不同运动预适应方案对力竭大鼠心肌线粒体生物发生、融合分裂及呼吸功能的影响

发布时间：2020-07-15 20:44

【摘要】：目的:研究不同强度运动预适应(EP)方案对力竭大鼠线粒体生物发生、融合分裂以及呼吸功能完整性的保护作用之间的差异性。探讨EP对力竭大鼠心肌组织中过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(PGC-1α)与其下游的核呼吸因子1和2(NRF1和NRF2)、线粒体转录因子A(TFAM)以及线粒体动力相关蛋白1(DRP1)和线粒体融合蛋白2(MFN2)表达量的影响,并观察对其线粒体呼吸功能的干预作用。方法:1.将60只健康雄性SD大鼠,随机分为对照组(C组)、力竭组(EE组)、低强度运动预适应+力竭组(LEP+EE组)、中强度运动预适应+力竭组(MEP+EE组)、高强度运动预适应+力竭组(HEP+EE组),每组12只。除C组外,其余各组参照Bedford的跑台运动标准,通过间歇跑台运动建立运动预适应动物模型。运动速度为30-36m/min,运动时间96min,坡度为3-6°。在96min的运动过程中,每运动12min,休息30min,反复3次。LEP+EE组跑台坡度为3°,速度为30m/min,相当于40%~50%VO_2max;MEP+EE组跑台坡度为6°,速度为32m/min,相当于65%~75%VO_2max;HEP+EE组跑台坡度为6°,速度为36m/min,相当于90%~95%VO_2max。每周运动5天,共运动8周。除C组外的其他组造模完成后进行一次性力竭运动。C组直接取材,其余各组在力竭后30分钟取材。力竭判断标准:大鼠连续10次以上滞留在跑道的后段,光电声刺激无效。2.采用酶联免疫(ELISA)方法检测各组大鼠血清中肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌钙蛋白(cTn-I)的含量。3.将大鼠左心室心肌标本取材处理后,应用原位法测定线粒体呼吸链复合物I、II、IV的呼吸速率。4.采用Western Blot法测定大鼠心肌组织中PGC-1α、TFAM、NRF1、NRF2、MFN2、DRP1蛋白的表达水平。结果:1.大鼠血清生化指标比较。与C组相比,除MEP+EE组的CK-MB外,其余各组的生化指标均升高(P0.05)。与EE组相比,运动预适应组的生化指标均较低(P0.05)。与LEP+EE组相比,MEP+EE组血清生化指标均较低(P0.05)。与MEP+EE组相比,HEP+EE组CK-MB指标升高(P0.05)。2.各组大鼠心肌线粒体呼吸复合物呼吸速率的比较结果。与C组相比,除MEP+EE组复合物I的RCR与复合物II的呼吸速率外,其余各组的线粒体呼吸复合物呼吸速率均降低(P0.05)。与EE组相比,除LEP+EE组复合物II、IV和HEP+EE组复合物II的呼吸速率,其余各组呼吸速率均高于EE组(P0.05)。与LEP+EE组相比,MEP+EE组的线粒体呼吸复合物I、II、IV态3呼吸速率及复合物I的RCR值均较高(P0.05)。与MEP+EE组相比,HEP+EE组复合物I、IV态3呼吸速率及复合物I的RCR值较低(P0.05)。3.各组大鼠心肌中PGC-1α、TFAM、NRF1、NRF2、MFN2表达的比较。与C组相比,其余各组大鼠心肌蛋白表达量均显著下降(P0.05)。与EE组相比,运动预适应组的心肌蛋白表达量均升高(P0.05)。其中MEP+EE组大鼠心肌蛋白表达量高于LEP+EE组和HEP+EE组,与LEP+EE组间有显著差异(P0.05)。4.各组大鼠心肌中DRP1表达的比较。与C组相比,MEP+EE组大鼠心肌DRP1的表达量较高(P0.05),其余各组的表达均显著升高(P0.05)。EE组DRP1的表达量高于预适应组(P0.05)。其中MEP+EE组大鼠心肌DRP1的表达量低于LEP+EE组和HEP+EE组(P0.05)。5.大鼠心肌线粒体生物发生相关指标之间的相关性分析。PGC-1α、TFAM、NRF1、NRF2、MFN2、DRP1间两两比较,具有强相关性,且P0.01。结论:力竭运动通过下调PGC-1α-NRFs-TFAM通路和MFN2的表达,同时增加DRP1的表达,减少心肌线粒体的数量并降低其质量,造成能量代谢失衡,从而导致心肌损伤,并诱导心肌损伤标记物异常升高。运动预适应通过上调PGC-1α-NRFs-TFAM信号通路和MFN2的表达,同时抑制DRP1的表达来刺激线粒体生物发生,从而增加新生线粒体数量,并提升线粒体呼吸速率。以减少力竭运动对心肌线粒体能量代谢的影响,从而降低力竭运动对心肌的损伤效果,发挥心肌保护作用。不同强度运动预适应方案对于心肌保护作用存在差异性。低强度运动预适应方案保护性最差;高强度运动预适应方案保护性近似于中强度方案,但高强度方案的心肌损伤风险及趋势高于中强度;中等强度运动预适应方案对心脏的损伤风险最小,保护效应最佳。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R87
【图文】：

示意图,示意图,生物发生,过磷酸

8MAPK/PGC-1α 通路APK 可通过磷酸化介导 PGC-1α 参与线粒体生物发生[35]。p38MAP2 活性，进而启动 PGC-1α 表达[15]。Wright[36]等观察到细胞质 Ca2+浓磷酸化增加，表明 p38MAPK 是 CAMKII 的下游。

组间,无明

用*表示；与 EE 组比较 P＜0.05，用#表示；与 LEP+EE 组比较MEP+EE 组比较 P＜0.05，用△表示）大鼠血清 cTn-I 值比较比，其余各组大鼠血清 cTn-I 的含量均显著提高（P＜0.05）。与组大鼠血清 cTn-I 的含量较低（P＜0.05），与 LEP+EE 组相比，cTn-I 含量略低（P＜0.05）。MEP+EE 组与 HEP+EE 组间无明显）。结果见图 7 及表 1。

复合物,心肌线粒体

于 LEP+EE 组和 HEP+EE 组（P＜0.05）。结果见图 8 及表 2。 P＜0.05，用*表示；与 EE 组比较 P＜0.05，用#表示；与 LEP+EE 组比较MEP+EE 组比较 P＜0.05，用△表示）

【参考文献】