细胞焦亡在长期抗阻训练对增...蛋白质代谢影响中的调节作用_龚丽景.pdf
《细胞焦亡在长期抗阻训练对增...蛋白质代谢影响中的调节作用_龚丽景.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《细胞焦亡在长期抗阻训练对增...蛋白质代谢影响中的调节作用_龚丽景.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med,Dec.2022,Vol.41,No.12细胞焦亡在长期抗阻训练对增龄大鼠胫骨前肌蛋白质代谢影响中的调节作用龚丽景1马芳源2杨璐瑶3唐舒宁4苏浩5付鹏宇61 北京体育大学运动与体质健康教育部重点实验室(北京 100084)2 南开大学生命科学学院3 浙江大学教育学院4 复旦大学公共卫生学院5 北京体育大学运动人体科学学院6 西北工业大学体育部摘要目的:探究长期抗阻训练通过调控细胞焦亡途径而影响骨骼肌蛋白质代谢的可能机制。方法:30只8月龄SD大鼠分为3组:基础值组(N组,n=10),干预前取材;安静对照组(C
2、组,n=10),正常饮食32周,不运动;抗阻训练组(R组,n=10),进行30%负重(自身体重)、35坡度、跑速15 m/min的跑台训练,每次训练4组2个循环,隔天训练一次,共32周。干预后测试大鼠体重、瘦体重、胫骨前肌(TA)湿重;HE染色观察肌纤维形态并计算肌纤维横截面积;Western blot测试肌肉合成相关蛋白哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1),分解相关蛋白叉头状转录因子 O1(FoxO1)、肌肉环状指基因1(MuRF1)、肌肉萎缩盒F基因(Atrogin1)和泛素(Ub)的表达;细胞焦亡PCR芯片筛选TA中的焦亡差异表达基因,qPC
3、R验证芯片结果准确性;WesternBlot测试细胞焦亡关键蛋白核因子-B(NF-B)、接头蛋白凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、消皮素 D(GSDMD)和天冬氨酸蛋白水解酶 1(Caspase1/Casp1)的表达。结果:(1)C组大鼠体重显著高于N组,R组显著低于C组;C组瘦体重及其百分含量显著低于N组,R组显著高于C组(P0.05)。(2)C组肌纤维横截面积较N组显著降低,R组较C组显著增加(P0.05)。(3)C组磷酸化4E-BP1(p-4E-BP1)蛋白含量和p-4E-BP1/4E-BP1比值显著低于N组,R组p-4E-BP1蛋白含量显著高于C组(P0.05);C组FoxO1和Ub蛋白含
4、量显著高于N组,R组显著低于C组,C组p-FoxO1/FoxO1比值显著低于N组,R组显著高于C组(P0.05)。(4)焦亡PCR芯片结果显示,R组较C组下调的焦亡基因数目增加。对C/N组上调的差异基因Asc,C/N组上调且在R/C组下调的差异基因核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族凋亡抑制蛋白6(Naip6)和R/C组下调的差异基因Casp1进行qPCR验证,与芯片结果一致。(5)C组NF-B和ASC蛋白含量显著高于N组,R组Caspase1蛋白含量显著低于N组(P0.05)。结论:长期抗阻训练通过降低骨骼肌蛋白质分解而缓解增龄性肌萎缩的发展,抑制细胞焦亡可能是其机制之一。关键词增龄;骨骼肌;蛋
5、白质代谢;抗阻训练;细胞焦亡The Regulatory Effect of Pyroptosis on Protein Metabolism of Tibialis Anterior Muscles in Aging Ratsthrough Long-time Resistance TrainingGong Lijing1,Ma Fangyuan2,Yang Luyao3,Tang Shuning4,Su Hao,Fu Pengyu61 Key Laboratory of Sports and Physical Health of the Ministry of Education,Beij
6、ing Sport University,Beijing100084,China2 School of Life Sciences,Nankai University,Tianjin 300071,China3 College of Education,Zhejiang University,Hangzhou 310063,China4 School of Public Health,Fudan University,Shanghai 200032,China5 School of Kinesiology,Beijing Sport University,Beijing 100084,Chin
7、a6 Department of Physical Education,Northwestern Polytechnical University,Xi an 710072,ChinaCorresponding Author:Fu Pengyu,Email:收稿日期:2022.5.16基金项目:中央高校基本科研业务费专项资助课题(2021TD012)第1作者:龚丽景,Email:;通信作者:付鹏宇,Email: 9565DOI:10.16038/j.1000-6710.2022.12.014中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med,Dec.2022,
8、Vol.41,No.12Abstract Objective To explore the possible mechanism of long-time resistance training affectingskeletal muscle protein metabolism by regulating pyroptosis.Methods Thirty Sprague-Dawley rats wererandomly divided into a baseline value group(group N),whose samples were collected before the
