动物衰老模型的研究进展

随着全球老龄化日益严重,衰老相关问题成了健康领域的一个研究热点。近年来,动物衰老模型得到广泛开发与应用,在衰老机制研究中具有重要意义。其中,线虫和果蝇等寿命较短的动物在衰老研究中具有天然优势;各类大鼠、小鼠衰老模型被用于多种衰老研究;同时,非洲青鳉鱼等新型动物衰老模型也相继得以开发应用。本文回顾了目前在衰老研究中使用的主要动物模型,并对各模型的建立方法、模型成功与否的评价指标、优缺点进行分析,以期为相关研究提供参考。

m^(6)A甲基化对老年神经退行性疾病的调控作用

衰老是机体对环境的生理和心理适应能力下降,最终导致死亡的自然过程,也是各种老年相关疾病发展的驱动因素,特别是神经退行性疾病。常见的老年神经退行性疾病包括阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森病(Parkinson’s disease,PD)、肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)等。而以AD和PD为代表的老年神经退行性疾病是21世纪老龄化社会面临的最大健康问题之一。m^(6)A甲基化在多种修饰酶的作用下调控基因转录和翻译,也是最常见的RNA修饰类型。m^(6)A修饰酶表达异常引起m^(6)A甲基化水平失调,从而引起RNA表达紊乱是m^(6)A甲基化参与调控疾病发展的基本机制。近期研究表明,METTL3、FTO在阿尔兹海默病、帕金森病等疾病中发生显著变化,它们通过影响神经炎症、细胞周期、氧化应激等过程参与上述疾病的发生发展。本文以AD和PD为例探讨了m^(6)A修饰对老年神经退行性疾病的调控作用,这将为抗衰老和治疗老年相关疾病提供新的潜在靶点。

不同强度运动对大鼠脂质代谢的影响及机理探讨

目的 :探讨不同强度运动对大鼠血脂代谢的影响及可能机制 ,从而为合理制定运动处方提供实验依据。方法 :健康雄性SD大鼠 32只 ,随机分为 4组 :正常饮食对照组、高脂饮食组、高脂低强度长时间运动组、高脂高强度短时间运动组。实验后采血检测大鼠血浆甘油三酯 (TG)、总胆固醇 (TC)、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL -C)、高密度脂蛋白胆固醇 (HDL -C)含量 ,并取大鼠肝脏采用原位缺口末端标记技术 (TUNEL)检测肝细胞凋亡水平。结果 :(1)与高脂组相比 ,长时间低强度运动组血浆TG、TC和LDL -C显著降低 ,HDL -C显著升高 ;短时间高强度运动组大鼠血浆各指标则无显著性差异。 (2 )低强度运动组大鼠肝细胞仅见少量棕褐色凋亡细胞 ,而高强度运动组大鼠肝细胞见较多凋亡细胞。结论 :长时间低强度运动可促进血浆脂质代谢 ;短时间高强度运动则导致脂质异常的发生。提示肝细胞凋亡的异常增加有可能是导致血浆脂质代谢差异的原因之一。

雷帕霉素和LY294002对游泳训练大鼠骨骼肌生长及PI3K/Akt/mTOR信号通路的影响

目的:探讨LY294002和Rapamycin对运动性骨骼肌PI3 K/Akt/mTOR上游信号通路抑制效应,为骨骼肌生长的分子机制提供实验依据。方法:以40只成年SD大鼠为对象,采用负重15%间歇游泳训练方式建立运动模型。动物分组为安静对照组(C),运动组(T),运动+LY294002组(TL),运动+Rapamycin组(TR),运动+LY294002+Rapamycin组(TRL)。取左、右侧腓肠肌和比目鱼肌,采用westren blotting技术检测骨骼肌Akt、PI3 K、mTOR及其磷酸化水平。结果:8周训练后,各实验组骨骼肌质量无显著性差异(P>0.05),但T组腓肠肌和比目鱼肌肉质量指数均显著高于对照组。与对照组相比,T组大鼠骨骼肌P-PI3 K/PI3 K、P-Akt/Akt、P-mTOR/mTOR比值略增加(P>0.05),但TR、TLR组均有显著下降(P<0.05)。结论:间歇性游泳负荷训练能够促进骨骼肌生长,且与PI3 K/Akt/mTOR信号通路有关。LY294002和Rapamycin对运动引起的PI3 K/Akt/mTOR信号通路有抑制作用。

