运动对Sarcopenia关联的抗氧化能力及线粒体介导的细胞凋亡信号通路的影响

摘要

常言道“人老先从腿开始”。腿部衰老的主要表现之一就是Sarcopenia现象。Sarcopenia是一种以肌肉质量和力量下降为主要特征的增龄性机能退化征。人类步入40岁以后，骨骼肌会以每年1％的速率递减，并在75岁左右表现更为突出。Sarcopenia的发生与蛋白代谢失衡、缺乏运动等密切相关，它不仅会严重影响肌肉力量与运动能力，而且还会导致老年人摔倒乃至骨折。目前世界范围内不少发达国家人口老龄化问题已经突显，由其所带来的健康成本将相当巨大。近年来的研究显示，运动能够在一定程度上促进骨骼肌正常功能的维持，进而对Sarcopenia的发生发展起到一定的延缓或抑制作用。研究目的本研究选用快速老化小鼠(SAMP8)作为研究对象，分别采用不同时间(8周和21周)的爬梯、跑台运动对不同月龄SAMP8小鼠进行运动干预，重点观察SAMP8小鼠骨骼肌(腓肠肌和胫骨前肌)中Sarcopenia关联的抗氧化能力以及线粒体介导的细胞凋亡信号通路的变化情况，以期在抗氧化防御以及细胞凋亡两个层面上探索Sarcopenia发生的可能归因，为运动延缓Sarcopenia的可能机制提供一些参考，并最终围绕“人老先从腿开始”这一常见现象，提出“增健需从脚下行”的应对理念。研究方法本研究选择不同月龄的雄性SAMP8小鼠为实验对象，利用SAMP8小鼠的快速老化特点建立衰老动物模型，选择爬梯运动和跑台运动作为运动干预方式，分别对3月龄、4月龄和6月龄SAMP8小鼠进行8周、21周和8周的运动干预。通过紫外可见分光光度法对腓肠肌与胫骨前肌中抗氧化能力相关指标(T-AOC、总SOD、CAT、MDA)进行检测，并采用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-timePCR)法对腓肠肌与胫骨前肌中Sarcopenia关联的Caspase依赖性与Caspase非依赖性细胞凋亡信号通路中关键基因及部分凋亡调节基因进行检测。研究结果本研究的结果显示：1)老年安静组SAMP8小鼠腓肠肌和胫骨前肌均已表现出Sarcopenia征状，且除21周爬梯运动组(LR组)较8周爬梯运动组(SR组)体重有所上升外，其余各组小鼠体重变化未见显著性差异；2)随衰老进程两种骨骼肌的抗氧化能力表现出的变化不同，其中腓肠肌抗氧化能力有所下调，而胫骨前肌抗氧化能力有所上调；两种骨骼肌中凋亡调节基因均倾向于保护衰老骨骼肌，尽管如此，在氧化应激胁迫下腓肠肌和胫骨前肌凋亡可能仍成为主流趋势，并最终经Caspase-3上调来促成凋亡；3) 8周爬梯、跑台运动对青年组SAMP8小鼠腓肠肌和胫骨前肌抗氧化能力的影响存在较大差异，说明骨骼肌中抗氧化能力对不同运动干预方式和不同肌纤维类型的适应不同；爬梯运动可能通过Caspase依赖性细胞凋亡途径弱化腓肠肌和胫骨前肌细胞凋亡的趋势，而跑台运动倾向于上调AIF而经Caspase非依赖性细胞凋亡途径促进腓肠肌和胫骨前肌趋向凋亡；4) 8周爬梯、跑台运动均能够上调老年组SAMP8小鼠腓肠肌和胫骨前肌抗氧化酶的活性，只是对两种肌肉类型中非酶类抗氧化防御体系的影响可能存在一定差异，使得总抗氧化能力存在异向性变化，从而导致了两种运动干预后腓肠肌中氧化损伤增加，而在胫骨前肌中氧化损伤的表现存在运动方式的选择性差异。尽管如此，8周爬梯、跑台运动仍然通过抑制Caspase依赖性与非依赖性细胞凋亡途径，在很大程度上弱化了衰老骨骼肌走向凋亡的趋势；5) 21周的爬梯、跑台运动仍然对老年组SAMP8小鼠腓肠肌和胫骨前肌中抗氧化酶活性具有上调作用，但是总抗氧化能力却依然呈现下降趋势，使得两种运动干预后胫骨前肌中氧化损伤增加，而在腓肠肌中氧化损伤则出现运动方式的选择性差异；尽管如此，跑台运动对腓肠肌和胫骨前肌以及爬梯运动对胫骨前肌仍然起到了弱化细胞凋亡趋势的作用，只是爬梯运动对老年腓肠肌却具有促进凋亡的趋势，且这种促进作用可能通过Caspase依赖性与AIF介导的Caspase非依赖性两条途径协同完成；6) 21周爬梯、跑台运动与8周爬梯、跑台运动相比，老年组腓肠肌和胫骨前肌中抗氧化能力、细胞凋亡信号通路中的基因以及调节基因的表达未完全表现出随干预时间延长的一致性递进变化。6．1．2结论1) SAMP8小鼠(腓肠肌和胫骨前肌)可作为研究Sarcopenia的动物模型；2)抗氧化酶类对不同年龄、不同肌肉类型以及不同运动方式干预的运动适应表现不同；3)对青年组骨骼肌而言，8周爬梯运动倾向于经Caspase-3下调而弱化细胞凋亡的趋势，而8周跑台运动则可能经AIF上调而促进细胞凋亡；4) 8周爬梯、跑台运动干预后，老年组腓肠肌和胫骨前肌均倾向于弱化细胞凋亡的趋势；5) 21周爬梯、跑台运动干预后，老年组骨骼肌仍基本具有弱化细胞凋亡的潜能，只是爬梯运动对衰老腓肠肌凋亡的弱化作用会转而呈现为促进作用；6) 21周爬梯、跑台运动较8周爬梯、跑台运动，老年组腓肠肌和胫骨前肌并未完全表现出随干预时间延长的一致性递进弱化凋亡作用。总之，爬梯、跑台运动对Sarcopenia关联的骨骼肌抗氧化能力以及细胞凋亡信号通路的影响在青年和老年SAMP8小鼠中还是存在一定的差异。然而，不管是促进还是抑制，都是骨骼肌细胞“生存竞争”后适应性的结果。

目录

摘要

Abstract

缩略词

第一篇 文献综述

1.Sarcopenia概述

2.Sarcopenia发生的机制

3.Sarcopenia的健康成本及其应对策略

4.Sarcopenia相关的细胞凋亡信号通路

5.运动对Sarcopenia相关的线粒体介导的细胞凋亡信号通路的影响

6.小结

第二篇 动物实验

§1 SAMP8小鼠体重的增龄变化及Sarcopenia的初步鉴定

1.材料与方法

2.实验结果

3.分析与讨论

4.小结

§2 运动对Sarcopenia小鼠骨骼肌抗氧化能力的影响

1.材料与方法

2.实验结果

3.分析与讨论

4.小结

§3 运动对Sarcopenia关联的线粒体介导的Caspase依赖性细胞凋亡信号通路的影响

1.材料与方法

2.实验结果

3.分析与讨论

4.小结

§4 运动对Sarcopenia关联的线粒体介导的Caspase非依赖性细胞凋亡信号通路的影响

1.材料与方法

2.实验结果

3.分析与讨论

4.小结

§5 运动对Sarcopenia关联的线粒体介导的细胞凋亡信号通路中调节基因的影响

1.材料与方法

2.实验结果

3.分析与讨论

4.小结

§6总结与展望

附录

参考文献

致谢