伤途径(内源性途径)和死亡受体活化途径(外源性途径)是介导细胞凋亡的两条经典途径，内质网应激启动的细胞凋亡途径是一种新的细胞凋亡途径。因此内质网应激介导的细胞凋亡信号通路在Sarcopenia发生发展过程中作用的阐明及围绕运动对其影响的探讨，将有助于我们了解伴随Sarcopenia发生的细胞凋亡机制，以期通过制定运动干预的方式来预防或者延缓Sarcopenia给老年人带来的影响。
　　 本文通过观察长期与短期耐力运动与抗阻运动对C57小鼠股四头肌横截面积的影响以及对股四头肌内GADD153/CHOP、ASK1/JNK及Caspase-12 mRNA表达的影响，旨在研究不同运动方式对内质网应激介导的细胞凋亡的干预作用。同时为选择延缓骨骼肌衰减的运动方案提供理论依据。
　　 方法：
　　 本实验选取了28只C57雄性小鼠作为研究对象，随机分为终身耐力运动组(LE)n=8、终身抗阻运动组(LR)n=8、老年耐力运动组(OE)n=4、老年抗阻运动组(OR)n=4及老年安静对照组(OC)n=4。研究样本采用跑台作为耐力运动模式，负重爬梯作为抗阻运动模式。终身运动组的训练时间为19个月，老年运动组的训练时间为4个月，安静对照组不参与训练。训练过程结束后采用HE染色观察小鼠股四头肌变化，并用RT-PCR仪器检测小鼠股四头肌内GADD153/CHOP、ASK1/JNK及Caspase-12 mRNA表达量，并进行数据整理分析。
　　 结果：
　　 1、经过光镜观察，对比各组样本股四头肌的横截面与骨骼肌纤维的密度发现，终身抗阻运动组与老年抗阻运动组骨骼肌的构型与其它各组相比保持的最为完好，与老年对照组相比，终身耐力运动组和老年耐力运动组的股四头肌横截面要大于老年对照组，且骨骼肌纤维的分布与老年对照组相比也更为紧凑。
　　 2、在各运动组与老年对照组股四头肌内GADD153/CHOP mRNA相对表达量的比较中，老年对照组股四头肌内GADD153/CHOP mRNA相对表达量明显高于各运动组，并且有显著性的差异(P<0.05)。此外终身耐力运动组、老年耐力运动组与老年抗阻运动组相比无显著性差异(P>0.05)。本次实验终身耐力运动组的GADD153/CHOP mRNA表达量最低，与其它运动组相比具有显著性差异(P<0.05)。
　　 3、在各运动组与老年对照组股四头肌内ASK1/JNK mRNA相对表达量的比较中，老年对照组股四头肌内ASK1/JNK mRNA相对表达量明显高于各运动组，并且有显著性的差异(P<0.05)。此外终身抗阻运动组、老年抗阻运动组的ASK1/JNK mRNA表达量比终身耐力运动组和老年耐力运动组低，且有显著性的差异(P<0.05)。终身抗阻运动组、老年抗阻运动组的ASK1/JNK mRNA表达量有显著性差异(P<0.05)，终身耐力运动组和老年耐力运动组ASK1/JNK mRNA表达量无显著性差异(P>0.05)。
　　 4、在各运动组与老年对照组股四头肌内Caspase-12 mRNA相对表达量的比较中，老年对照组股四头肌内ASK1/JNK mRNA相对表达量明显高于各运动组，并且具有显著性的差异(P<0.05)。在各运动组中，终身耐力运动组与终身抗阻运动组的Caspase-12 mRNA表达量明显低于老年耐力运动组与老年抗阻运动组，且具有显著性差异(P<0.05)。终身耐力运动组与终身抗阻运动组Caspase-12 mRNA表达量无显著性差异(P>0.05)，老年耐力运动组与老年抗阻运动组Caspase-12 mRNA表达量无显著性差异(P>0.05)。
　　 结论：
　　 1、HE染色实验结果提示在对抗骨骼肌衰老的过程中，抗阻运动是延缓骨骼肌衰老的首选运动方式。虽然耐力运动也在一定程度上延缓了Sarcopenia的发生，耐力运动的干预效果不如抗阻运动明显。各运动组的研究结果都取得了对抗骨骼肌衰减的作用效果，说明预定的运动模式对小鼠的细胞结构是有影响的。
　　 2、与老年对照组相比，耐力运动和抗阻运动均可以使小鼠股四头肌内GADD153/CHOP mRNA表达量显著降低，提示耐力运动与抗阻运动均可以抑制骨骼肌内GADD153/CHOP mRNA表达，且不受运动年限的影响。
　　 3、与老年对照组相比，耐力运动和抗阻运动可以有效的降低小鼠股四头肌内ASK1/JNK mRNA的表达，且具有显著性，说明耐力运动和抗阻运动均可以有效的抑制ASK1/JNK mRNA的表达，但综合比较，抗阻运动抑制 ASK1/JNK mRNA的表达的作用效果更为显著，说明抗阻运动在抵抗骨骼肌衰老方面意义重大。
　　 4、与老年对照组相比，耐力运动和抗阻运动均可以有效的降低小鼠股四头内Caspase-12 mRNA的表达，且具有显著性。提示耐力运动和抗阻运动均可以有效的抑制骨骼肌Caspase-12 mRNA的表达，但受运动年限的影响，运动年限越长，对骨骼肌内Caspase-12 mRNA表达的抑制作用越明显。