9、intervention,a control group(group C)and a resistance training group(group R),each of 10.Group R underwent running with 30%weight-bearing on the slope of 35 and at the speed of 15 m/min,4 sets 2 cycles for each training,once every other day,for 32 weeks,while group C did not exercise.After the inter
10、vention,the body weight,lean body mass and tibialis anterior(TA)wet weight were measured and hematoxylin-eosin staining was conducted to observe the morphology of muscle fibers,andthe fiberscross-sectional area(FCSA)was calculated.The expression of muscle synthesis-related proteins mammalian target
11、of rapamycin(mTOR)and eukaryotic translation initiation factor 4E-bingdingprotein 1(4E-BP1),decomposition-related proteins forkhead transcription factor O1(FoxO1),musclering finger 1(MuRF1),muscle atrophy F-box(MAFbx/Atrogin1),and ubiquitin(Ub)were tested byWestern blotting.The differentially expres
12、sed genes of pyroptosis of TA were screened by PCR array,and the accuracy of the array results were verified by qPCR.The expression of pyroptosis key proteinsnuclear factor kappa-B(NF-B),apoptosis speck-like protein containing a caspase recruitment domain(ASC),Gasdermin D(GSDMD)and Caspase1(Casp1)we
13、re tested by Western blotting.Results(1)The body weight of group C was significantly higher than group N,and that of group R was significantly lower than group C.Moreover,the lean body mass and its percentage of group C were significantly lower than group N,and those of group R were significantly hi
14、gher than group C(P0.05).(2)The FCSA of group C was significantly lower than group N,and that of group R was significantlyhigher than group C(P0.05).(3)The protein content of phospho-4E-BP1(p-4E-BP1)and the ratioof p-4E-BP1/4E-BP1 of group C were significantly lower than group N,and those of group R
15、 weresignificantly higher than group C(P0.05).The protein content of FoxO1 and Ub of group C were significantly higher than group N,while those of group R were significantly lower than group C.The ratio of p-FoxO1/FoxO1 in group C was significantly lower than N group,and that of group R was signific
16、antly higher than group C(P0.05).(4)The results of pyroptosis PCR array showed that the number of down-regulated pyroptotic genes increased in group R compared with group C.The up-regulated differential gene Asc in group C/N,the differential gene NOD-like receptor family,apoptosis inhibitory protein
17、 6(Naip6)up-regulated in group C/N and down-regulated in group R/C,and the down-regulated differential gene Casp1 in group R/C were verified by qPCR,which were consistent with the array results.(5)The protein contents of NF-B and ASC in group C were significantly higher thangroup N,and those of Casp