女子摔跤运动员减重训练期营养水平及血液生化指标变化

采用实验法,了解女子摔跤运动员减重训练阶段膳食营养水平和血液生化指标的变化。结果显示:在减重训练期,运动员体内的蛋白质、碳水化合物、维生素A及钙等摄取不足,且血清钙、铁水平下降,而血清尿素含量和肌酸激酶活性显著升高。提示:通过限制饮食减重期间,要注意蛋白质、钙、铁及维生素的补充,同时在此期间营养生化的监控有助于科学合理的减重。

支链氨基酸代谢与运动

支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸与缬氨酸)作为人体必需氨基酸,不仅是合成机体蛋白质的原料,而且具有特殊生理、生物学功能。论述了支链氨基酸与能量代谢、蛋白质代谢、糖代谢的关系,并就支链氨基酸与运动性中枢疲劳、外周疲劳、免疫等加以诠释。

控体重训练期膳食能量对古典摔跤运动员体脂、血液生化及肌肉力量的影响

目的:探讨减重训练期膳食能量对运动员血液生化、体成份及肌肉力量等指标的影响,从而更好地监控运动训练。方法:以8名摔跤运动员为研究对象,测试分3个阶段,即正常训练期、慢减体重期和快降体重期,主要测试膳食热能摄取、血液生化和最大握力等指标。结果:运动员在快降期热能摄取显著低于慢减体重期,且体脂百分比也有显著下降(P<0.05);与慢减期相比,运动员在快降期皮质醇和血尿素均有显著升高(P<0.05),而血红蛋白、血清睾酮以及最大握力无明显差异;每千克体重能量摄取与血尿素有显著负相关性(r=-0.77),而与清CK和最大握力无显著相关性。结论:限制能量摄取仍是减重的主要手段之一,减少能量的摄取易导致机体分解代谢增强,且对该类项目的训练监控需考虑热能的因素。

振动训练对大鼠力竭运动时间、最大乳酸值和最大抓力的影响

目的:探讨不同振动训练模式对大鼠运动能力的影响。方法:42只雄性SD大鼠根据不同的振动频率(35Hz、25Hz和15Hz)和持续时间(15min和5min)分为安静对照组(CC),低频率短时间振动组(LS),低频率长时间振动组(LL),中频率短时间振动组(MS),中频率长时间振动组(ML),高频率短时间振动组(HS),高频率长时间振动组(HL)7组,实验持续8周。实验期间每3天称量1次体重。实验第7周末,大鼠进行负重(15%体重)游泳,记录力竭时间并测试最大乳酸值。实验第8周末,利用自制大鼠后肢抓力计测量大鼠后肢最大力量。结果:除HL组在第17次和20次(实验结束时)称重时体重显著低于对照组外,其余各组大鼠体重增长均与对照组无显著性差异。与CC组相比,LL组和ML组大鼠力竭时间显著延长(P<0.05)。LL组、HS组、ML组和MS组最大抓力显著高于CC组(P<0.05)。LL组和ML组最大乳酸浓度显著高于CC组(P<0.05)。结果提示,低频率长时间和(15Hz、15min)和中频率长时间振动训练(25Hz、15min)能够提高大鼠运动能力,但理想的振动训练参数还需进一步探讨。

机械牵拉刺激对大鼠骨骼肌卫星细胞增殖的影响

目的:探讨机械拉伸刺激对骨骼肌卫星细胞增殖能力的影响。方法:通过Flexercell细胞拉伸力学装置对骨骼肌卫星细胞施加5%、15%和25%拉伸应变加载实验,用CCK-8法检测细胞受机械刺激后的增殖变化,采用BCA蛋白测定试剂盒测定细胞总蛋白含量。结果:骨骼肌卫星细胞受机械张力刺激后,发现卫星细胞增殖能力增强,蛋白含量增加,其中,15%拉伸应变率的促增殖与对照组有显著性差异(P<0.01)。结论:机械刺激可以促进体外卫星细胞的增殖能力,细胞增殖能力与细胞所受刺激的负荷大小有关。

