骨骼肌线粒体ROS和PGC-1α在运动改善炎性衰老中的作用

发布时间：2017-03-17 07:00

  本文关键词：骨骼肌线粒体ROS和PGC-1α在运动改善炎性衰老中的作用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的：利用中等强度耐力训练干预的增龄小鼠模型,以及电刺激PGC-1α表达抑制的肌管细胞,观察ROS产生、线粒体功能和生物合成、IL-6及相关炎性因子的表达水平变化,研究线粒体质量控制体系与myokines生成的关联,以揭示骨骼肌线粒体影响机体功能的新模式,探讨骨骼肌线粒体ROS和PGC-1α调节IL-6产生及改善机体炎症水平的可能机制。方法：实验一,120只雄性C57BL/6小鼠,分为4月龄、8月龄和15月龄组,每个年龄段设对照组和耐力训练组,耐力训练组在到月龄前进行8周中等强度的耐力训练,提取骨骼肌及血清,检测线粒体呼吸功能和ROS产生水平,RT-PCR和Western-blot测定骨骼肌PGC-1α、IL-6、NF κB、Nrf2、TNF-α mRNA和蛋白,ELISA测定IL-6和TNF-α血清浓度；实验二,C2C12成肌细胞分化为肌管细胞后,采用电刺激和PGC-1α基因沉默两种方式进行干预,将细胞分为对照组、电刺激组、PGC-1α基因沉默组和PGC-1α基因沉默+电刺激组,进行细胞生长形态学观察、MDA氧化应激损伤测定、肌管呼吸功能及ROS检测、检测相关基因和蛋白。结果：1.增龄过程中,骨骼肌线粒体呼吸功能下降、线粒体ROS产生增加以及线粒体生物合成水平增高,IL-6和TNF-α表达增加；进行耐力训练干预后,线粒体呼吸功能改善,ROS水平降低,IL-6和TNF-α的基础水平较对照组表达明显降低。2.PGC-1α表达抑制后,肌管细胞呼吸功能降低、ROS产生增加,IL-6表达增加,电刺激+干扰组TNF-α表达水平最高,而IL-6表达低于电刺激组。结论：1.衰老伴随着的是线粒体功能降低、持续性高水平的ROS,以及PGC-1 a的表达减少,而运动可以带来一过性或低水平的ROS,以及改善PGC-1α的表达。2.PGC-1α既可以改善线粒体功能,增加线粒体生物合成,对抗衰老所致的高水平ROS,缓解NFκB的产生,进而减少基础水平的IL-6和TNF-α产生,达到抑制促炎反应的作用；PGC-1α又可以在转录水平促进Nrf2的表达,进而促进运动后IL-6的高水平表达,起到抑制TNF-α和抗炎的作用。
【关键词】：线粒体 PGC-1α 氧自由基 白细胞介素-6 骨骼肌
【学位授予单位】：北京体育大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：G804.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 1 前言12-14
• 2 文献综述14-32
• 2.1 IL-6的体内水平15-16
• 2.2 IL-6的来源16-17
• 2.3 IL-6的产生途径17-18
• 2.3.1 Ca~(2+)/NFAT17-18
• 2.3.2 p38 MAPK18
• 2.3.3 IL-6启动子18
• 2.4 IL-6分泌的调节18-23
• 2.4.1 糖原和葡萄糖19
• 2.4.2 线粒体和氧自由基19-22
• 2.4.3 PGC-1α22-23
• 2.4.4 其他23
• 2.5 IL-6的生物学作用23-28
• 2.5.1 IL-6的免疫调节作用24-26
• 2.5.2 IL-6与衰老26-27
• 2.5.3 IL-6与糖脂代谢27-28
• 2.6 IL-6作用的信号通路28-30
• 2.6.1 JAK信号通路29-30
• 2.6.2 AMP活化蛋白激酶信号通路30
• 2.7 其他myokines30-32
• 2.7.1 IL-1530
• 2.7.2 IL-830-31
• 2.7.3 脑源性神经营养因子(BDNF)31
• 2.7.4 纤维母细胞生长因子(FGF)2131
• 2.7.5 鸢尾素31-32
• 3 实验设计和研究方法32-58
• 3.1 动物实验32-49
• 3.1.1 实验对象和分组33
• 3.1.2 训练方案33-34
• 3.1.3 实验技术路线34
• 3.1.4 动物处理及取材34-35
• 3.1.5 线粒体呼吸功能测定35-40
• 3.1.6 实时荧光PCR检测骨骼肌相关基因40-45
• 3.1.7 Western-blot法检测骨骼肌相关蛋白45-47
• 3.1.8 ELISA法检测血清IL-6和TNF-α含量47-49
• 3.1.9 数据分析49
• 3.2 细胞实验49-58
• 3.2.1 实验对象和技术路线49-51
• 3.2.2 C2C12小鼠骨骼肌成肌细胞增殖与分化培养51-53
• 3.2.3 siRNA干预C2C12细胞53-57
• 3.2.4 电刺激干预57
• 3.2.5 荧光分光光度计检测ROS57
• 3.2.6 ATP生成量检测57
• 3.2.7 MDA氧化应激损伤检测57
• 3.2.8 肌管呼吸功能检测57-58
• 3.2.9 RT-PCR检测相关基因表达58
• 3.2.10 Western-Blotting检测相关蛋白58
• 3.2.11 数据分析58
• 4 实验结果58-86
• 4.1 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌相关指标的影响58-73
• 4.1.1 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌线粒体呼吸功能的影响59-62
• 4.1.2 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌线粒体膜电位的影响62
• 4.1.3 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌ROS生成速率的影响62-63
• 4.1.4 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌相关蛋白及mRNA表达的影响63-71
• 4.1.5 耐力训练对增龄小鼠血清IL-6含量的影响71-72
• 4.1.6 耐力训练对增龄小鼠血清TNF-α含量的影响72-73
• 4.2 电刺激对PGC-1α基因沉默肌管细胞相关指标的影响73-86
• 4.2.1 PGC-1α基因沉默效果鉴定73-77
• 4.2.2 肌管细胞ROS产生的变化77-78
• 4.2.3 肌管细胞ATP产生的变化78
• 4.2.4 培养液上清MDA含量检测78-79
• 4.2.5 肌管细胞呼吸功能检测79-80
• 4.2.6 肌管细胞相关蛋白及mRNA表达的变化80-86
• 5 讨论86-100
• 5.1 线粒体ROS与IL-686-91
• 5.1.1 增龄中线粒体ROS变化与IL-686-89
• 5.1.2 运动干预增龄线粒体ROS与IL-6分泌89-91
• 5.2 PGC-1α与IL-691-97
• 5.2.1 增龄中骨骼肌PGC-1α的变化92
• 5.2.2 运动干预增龄骨骼肌PGC-1α的变化92-93
• 5.2.3 骨骼肌PGC-1α与免疫调节93-94
• 5.2.4 PGC-1α介导IL-6分泌的调节方式94-96
• 5.2.5 NFKB和Nrf2对IL-6表达的调节96-97
• 5.3 IL-6的免疫调节作用97-99
• 5.4 小结99-100
• 6 结论100
• 7 展望100-102
• 致谢102-103
• 参考文献103-116
• 附录116-118
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果118

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