不同训练方式对大鼠腓肠肌p53和IL-6的影响

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  摘 要: 目的:探讨不同训练方式对大鼠腓肠肌p53和IL6的影响。方法:21只大鼠随机分为3 组,即安静组(C,n=7),耐力训练组(E,n=7),间歇性冲刺训练组(S,n=7)。耐力训 练组和间歇性冲刺训练组进行跑台训练8周;末次训练后24~48 h内,各组大鼠安静状态断 颈处死,取腓肠肌。采用Elisa法分别测定腓肠肌中p53和IL6水平。 结果:1) E组(P <0.05)和S组(P<0.01)腓肠肌p53蛋白表达显著低于C组。2) E,S组腓肠肌IL6表达与C 组相比无显著性差异。结论:冲刺训练和耐力训练对P53的表达产生下调作用,在一定程度 上可延缓骨骼肌衰老,同时间歇性运动效果更明显;而不同训练方式对IL6的表达并未见 有显著影响。
  关键词:运动;大鼠;P53;IL6;训练方式
  中图分类号:G804.7
  文献标识码:A
  文章编号 :1007-3612(2010)02-0056-03
  Effects of Different Exercise Modes on P53 and IL6 Expression
  of Gastrocnemius Muscle in Rats
  LIU Jingxia, QI Zhengtang, DING Shuzhe
  (College of Physical Education and Health, East China Normal Un iversity, Shanghai 200241, China)
  Abstract: Objective: To investigate the effects of different exercise modes on p 53 and IL6 in rats’ gastrocnemius muscle. Methods:Twentyone male SD rats a re
  randomly and equally divided into three groups: control group(C, n=7),enduran ce exercise group(E, n=7), and intermittent strenuous exercise group(S, n=7).
  The rats are sampled after 8week exercise training. Between 24h and 48h after
  t he last training, the rats are killed, gastrocnemius muscle are excised quickly
  for ELISA. Results: 1) The P53 expression of gastrocnemius muscle is downregulat ed significantly in E(p<0.05) and S(p<0.01) group; 2) The IL6 expres sion of g astrocnemius muscle has no significant change in E and S group. Conclusion: The
  effects of endurance mode and intermittent strenuous mode exercise on p53 can de lay aging of muscle; But the connection between the expression of IL6 and diff erent exercise modes is not clear yet.
  Key words: exercise training; rat; P53; IL6; exercise mode
  
  p53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因,在短短的十多年里,人们对p53基因 的认识经历了癌蛋白抗原,癌基因到抑癌基因的三个认识转变。p53在多个细胞信号途径中 起介导作用。这些途径最终可导致细胞周期停止、DNA修复、细胞老化、衰老和凋亡。p53蛋 白的DNA结合作用及反式激活作用还提示其参与细胞生长调控,p53监视基因组的完整性,如 有损伤,p53阻止DNA复制,以提供足够的时间使损伤DNA修复;如果修复失败,p53蛋白则引 发细胞凋亡[1]。最近的研究进展表明p53被激活后对线粒体产生一系列调节作用, 包括增加 线粒体DNA的结构稳定性、调节线粒体的呼吸功能,以及调控细胞有氧和无氧代谢路径的选 择等[2-4]。随着关于p53研究的深入,国外有许多关于p53亚型基因和基因治疗 运用到临 床的研究[5],而目前,在有关运动训练与骨骼肌中p53的相关研究在国内外还鲜有 报道。免 疫是机体抵御外界对机体入侵的一种自我保护机制。白介素( ILS)是一类细胞因子,已发现 有20 余种,其命名本意为介导白细胞和其他细胞之间相互作用的物质。目前已发现ILS具有 多种生物学功能,特别是IL-6,由于它在运动介导机能调节方面具有重要作用,因而被称为 运动因子(exercise factor)[6]。IL-6来源于多种细胞,具有免疫调节、防御作用 、抗肿 瘤效应,对某些恶性实体瘤、白血病及淋巴细胞株具有明显的抗增殖作用。运动应激可对免 疫机能产生影响,对于IL-6是否有明显影响,以及其在免疫系统和神经系统中的精确作用还 有待于进一步研究。[7]本研究观察不同运动训练方式下大鼠腓肠肌中p53和IL-6的 蛋白表达,以期了解p53和IL-6在骨骼肌运动适应过程中的作用,为关于p53和IL-6在体育方 面研究,提供一些理论依据。
  
