跑台、爬梯运动对SAMP8小鼠心肌线粒体功能和mtDNA缺失的影响

摘要

研究目的:衰老(又称老化),是一种非常复杂的生物化学过程,是机体随着年龄的增长,身体功能下降及生理紊乱的综合表现。近些年,人们尤其关注随着年龄增长,肌肉质量(数量和体积)与肌肉力量的下降。Sarcopenia来自于一个希腊合成词,国外学者主要用来描述肌肉力量和质量随年龄的增加而下降的现象。目前国内对Sarcopenia的研究大多局限在骨骼肌方面,对心肌Sarcopenia的研究甚少,所以为了延缓衰老和Sarcopenia的发生,提高老年人的生活质量,我们非常有必要弄清其机制,以寻求更为有效的预防和治疗方法。本论文通过观察两种不同训练方式对SAMP8小鼠心肌线粒体复合物活性及mtDNA缺失的影响,以探讨运动训练对延缓衰老的效果,为指导人们科学、合理地进行体育锻炼提供实验依据,对研究延缓心肌Sarcopenia的发生提供参考。
　　研究方法:健康雄性SAMP8小鼠36只,根据年龄和运动类型,分为3月龄跑台运动组(3ME)、3月龄爬梯运动组(3MR)、3月龄安静组(3MC)和6月龄跑台运动组(6ME)、6月龄爬梯运动组(6MR)、6月龄安静组(6MC),每6只为一组。3ME和6ME组进行跑台训练,周一至周五下午进行训练,每天训练半小时,连续运动8周。3MR和6MR组进行负重爬梯训练,第一周以小鼠身体的50％进行负重,每周逐渐递增,最终负重达到小鼠体重100%;最后一次训练24h后,对SAMP8小鼠进行断头处死,取小鼠心肌组织于-80℃保存。用聚合酶链反应技术(PCR)检测mtDNA的缺失,用紫外分光光度法检测复合物Ⅰ和复合物Ⅲ的活性,用极谱法检测复合物Ⅳ的活性。用图形处理软件IPP和数据处理软件EXCEL对所得结果进行统计学分析。
　　研究结果:(1)对3月龄和6月龄SAMP8小鼠的研究表明,跑台运动组和爬梯运动组心肌线粒体复合物Ⅰ活性均较安静组显著性升高,且爬梯运动组比跑台运动组升高更为明显;相对于3月龄小鼠,6月龄小鼠其不同运动方式之间心肌线粒体复合物Ⅰ活性差异不明显。(2)运动对不同年龄SAMP8小鼠心肌线粒体复合物Ⅲ的活性显著高于安静对照组,且不同年龄组中跑台和爬梯运动对其复合物活性Ⅲ升高趋势相差不大。(3)相对于安静对照组而言,3月龄和6月龄爬梯运动组心肌线粒体复合物Ⅳ活性升高比跑台运动组更明显,而不同月龄运动组进行比较,6月龄心肌线粒体复合物Ⅳ活性明显高于3月龄对应运动组。(4)对SAMP8心肌mtDNA缺失率的研究表明,3月龄跑台运动组和爬梯运动组均较安静对照组极显著性降低;而3月龄爬梯运动组与跑台运动组比较差异不明显;6月龄跑台运动组和爬梯运动组较安静组显著性降低;且6月龄爬梯运动组较跑台运动组显著性降低。
　　结论:(1)6月龄SAMP8小鼠心肌线粒体复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的活性明显低于对应的3月龄小鼠,6月龄小鼠心肌mtDNA的缺失率明显高于3月龄组。说明了该SAMP8小鼠其年龄与线粒体功能减弱程度呈正相关性,这与早前的报道一致。(2)对于3月龄的小鼠,可以得出两种运动组均一定程度上使线粒体的功能发生的变化,且影响程度相当,暗示了跑台运动和爬梯运动对心肌Sarcopenia的发生有抑制作用;而对于6月龄的小鼠,两种运动以后小鼠线粒体功能有了明显变化,且程度相当明显,这说明了不同运动在年老小鼠中对心肌线粒体功能的保护是有差异的,暗示了跑台耐力训练和爬梯运动对减慢SAMP8小鼠心肌mtDNA缺失可能存在不同的机制,而且这种机制在年老的个体内表现更为突出。

目录

摘要

Abstract

第一部分 文献综述

1 前言

2 线粒体结构和功能

2.1 线粒体概述

2.2 线粒体DNA(mtDNA)

2.3 衰老与线粒体DNA突变/缺失

2.4 衰老线粒体DNA损伤

3 线粒体ETC复合物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)结构和功能

3.1 复合物Ⅰ

3.2 复合物Ⅱ

3.3 复合物Ⅲ

3.4 复合物Ⅳ

4 运动对氧自由基的影响

5 衰老与线粒体成分的改变

5.1 蛋白质的改变

5.2 线粒体脂类的衰变

6 运动和衰老与线粒体功能

第二部分 实验部分

1 前言

2 实验材料和方法

2.1 实验对象与分组

2.2 运动方案

2.3 实验样本采集

2.4 主要试剂和仪器

2.5 指标测定

2.6 统计学分析

3 实验结果

3.1 跑台和爬梯训练对心肌线粒体复合物Ⅰ的影响

3.2 跑台和爬梯训练对心肌线粒体复合物Ⅲ的影响

3.3 跑台和爬梯训练对心肌线粒体复合物Ⅳ的影响

3.4 跑台运动和爬梯训练对3月龄小鼠心肌mtDNA缺失的影响

3.5 跑台运动和爬梯训练对6月龄小鼠心肌mtDNA缺失的影响

5 分析讨论

5.1 衰老对线粒体功能的影响

5.2 衰老对线粒体DNA的影响

5.3 跑台和爬梯运动对线粒体功能的影响

5.4 跑台和爬梯运动对线粒体DNA的影响

6 结论

7 展望

附录:缩略词中英文对照

参考文献

致谢