振动训练对大鼠骨骼肌质量和肌细胞机械生长因子mRNA表达的影响

目的:探讨不同振动训练模式对大鼠骨骼肌细胞机械生长因子(MGF)mRNA表达和肌肉质量的影响。方法:42只雄性SD大鼠,根据对其施加的不同振动频率(35Hz、25Hz和15Hz)和持续时间(15min和5min),分为7组:安静对照组、低频率短时间振动组、低频率长时间振动组、中频率短时间振动组、中频率长时间振动组、高频率短时间振动组和高频率长时间振动组。各组进行相应振频和时间的振动训练,实验持续8周。实验结束后取材,检测腓肠肌质量相关指标、CK活性和肌细胞MGF mRNA表达水平。结果:各组大鼠腓肠肌质量无显著性差异,中频长时间组和高频短时间组腓肠肌指数(肌肉/体重比值)均显著高于安静对照组(P<0.05)。中频长时间组肌纤维横截面积(CSA)和CK水平均显著高于安静对照组(P<0.05)。各训练组大鼠骨骼肌MGF mRNA表达均显著高于安静对照组,中频长时间组显著高于除高频短时间组之外的其它训练组(P<0.05)。结果提示,适宜的振动(中频率长时间)训练有助于增加腓肠肌相对质量、肌纤维横截面积和肌细胞内CK活性,增强肌细胞MGFmRNA表达。

游泳运动促进大鼠骨骼肌生长及p70s6k和rpS6蛋白的表达

目的:通过检测负重游泳训练对大鼠骨骼肌生长及mTOR下游信号蛋白p70s6k和rpS6的表达,探讨运动促进骨骼肌生长的分子机制。方法:以24只成年SD大鼠为对象,采用间歇游泳(5 min运动,3～5 min间歇,共6次,负荷强度以负重为体重的15%,隔日游泳训练,共8周)训练方式建立运动模型。动物分组为安静对照组(C),运动组(T),运动+雷帕霉素(rapamycin)组(TR)。8周训练后,取左右侧腓肠肌和比目鱼肌称重并采用Western blot技术检测骨骼肌p70s6k和rpS6蛋白及其磷酸化水平。结果:8周训练后,T组与C组骨骼肌质量无显著性差异(P>0.05),但TR组骨骼肌质量均显著低于T组和C组(P<0.05)。T组腓肠肌和比目鱼肌肉质量指数均显著高于对照组,而TR组显著性下降。与对照组相比,T组大鼠骨骼肌P-p70s6k/p70s6k比值显著增加(P<0.05),TR组显著下降(P<0.05);TR组P-rpS6/rpS6比值显著低于T组(P<0.05)。结论:间歇性游泳负荷训练能够促进骨骼肌生长,可能是运动促进p70s6k和rpS6磷酸化活性,提高肌肉蛋白质合成的翻译调控效率,进而促进骨骼肌生长。

机械生长因子(MGF)与运动

机械生长因子MGF(Mechano Growth Factor)起源于胰岛素生长因子1(IGF-1),是IGF-1基因经过不同剪切而衍生的。MGF的表达主要受机械剌激和组织损伤的影响,且比肝型IGF-I具有潜在的增加肌肉质量的能力。为更好认识MGF在肌肉生长中的作用,对MGF的生物学作用,以及运动、激素对MGF的影响进行综述。