  1 材料和方法
  1.1 实验动物
  清洁级Sprague-Dawley雄性大鼠21只,约5周龄,体重(132.6±8.6)g,由上海斯莱克实验 动物有限公司提供。实验动物生产许可证号:SCXK(沪)2007-0005。实验动物使用许可证 号:SYXK(沪)2004-0001。国家标准啮齿类动物常规饲料及垫料由上海斯莱克实验动物有 限公司提供,自由饮食,饲料供给量根据体重增长相应增加,每周更换垫料2~3次,环境温 度20~23℃,相对湿度50%~70%,自然光照。
  1.2 主要试剂和仪器 p53、IL-6酶联免疫试剂盒(美国ADL ),购自南京建成生物工程研究所。
  投稿日期:2009-08-15
  基金项目:上海市浦江人才计划 44038470;教育部新世纪人才支持计划
  790013P8。
  作者简介:刘静霞,在读硕士研究生,研究方向运动生物化学。
  酶标仪:Tecan Infinite M200型;离心机:Eppendorf 5804/R型。
  1.3 动物分组及运动方案
  21只大鼠在实验室适应性喂养一周,然后随机分为3组,即安静组(C,n=7)、耐力训 练组(E,n=7)、间歇性冲刺训练组(S,n=7)。耐力训练组和间歇性冲刺训练组进行跑台 训练8周(乔山跑台改装成动物跑台),训练时段为晚间18:30-22:00,周日停训一次,具体 执行方案如表1。
  表1 间歇性冲刺训练与耐力训练实施方案
  间歇性冲刺训练耐力训练起始速度13 m/min13 m/min持续时间与间歇加速至42 m/min:持续10 s,间歇30~60 s;
  重复训练:≥42 m/min,3次×3组,组间间歇3 min30 min (第1周)
  40 min (第2~4周)
  60 min (第5~8周)限速≥42 m/min≤16.7 m/min坡
  度0% (第1~2周)、5% (第3~4周)、10%(第5~8周)0% 1.4 取材
  8周训练结束后24 h,3组大鼠用10%水合氯醛麻醉(剂量为0.35 mL/100 g体重)后,在20 m in内将大鼠的后肢腓肠肌完整的取出,锡箔纸包裹后置于液氮中速冻,-70℃超低温冰箱保 存。
  1.5 胞浆蛋白的提取分离
  1) 配制匀浆介质:甘露醇210 mM,蔗糖70 mM,Tris-HCl 5 mM,EDTA 1 mM,PMSF 0.1 mM ,DTT 0.5 mM;2) 取50~100 mg腓肠肌组织放入小烧杯中,加入1 mL提前预冷的匀浆介质;3) 剪碎肌组织,尽量去除结缔组织、脂肪等;4) 电动匀浆,转速1 500~1 800 rpm,使组织匀浆化;5) 匀浆液倒入离心管①,1 300 g 4℃离心10 min;6) 吸取上清到离心管②,弃去沉淀(细胞核、结缔组织、大片细胞膜、未碎细胞);7) 将第6)步上清17 000 g 4℃离心15 min;8)吸取上清转入离心管③,即胞浆蛋白样品,用于ELISA分析。蛋白定量采用考马斯亮蓝法 。
  1.6 统计学方法
  各检测结果以X±S表示,用SPSS12.0软件进行方差分析,以P<0.05为差异显著性标 准,以P<0.01为差异非常显著性标准。
  
  2 结 果
  
  表2 不同训练方式对p53和IL-6的影响
  Groupn p53(ng/mg)IL-6(ng/mg)安静组(C)70.719±0.08341.361±5.901耐力组(E)70.540±0.130*40.771± 6.154冲刺组(S)70.493±0.071**48.357±17.913
  *P<0.05,与安静组(C)比较;**P<0.01,与安静组(C)比较。
  图1 不同训练方式对p53的影响 如表2、图1和图2所示,耐力组p53显著低于安静组(P<0.05);冲刺组p53非常显著地 低于安静组(P<0.01);IL-6在安静组、耐力组、冲刺组各组之间均无显著差异。
  图2 不同训练方式对IL-6的影响
  3 讨 论
  
