论文部分内容阅读
迄今肥胖已成为常见代谢性疾病之一,肥胖发生率逐年攀升、发展趋势低龄化。肥胖机体严重影响其活动水平、胰岛素敏感性等,另心血管疾发病风险也会相应增加,因此如何防治肥胖成为医疗、卫生及体育科学等领域共同关注的问题。运动能够加速体内能量代谢速率,改善机体的新陈代谢,促进组织结构的适应性改变,对代谢性疾病的防治具有重要作用。大量研究表明,有氧耐力运动能够增加体内脂肪酸氧化以及胰岛素敏感性水平,是肥胖、Ⅱ型糖尿病、癌症等代谢性疾病简而有效的防治措施。这些能量代谢的外在反应必然与机体“能量工厂”即线粒体的生理功能和内在变化密切相关。线粒体自噬(Mitophagy)是一种典型的选择性细胞巨自噬,指在活性氧、营养缺乏、细胞衰老等因素刺激下,细胞内的线粒体出现去极化损伤或多余堆积,这些线粒体被特异性包裹进入自噬体中并与溶酶体融合,最终完成损伤或过剩线粒体的降解,以维持细胞内环境稳定。由此,线粒体自噬与线粒体动态变化、线粒体生物发生一样在维持线粒体正常数量及功能方面发挥重要作用,直接参与线粒体质量控制(Mitochondria Mass Control, MQC)。在帕金森病、高脂血症等代谢性疾病及神经退行性病变患者中发现线粒体自噬发生异常,因此对线粒体自噬发生及调控机制的研究对丰富MQC理论具有重要意义,而目前对线粒体自噬的研究主要集中于神经病理生理学,在帕金森病与网织红细胞成熟过程中PINK1/Parkin. NIX/BNIP3信号可能参与其中,而关于运动及膳食干预对线粒体自噬的影响及影响机制的研究成果甚少。本文通过运动、膳食的干预及构建营养性肥胖小鼠模型对线粒体自噬相关机制进行探究,旨为线粒体自噬发生机制及其病理生理学应用提供理论与数据支持。目的：本文通过对8周龄ICR小鼠6周进行跑台耐力运动及高脂膳食干预,同时构建营养性肥胖小鼠模型并对其进行相应饮食改善及跑台耐力运动干预,探究骨骼肌线粒体自噬发生的机制及运动、高脂膳食对其的影响及影响机制。方法：8周龄ICR小鼠18只,随机分为对照组C、耐力运动组E、高脂膳食组H,每组6只,运动组E进行6周跑台耐力训练,40min/d,6次／周,跑台速度按周递增即15、22、27、31、35.38m/min;另构建营养性肥胖小鼠模型,即4周龄ICR小鼠72只,随机分为高脂膳食对照组HC(12只)、高脂膳食组HO(60只),安静喂养4周,实时监测小鼠体重变化,4周后筛选高脂膳食组小鼠体重、LEE指数增加最多的约1/3即18只,作为营养性肥胖实验组HO,其余小鼠弃用；后从HC、HO组各随机处死6只为营养性肥胖模型提供形态及血液指标支持；建模成功后,HO组剩余12只小鼠随机分为普通膳食组HN、普通膳食及运动干预组HE,每组6只,HC组剩余6只即为高脂膳食对照组HC；运动组HE进行5周跑台耐力训练,40min/d,6次／周,跑台速度按周递增即15、22、27、31、35m/min。结果：1)与C组相比,H组小鼠自第四周起体重显著增加(p<0.05),E组小鼠体重呈降低趋势,但差异不具显著性(p>0.05)；实验干预一周后,HE组小鼠体重增量仍然保持较高水平,与HC、HN组小鼠相比较差异具有显著性(p<0.05),至第二周小鼠体重增长水平显著下降(p<0.05),在第三周HN、HE小鼠体重变化水平基本与HC组持平,甚至在第五周HE组小鼠部分出现体重零增长或减重现象。2)与C组相比,E组小鼠线粒体RCC与CS活性运动后均有不同程度增加,其中Ⅱ、Ⅱ+Ⅲ、Ⅳ、CS活性增加均有统计学意义(p<0.05)；H组小鼠Ⅱ活性显著高于C、E组(p<0.05),其他RCC与CS活性显著低于E组(p<0.05),而与对照组相比无差别；C、E、H组小鼠mt1000相对含量无差异(p>0.05)；与HC组相比,HN、HE组小鼠线粒体膜电位均发生显著降低(p<0.05),mt1000含量骤增(p<0.05),而耐力运动使HE组mtDNA含量相对低于HN组,但差异不具显著性(p>0.05)。3)与C组相比,E组ULK1、BECN1、 LC3、p62、BNIP3、NIX、PINK1、PARK2mRNA均呈上升趋势,其中ULK1、 PINK1、PARK2mRNA相对含量的增加具有统计学意义(p<0.05)；H组小鼠ULK1、LC3、PINKlmRNA表达显著低于C组(p<0.05),而BECN1、BNIP3、PARK2mRNA含量显著低于C组(p<0.05)；但WB结果显示,与C组相比,H组小鼠LC3b、NIX、PINK1、Parkin蛋白表达均显著增加(p<0.05)；与HC组小鼠相比,HN、HE组小鼠ULK1、BECN1、LC3、p62、BNIP3、NIX、PARK2mRNA表达均显著增加(p<0.05), PINKlmRNA表达下调(p<0.05),与HN组相比,HE组ULKlmRNA表达显著增加(19<0.05),BECN1、 LC3、PINKlmRNA含量降低；WB结果显示,与HC组相比,HN组小鼠LC3b、NIX、蛋白表达均显著增加(p<0.05),而耐力运动使HE组LC3b、P62、NIX、PINK1、PARK2蛋白含量与HN组相比呈下降趋势,其中Parkin的变化具有统计学意义。结论：1)NIX/BNIP3、PINK1/Parkin信号通路参与了运动对骨骼肌线粒体自噬的促进作用；2)高脂膳食可导致小鼠骨骼肌NIXI/BNIP3、PINK1/Parkin途径依赖的线粒体自噬途径异常,而耐力训练可改善由高脂膳食引起的机体线粒体自噬异常现象。推论：1)运动对线粒体质量控制的影响,不仅与线粒体生物发生、线粒体动态变化有关,还与线粒体自噬有关；2)高脂膳食并不一定作用于细胞自噬／线粒体自噬的生物应答机制,还可能通过阻滞自噬体内容物的降解过程影响细胞正常生理功能。