一次大负荷离心运动后骨骼肌线粒体分裂的机制及针刺干预研究

发布时间：2020-04-18 21:06

【摘要】：目的:通过观察一次性大负荷运动后大鼠骨骼肌线粒体分裂指标的变化情况,明确运动后不同时相下线粒体分裂现象及其分子机制,并探讨针刺干预对大负荷运动后骨骼肌线粒体分裂的影响。方法:雄性SD大鼠进行随机分组,为安静对照组(C,n=8)、单纯针刺组(A,n=56)、单纯运动组(E,n=56)和运动针刺组(EA,n=56),E、EA组进行一次性下坡跑离心运动,A、EA组进行针刺干预。A、E、EA等组又按干预后取材的时相点划分为0h、2h、6h、12h、24h、48h、72h等时相组。使用ELISA方法测定线粒体功能指标SQR的活性和线粒体损伤指标Cyt-c的含量,应用荧光酶标技术检测探针JC-1的荧光比值,通过透射电镜观察骨骼肌线粒体片段化现象,采用免疫荧光双标检测线粒体标记蛋白TOMM20和线粒体分裂蛋白DRP1的共定位,利用Western Blot方法检测细胞、胞浆、线粒体中DRP1和线粒体分裂机制中关键蛋白FUNDC1的表达,通过免疫共沉淀分别检测FUNDC1与OPA1、CNX、DRP1等线粒体分裂机制相关蛋白的结合作用。实验数据采用双因素方差和单因素方差进行统计分析。结果:(1)一次大负荷运动后骨骼肌线粒体SQR的活性整体下降,透射电镜下线粒体出现片段化现象,TOMM20/DRP1的共定位以及线粒体中DRP1的蛋白量明显升高(P0.05),均在12h达到峰值且显著高于安静组(P0.01)。(2)一次大负荷运动后骨骼肌细胞中DRP1表达未有明显的变化(P0.05),胞浆中DRP1的变化与线粒体中的趋势近似相反,FUNDC1在骨骼肌细胞中未出现显著性的变化(P0.05),FUNDC1与OPA1、CNX、DRP1等蛋白出现结合,并分别在安静状态、运动后2h、运动后12h达到峰值且显著高于其他时相(P0.05)。(3)运动后进行针刺干预,胞浆中Cyt-c的含量明显下降(P0.01),JC-1荧光比值显著升高(P0.01),线粒体的片段化现象减少,TOMM20/DRP1的共定位百分数、线粒体DRP1的蛋白量、FUNDC1/DRP1的结合百分比等都显著降低(P0.05),运动后线粒体SQR活性提高。结论:(1)一次大负荷运动可导致骨骼肌线粒体分布和结构发生异常,且线粒体功能下降,出现分裂现象,分裂程度在运动后12h达到峰值并持续到24h,之后逐渐恢复。(2)一次大负荷运动诱导大鼠骨骼肌线粒体分裂的机制为:正常状态下蛋白FUNDC1与OPA1相互结合,运动后FUNDC1与OPA1开始分离,转而与CNX进行结合,之后两者结合能力下降,FUNDC1逐渐与DRP1结合,并聚集DRP1到线粒体上,导致分裂发生。(3)运动后针刺明显降低线粒体的损伤情况,减轻大负荷运动对线粒体的损伤,并通过FUNDC1抑制线粒体分裂,在一定程度上促进了线粒体功能的恢复。
【图文】：

示意图,线粒体,示意图,自噬

线粒体变化示意图

动态示意图,线粒体

来精确调控，相互作用，共同实现线粒体结构稳定，这两种类型的蛋白具有GTPases结构，其分子量也集中在70kd~100kd范围之内，对于维持线粒体结构正常具有重要意义，而异常表达则导致线粒体结构出现过于分裂或是过于延长现象（见图2）。研究发现，调控线粒体分裂的蛋白较多，在细胞生物学上已经鉴定出的主要由两大类共同完成线粒体的分裂过程，第一类位于线粒体外膜上的Fis1、Mff、MiD49、MiD51等蛋白，第二类位于胞浆中，作为Dynamin的同功型蛋白，，是线粒体分裂的核心蛋白DRP1[50]，可以实现线粒体的剪切作用。图2 线粒体动态示意图[49]2.1.2 线粒体分裂的相关蛋白线粒体分裂过程中位于线粒体膜上Fis1、Mff、MiD49、MiD51等蛋白与DRP1共同介导了线粒体分裂，但是Fis1、MiD49、MiD51等蛋白所起到的作用还具有较高争议[51,52]。Fis1蛋白位于线粒体外膜上，研究发现，敲弱Fis1会引起线粒体出现长管状的形态结构[53-55]
【学位授予单位】：北京体育大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：G804.2

【参考文献】