18、ase1 in group R were significantly lower than group N(P0.05).Conclusion Long-time resistance training can alleviate the development of age-related muscular atrophy by inhibiting the breakdown of skeletal muscle proteins,and inhibiting pyroptosis may be one of its mechanism.Key wordsaging;skeletal mu
19、scle;protein metabolism;resistance training;pyroptosis研究发现人到40岁后,肌肉平均每年减少1%2%,而肌肉质量减少30%就会影响到肌肉的正常功能1。这种随年龄增加,肌肉质量逐渐减少的症状称为增龄性肌萎缩,表现为骨骼肌的结构和功能发生退行性变化,削弱中老年人群的运动能力,提升中老年人摔倒、骨折的风险,威胁身体健康,增加社会负担2。研究认为,运动是保持肌肉整体机能最有效的方法,也被认为是有效防治肌萎缩的康复手段3。其中抗阻训练是促进肌肉肥大最为有效的运动方式,但其对增龄性肌萎缩发挥作用的分子生物学机制有待进一步研究。骨骼肌质量的维持取决于蛋白
20、质代谢的平衡。当蛋白质分解代谢强于合成代谢时,肌肉质量减少,出现肌萎缩现象4。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantarget of rapamycin,mTOR)是一种丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,通过调控其下游的真核翻译起始因子4E结合蛋白1(eukaryotic translation initiation factor 4E-bingding protein 1,4E-BP1),对骨骼肌细胞的蛋白质合成过程起到重要的调控作用5,6。蛋白质分解过程主要 957中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med,Dec.2022,Vol.41,No.12通
21、过泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)调节完成,其中肌肉萎缩盒 F 基因(muscleatrophy F-box,MAFbx/Atrogin1)和肌肉环状指基因 1(muscle ring finger 1,MuRF1)是UPS系统中的关键的两种 E3泛素连接酶,在骨骼肌的分解过程中起重要作用。此外,蛋白分解过程受叉头状转录因子 O1(forkhead transcription factor O1,FoxO1)及其磷酸化修饰的调节7。炎症与衰老密切相关,被认为是增龄性疾病的重要诱因,称为炎性衰老,血液中可见促炎因子的释放增加8。细胞焦亡(pyr
22、optosis)是依赖于半胱氨酸蛋白酶-1/4/5/11(cysteinyl aspartate-specific proteinase-1/4/5/11,Caspase/Casp-1/4/5/11)家族活性的一种细胞炎性死亡途径9。细胞焦亡与凋亡以及坏死有显著的区别。其中,细胞凋亡不涉及细胞炎症反应,主要调控基因为Caspase-2/3/6/7/8/9/10;细胞坏死通常由严重和急性的损伤所致,表现为大片成群细胞受损,没有特定的基因调控10。新近研究发现,骨骼肌中细胞焦亡关键蛋白的缺失可导致肌萎缩的发生11,但细胞焦亡是否是增龄性肌萎缩的关键作用机制,以及其作用机制是否与影响骨骼肌蛋白代谢稳
23、态有关,都有待进一步探究。本研究以8月龄大鼠(相当于人类30岁)为研究对象,探究32周负重跑训练对大鼠骨骼肌质量、形态及蛋白质代谢相关蛋白表达的影响,并测试细胞焦亡相关基因和蛋白的含量,以探究增龄过程中抗阻训练对骨骼肌质量调控的分子机制。1 材料与方法1.1 实验动物及分组实验动物及分组30只SPF级8月龄雄性SD大鼠,购于斯贝福(北京)生物技术有限公司,许可证号:SCXK(京)2019-0002,分为3组:基础值组(N组,n=10)、安静对照组(C组,n=10)和抗阻训练组(R组,n=10)。适应性喂养3天后,N组取材;C组和R组继续饲喂32周,且R组进行负重跑训练。大鼠饲养和干预均在北京体
24、育大学动物实验室许可证号:SYXK(京)2016-0033完成。动物实验所有操作均按照北京体育大学运动科学实验伦理学要求(伦理审批号:2018012A)进行。1.2 训练方案训练方案R组大鼠起始身着约100 g钢珠重量(30%体重最大负重)的负重袋(专利号:201921178505.1)进行坡度为35、跑速15 m/min的负重跑训练,每跑15 s休息30 s,进行4次为1小组,小组间休息3 min,进行3小组作为一个大循环,大循环间休息间歇为10 min,每天训练2个大循环(如图1)12。每4周根据大鼠体重的变化调整钢珠重量,以保持30%体重。隔天训练一次,3次/周,共干预32周。图1 抗阻
25、训练方案1.3 体成分测试和取材体成分测试和取材小动物呼吸麻醉系统(莱艾特,LAT-10-0500)中加入异氟烷对大鼠进行麻醉,使用双能X射线吸收法(XR-46,Norland)测量体成分;取材前各组大鼠禁食12 h,腹腔注射戊巴比妥钠溶液(45 mg/kg体重)麻醉,腹主动脉取血处死,取同侧胫骨前肌(tibialis anterior,TA)测试湿重,而后置于4%多聚甲醛中固定;另一侧TA分为两份,一份置于RNA保存液中用于PCR芯片测试,另一份80 超低温冰箱保存用于蛋白提取。1.4 苏木精苏木精-伊红伊红(hematoxylin-eosinhematoxylin-eosin,HEHE)染
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 细胞 长期 训练 蛋白质 代谢 影响 中的 调节作用 龚丽景
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。