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目的:以自然饲养的老年SPF级Wistar大鼠为模型,用耐力运动和抗阻运动干预12周,探索不同运动类型干预对衰老大鼠心肌细胞自噬、凋亡和细胞周期调控信号通路的作用与机制,为运动干预老年心血管疾病的预防和康复提供参考或依据。方法:取30只6月龄的雄性大鼠,饲养至21月龄以建立自然衰老大鼠模型,随机分为老年对照组(Old control group,OC组)、老年耐力运动组(Old endurance exercise group,OE组)和老年抗阻运动组(Old resistance exercise group,OR组),每组10只;两种运动干预周期均为12周,其中OE组:给予大鼠10°坡度跑台耐力运动训练,5天/周,45 min/天(跑速为15 m/min);OR组:给予大鼠尾部负重爬梯抗阻训练,5天/周,2组/次,每组重复3次,组内休息1 min,组间休息2 min。末次运动干预24小时后,取心肌组织样本,HE染色观察大鼠心肌形态学变化,TUNEL染色考察心肌细胞凋亡情况。Western Blot用于检测大鼠心肌细胞中相关蛋白的表达情况。另取同品系6月龄大鼠8只,作为青年对照组(Youth control group,YC组)。结果:1.HE染色:与YC组相比,OC组大鼠心肌细胞排列紊乱,细胞边界不清晰,心肌间质细胞明显增多。OE组与OR组大鼠的心肌细胞相对于OC组大鼠排列更加有序、细胞的边界相对明显、心肌间质细胞也有所减少。2.TUNEL染色:与YC组相比,OC组大鼠心肌中阳性细胞数极显著性增多(p<0.001);与OC组相比,OE组与OR组大鼠心肌中阳性细胞凋亡率极大地降低(p<0.001),运动组之间的比较,OR组大鼠心肌中阳性细胞数较OE组大鼠明显减少(p<0.05)。3.IGF-1R/PI3K/Akt/mTOR蛋白表达水平:与YC组相比,OC组大鼠心肌的IGF-1R、PI3K和p-Akt/Akt,显示老年大鼠心肌激活IGF-1/PI3K/Akt/mTOR信号通路水平低于青年组。然而与OC组相比,OE组大鼠心肌的IGF-1R和PI3K的表达量极显著性上调(p<0.001)、p-Akt/Akt表达量极显著性下调(p<0.001),p-mTOR/mTOR的表达量显著性下调(p<0.05);同时,与OC组相比,OR组大鼠心肌的IGF-1R和PI3K的表达量极显著性上调(p<0.001),p-Akt/Akt表达量极显著性上调(p<0.001)。最后相比OE组,OR组大鼠心肌的IGF-1R表达量非常显著性下调(p<0.01),PI3K的表达量显著性上调(p<0.05),p-Akt/Akt表达量极显著性上调(p<0.001),结果说明耐力运动与抗阻运动都可改善老年大鼠心肌IGF-1/PI3K/Akt/mTOR信号通路水平的低下,而且对比两种运动,耐运动较抗阻运动激活IGF-1R/PI3K/Akt/mTOR信号通路水平比较大。4.自噬相关蛋白表达水平:与YC组相比,OC组大鼠心肌LC3-II/LC-I的比值极显著性下降(p<0.001),p62表达量极显著性上升(p<0.001),显示老年大鼠心肌的自噬水平低于青年组。然而与OC组相比,OE组大鼠心肌LC3-II/LC-I的比值极显著性增加(p<0.001),p62表达量显著性减少(p<0.05);同时,与OC组相比,OR组大鼠心肌LC3-II/LC3-I比值非常显著性增加(p<0.01)。最后与OE组相比,OR组大鼠心肌LC3-II/LC3-I比值非常显著性下降(p<0.01),p62表达量非常显著性上升(p<0.01),结果说明耐力运动与抗阻运动都能改善老年大鼠心肌自噬水平低下的状态,但对比两种运动,耐力运动激活自噬水平的能力强于抗阻运动。5.凋亡相关蛋白表达水平:与YC组相比,OC组大鼠心肌的Bcl-2表达量极显著性下降(p<0.001),Bax、Caspase-9和Cleaved-Caspase-3的表达量都极显著性上升(p<0.001),FasL的表达量显著性上升(p<0.05),Caspase-8的表达量极显著性上升(p<0.001),显示老年大鼠心肌的抗凋亡能力低于青年组,而老年大鼠心肌的内源性与外源凋亡水平明显高于青年组。然而与OC组相比,OE组大鼠心肌的Bcl-2表达量极显著性增加(p<0.001),Bax的表达量显著性下降(p<0.05),FasL和Caspase-8表达量极显著性下降(p<0.001),Cleaved-Caspase-3的表达量非常显著性下降(p<0.01);OR组大鼠心肌的Bcl-2表达量显著性增加(p<0.05),Caspase-9的表达量极显著性下降(p<0.001),FasL、Caspase-8和Cleaved-Caspase-3表达量极显著性下降(p<0.001)。对比OE组与OR组,OE组大鼠心肌的Bcl-2表达量显著性增多(p<0.05),Caspase-9和Caspase-8的表达量极显著性增多(p<0.001),结果说明耐力运动与抗阻运动都能降低老年大鼠心肌凋亡水平,提高抗凋亡能力,结合TUNEL染色凋亡率对比两种运动,抗阻运动的抗凋亡能力强于耐力运动。6.细胞周期相关蛋白表达水平:与YC组相比,OC组大鼠心肌的CyclinD1、CDK4和p-Rb/Rb的表达量极显著性下降(p<0.001),p21的表达量极显著性上升(p<0.001),显示老年大鼠心肌周期调控能力低于青年组。然而与OC组相比,OE组大鼠心肌的CyclinD1的表达量极显著性上调(p<0.001),CDK4的表达量非常显著性上调(p<0.01),p21的表达量极显著性下调(p<0.001),p-Rb/Rb的表达量极显著性上调(p<0.001)。同时,与OC组相比,OR组大鼠心肌的CDK4的表达量极显著性上调(p<0.001),p21的表达量极显著性上调(p<0.001),p-Rb/Rb的表达量极显著性上调(p<0.001)。最后相比OE组,OR组大鼠心肌的CyclinD1的表达量极显著性下调(p<0.001),p21的表达量极显著性上调(p<0.001),p-Rb/Rb的表达量极显著性上调(p<0.001),结果说明耐力运动与抗阻运动都可提高老年大鼠心肌周期调控能力,对比两种运动,抗阻运动调控老年大鼠心肌周期调控能力也强于耐力运动。结论:运动通过促进IGF-1/PI3K/Akt/mTOR信号通路激活自噬和细胞进程、以抑制凋亡机制,改善老年大鼠心肌细胞紊乱形态及不规整细胞排列,降低老年大鼠心肌细胞的凋亡。