机械生长因子对骨骼肌卫星细胞增殖及MGF mRNA表达的影响

目的骨骼肌卫星细胞是肌源性干细胞,该细胞的增殖受一系列生长因子的影响。而机械生长因子(mechano growth factor,MGF)是近年来发现的一种对力学信号敏感的自分泌局部生长因子,可以激活肌卫星细胞的增殖。本研究采用不同浓度的MGF干预体外培养的骨骼肌卫星细胞,探讨促进卫星细胞增殖的适宜浓度。方法用Ⅱ型胶原酶和胰蛋白酶两步酶消化法分离骨骼肌卫星细胞,待细胞同步化后,分别应用不同浓度的MGF(0ng/ml、25ng/ml、50ng/ml、100ng/ml和150ng/ml)干预原代培养的骨骼肌卫星细胞96小时,采用RT-PCR技术检测肌卫星细胞MGF mRNA的表达,用CCK-8检测卫星细胞的增殖情况,并检测细胞总蛋白含量。结果与0ng/ml MGF组相比,25ng/ml和50ng/ml组OD值在各时间点均显著性增加,其中25ng/ml组在24h至96h内OD值具有高度显著性(P<0.01),50ng/ml组在24h至72h内也有高度显著性的增加(P<0.01);25ng/ml和50ng/ml组MGF mRNA的表达量均显著高于对照组(P<0.05),其它组的表达与对照组无显著性差异。总蛋白含量也显示,与0ng/ml MGF组相比,25ng/ml和50ng/ml组均有显著性升高(P<0.05)。结论适宜浓度的MGF具有促进肌卫星细胞增殖的作用,其中浓度为25ng/ml和50ng/ml时具有较强的促增殖作用,但有一定的时间差异。

运动与能量代谢过程中丙二酸单酰辅酶A的调节

在查阅大量文献的基础上 ,从 M- Co A的生物学功能及其合成调节角度 ,阐述在运动和营养干预条件下骨骼肌内 M- Co A的变化及其调节机制 。

骨骼肌生长与适应的机械信号与途径

背景:骨骼肌作为一种机械组织,具有机械收缩的功能,但外界力学机械信号如何转变成生物体的化学信号,从而影响肌肉的生长和代谢仍不是很明确。目的:了解机械刺激与骨骼肌适应的信号途径,为摸索改善骨骼肌质量与适应提供理论依据及实验方案。方法:应用计算机检索Pubmed数据库和中国期刊网1980-01/2008-12相关文献。英文检索词为"skeletal muscle、mechanical stimulation、signal transduction";中文检索词为"骨骼肌,运动,信号传导"。纳入标准:①具有原创性,论点论据可靠的实验性文章。②与骨骼肌肥大相关内容的文章。③观点明确,分析全面的文章。排除标准:与文章目的无关的内容和重复性研究。结果与结论:骨骼肌作为一种机械组织,具有机械收缩的功能,但外界力学机械信号如何转变成生物体的的化学信号,从而影响肌肉的生长和代谢仍不是很明确。研究表明,机械刺激通过诱导Akt/mTOR途径,从而促进骨骼肌生长与适应的机制;骨骼肌纤维在机械运动刺激作用下,神经冲动的传递,随后开放Ca2+及相关离子通道,引起胞浆中的钙离子增加,使钙调神经磷酸酶的活性上升,催化NFAT去磷酸化,激活的NFAT进入肌细胞核,作用于相应的靶基因,最终使骨骼肌产生运动适应性变化。结果表明,肌肉机械信号刺激促进胰岛素样生长因子1的释放,进而通过生物信号传导通路来实现。机械刺激促进离子浓度的改变,从而影响钙调磷酸酶/对核因子活化T细胞途径以增加肌肉质量。对于机械运动的物理信号与生物体的化学信号通路的机制研究还有待继续深入探索。

饮食限制对运动训练大鼠脑干5-HT、5-HIAA及色氨酸羟化酶的影响

目的:通过检测不同比例饮食限制对运动大鼠脑组织5-HT含量及其关键酶色氨酸羟化酶的影响,探讨饮食限制与运动性中枢疲劳的关系;方法:以40只成年雄性SD大鼠为实验对象,建立不同限制饮食动物模型。实验分组为安静对照组(NC)、100%饮食运动组(100%DR)、70%饮食运动组(70%DR)、50%饮食运动组(50%DR)、30%饮食运动组(30%DR),每组8只,饮食限制时间为10天,运动方案为每天进行游泳训练30min。采用高效液相色谱法测定脑干区5-羟色胺(5-HT)、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)含量;采用RT-PCR分析脑干色氨酸羟化酶TPHmRNA表达量的变化;结果:1)各运动组大鼠脑干5-HT含量均高于安静对照组,但仅有30%饮食运动组有显著性增加(P<0.05);2)5-羟吲哚乙酸含量表现为30%DR组显著高于对照组和100%DR组(P<0.05);3)大鼠脑干区TPHmRNA的表达水平显示,30%DR组显著高于NC组和100%DR运动组(P<0.05),与100%DR组相比,各限食组均有显著性差异(P<0.05);结论:不同比例的饮食限制导致大鼠脑干5-HT和5-HIAA的生成增加,且增加量与饮食限制程度有关,其原因可能与饮食限制促进脑干TPH-mRNA的表达有关。