  在p53基因敲除的大鼠的腓肠肌中,发现线粒体含量和PGC-1蛋白都比普通大鼠少。同时 ,在IMF线粒体中,p53的缺乏可伴随呼吸作用的减弱和ROS副产物的增加。有数据[8]显示,在有肌肉收缩的活动中,p53可引发线粒体的生物合成。殷松楼[9]等研究 分析了大鼠胸主 动 脉损伤后原癌基因c-myc,c-fos和抗癌基因p53表达情况,研究结果提示运动对纠正原癌基 因和抗癌基因表达失衡有作用。丁树哲[10]等人研究表明8周中等强度训练组大鼠 腓肠肌p5 3蛋白的相对表达量显著低于安静组,而大强度训练组大鼠腓肠肌p53蛋白的相对表达量显著 高于中等强度训练组。本研究结果表明,在8周的训练中,耐力组的p53蛋白的相对表达量显 著低于安静组,同时,冲刺组的p53的蛋白相对表达量非常显著的低于安静组。耐力组的p53 蛋白的相对表达量要显著低于安静组,说明这种耐力性训练对于p53蛋白的相对表达量是有 影响的。规律的耐力性训练可以增强心血管功能,增加肌肉代谢率和提高机体工作效率,机 体清除自由基的能力增加,而p53蛋白表达的下降,可能是运动导致肌肉DNA损害随训练适应 降低的另一个表现。间歇性冲刺组的运动强度要比耐力组的大,并且在每个组间有一个适当 的缓冲时间,大鼠表现为力竭。p53表现为更显著的下降,表明该运动方式对于p53蛋白表达 有更明显的影响。有研究称[11]运动量是影响骨骼肌细胞凋亡率的关键因素之一, 肌细胞凋 亡率在一定程度上随运动量的增加而升高,并且Ⅱ型肌纤维(快肌纤维)百分比高的骨骼肌在 大强度和中等强度跑台运动中更易发生细胞凋亡,运动后p53蛋白表达量增加。但是在本实 验中p53水平下降,可能因为运动量和上述研究相比标准不同,运动方式有一定差异。p53在 这两种训练方式中的下调,表明在这两种训练方式下某种程度上是延缓衰老。
  
  安静状态下,IL-6的表达量非常低,而运动会诱导骨骼肌IL-6表达上升,也是运动诱发 循环血中IL-6上升的主要原因。Penkowa等率先用免疫组化的方法证实了收缩肌IL-6的产生 主要源于肌纤维[12]。本研究中耐力组、冲刺组与安静组相比并没有显著性差异, 这说明不 同的运动强度和运动方式对IL-6的影响不大,但不能就此下定论。在关于IL-6与运动的研究 中,A Harvey等研究发现在急性运动中,可以发现骨骼肌中IL-6有显著上升[13]。 耐力运动 促进肌糖原含量升高,而肌糖原升高会明显抑制IL-6产生[6],可能会减弱IL-6对 运动的敏 感性。腓肠肌以Ⅱ型肌纤维为主,IL-6的表达增加,更倾向于短时间,大强度的运动方式 [1 5]。在本研究中,运动强度相对较大的冲刺组未见IL-6有显著的升高,可能是该运动强 度还 不足以引起IL-6表达的显著性变化。有研究者[15]称,IL-6存在“局部效应”和“ 全身效应 ”,认为局部IL-6的变化不明显,并不是因为运动对IL-6的表达没有影响,而是局部肌肉收 缩不需要释放大量IL-6促糖原分解。这也为本研究中的结果提供了另一种可能的解释。
  
  4 结 论
  
  本研究结果综合显示,冲刺训练和耐力训练对p53的表达产生下调作用,提示这两种运 动方式均在一定程度上可延缓骨骼肌衰老,同时间歇性运动效果更明显,而不同训练方式 对IL-6的表达并未见有显著影响。
  
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