运动性蛋白尿与肾脏细胞凋亡及氧自由基代谢关系的研究

目的 :观察大鼠不同强度运动后肾脏细胞凋亡及氧自由基变化与运动性蛋白尿之间的关系 ,以期进一步阐明运动性蛋白尿的发生机制。方法 :36只雄性SD大鼠随机分为安静对照组、中等强度运动组和大强度运动组。运动后 2小时取材 ,采用原位缺口末端标记 (TUNEL)和流式细胞术分别检测大鼠肾脏凋亡细胞及Bax、Bcl- 2基因的表达 ;同时检测大鼠肾脏组织超氧化物歧化酶 (SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH -Px)、丙二醛 (MDA)含量及运动后各实验组大鼠尿蛋白含量。结果 :运动后大强度组肾脏凋亡细胞显著增加 ,凋亡调控基因Bax/Bcl - 2比值上升 (P <0 0 1) ,尿蛋白含量显著升高 ,反映肾脏组织细胞抗氧化能力的SOD及GSH -Px活性显著下降 ,而MDA含量显著升高。结论 :大强度运动造成肾脏细胞凋亡及氧自由基增加可能参与了运动性蛋白尿的发生过程。

补充银杏制剂对过度训练大鼠心肌细胞凋亡的影响

目的 :观察银杏制剂对过度训练大鼠心肌细胞凋亡的影响 ,探讨通过干预细胞凋亡而实现对运动心脏的保护作用。方法 :2 4只雄性SD大鼠随机分为 3组 :A组 :安静对照组 (n =8) ;B组 :过度训练组 (n =8) ,递增负荷游泳训练 7周 ;C组 :过度训练 +喂服银杏组 (n =8) ,训练方案同B组 ,同时喂服银杏片 5 0mg/kg/d ,3组大鼠于 7周后取材。采用原位末端标记 (TUNEL)、流式细胞术和免疫组化法分别检测大鼠心肌细胞凋亡及Bcl - 2、Bax基因表达 ,同时检测大鼠血浆和心肌细胞超氧化物歧化酶 (SOD)活性及丙二醛 (MDA)含量。结果 :(1)过度训练对心肌细胞凋亡率的影响 :B组大鼠心肌细胞凋亡率显著高于A组 (P <0 0 5 ) ,C组大鼠心肌细胞凋亡率显著低于B组 (P <0 0 1) ,与A组比较无显著差异。 (2 )与A组相比 ,B组大鼠心肌细胞Bcl- 2蛋白表达显著减弱 ,Bax蛋白表达显著增强 (P <0 0 5 ) ,而C组这两种蛋白的表达与A组均无显著差异。 (3)与A组相比 ,B组大鼠血浆和心肌细胞抗氧化酶SOD活性显著降低 ,脂质过氧化产物MDA显著增加。而C组与A组无显著差异。结论 :银杏制剂可通过其抗氧化作用及影响凋亡相关基因的表达而抑制心肌细胞过度凋亡 ,从而发挥心肌保护作用。

大鼠不同强度运动对肝细胞凋亡的影响

采用流式细胞术及原位缺口末端标记法 (TUNEL) ,检测大鼠肝细胞凋亡 ;同时检测大鼠红细胞超氧化物歧化酶 (SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH -Px)和丙二醛 (MDA)的含量。结果发现 ,运动后肝细胞凋亡增加 ,且随着运动强度的加大 ,细胞凋亡百分率升高 ,反映机体抗氧化能力的SOD、GSH -Px显著降低 ,而MDA含量显著升高。认为 ,运动可诱导肝细胞凋亡 ,而运动后机体抗氧化能力下降 ,可能是凋亡发生的机制之一。