六周有氧运动改善动脉粥样硬化小鼠骨骼肌氧化损伤和促进肌肉因子生成

动脉粥样硬化累及外周动脉能引起骨骼肌病变,其中氧化损伤是骨骼肌病变的重要表现,并且动脉粥样硬化也会减少有益肌肉因子的生成分泌。肌肉因子鸢尾素(irisin)、肌肉素(musclin)和BAIBA被认为参与改善动脉粥样硬化。然而,目前尚不明确动脉粥样硬化诱导骨骼肌病变的分子机制,以及有氧运动训练对其骨骼肌氧化损伤和肌肉因子生成的影响。本研究采用高脂饮食(HFD)喂食载脂蛋白E基因敲除(ApoE-/-)小鼠12周,以建立动脉粥样硬化模型,然后观察动脉粥样硬化小鼠骨骼肌中的氧化损伤、Nrf2抗氧化信号通路以及肌肉因子鸢尾素、musclin和BAIBA生成的变化,并通过6周有氧运动观察对动脉粥样硬化小鼠骨骼肌氧化损伤的改善作用,以及鸢尾素、肌肉素和BAIBA生成的影响。ApoE-/-小鼠在HFD喂养12周时,采用多普勒超声评估动脉粥样硬化病变,与标准饮食喂养的野生型(WT)小鼠相比,ApoE-/-小鼠主动脉内-中膜厚度(P<0.01)、峰值血流速度(P<0.05)和阻力指数(P<0.05)显著增加,血浆甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平明显增加,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平明显降低(P<0.01),小鼠发生动脉粥样硬化和高脂血症。动脉粥样硬化鼠继续HFD喂养6周,与WT小鼠相比,骨骼肌肌纤维MyHC-IIb(P<0.01)、MyHC-IIx(P<0.01)和MyHC-IIa(P<0.05)mRNA表达量均显著降低,骨骼肌4-HNE修饰蛋白质表达、蛋白质羰基含量和ROS水平显著增加(P<0.05),Nrf2(P<0.05)和p-Nrf2(P<0.01)及其下游抗氧化蛋白质CAT(P<0.01)、GPX1(P<0.05)和SOD1(P<0.01)表达显著降低,Gss mRNA表达量(P<0.05)、GSH含量(P<0.01)以及GSH/GSSG(P<0.05)均显著减少,GSSG含量(P<0.05)显著增加,血浆鸢尾素和肌肉素水平明显降低(P<0.05)。经6周有氧运动,动脉粥样硬化鼠血浆TG(P<0.05)、TC(P<0.01)和LDL-C(P<0.05)显著降低,骨骼肌中4-HNE修饰蛋白质表达和蛋白质羰基含量显著减少(P<0.05),p-Nrf2(P<0.01)、CAT(P<0.05)、GPX1(P<0.05)和NQO1(P<0.05)蛋白质表达明显增加,Gss(P<0.05)、Gsr(P<0.05)、Gclc(P<0.05)、Gclm(P<0.01)mRNA表达量以及GSH含量和GSH/GSSG(P<0.05)均明显增加,骨骼肌中鸢尾素前体Fndc5 mRNA表达量(P<0.05)、血浆鸢尾素(P<0.01)和肌肉素(P<0.05)水平、骨骼肌肌肉素含量(P<0.01),以及骨骼肌中BAIBA生成相关基因Acads(P<0.01)、Hadha(P<0.01)和Hadh(P<0.05)mRNA表达均显著增加。上述研究结果表明,动脉粥样硬化降低了小鼠骨骼肌的抗氧化水平,增加了其氧化应激,而经6周有氧运动激活了动脉粥样硬化鼠骨骼肌Nrf2信号通路,明显改善和减缓了骨骼肌的氧化损伤。此外,6周有氧运动也有效促进了动脉粥样硬化鼠骨骼肌中肌肉因子鸢尾素、BAIBA和肌肉素的生成。

运动经FoxO1-脂噬通路缓解ApoE^(-/-)小鼠高脂血症的研究

目的脂噬是一种针对脂肪的选择性自噬,受FoxO1调控。运动作为调节脂代谢紊乱疾病的有效手段,其在高脂血症的作用是否与FoxO1-脂噬过程有关,目前尚无报道。本研究通过两种运动方式干预高脂血症模型小鼠,检测脂肪组织中脂噬相关指标的变化,以探究运动缓解高脂血症的可能作用机制。方法选取C57BL/6J小鼠作为野生对照组(WT组);载脂蛋白E基因敲除(ApoE^(-/-))小鼠构建高脂血症模型,分为安静对照组(CON组)、中强度持续运动组(MICT组)和高强度间歇运动组(HIIT组),干预6周,检测各组小鼠血脂水平,HE染色观察脂肪细胞形态,RT-qPCR和Western Blot测试脂肪组织中PI3K、Akt/p-Akt、FoxO1/p-FoxO1和自噬相关指标(Beclin1、Atg7、LC3、p62、Rab7)的变化。结果(1)CON组血浆TG、TC和LDL-C水平较WT组显著增加,运动各组较CON组TG、TC水平显著降低(P<0.01)。(2)HE染色发现CON组较WT组同一视野下脂肪细胞数量增加(P<0.01)。(3)CON组较WT组FoxO1、Beclin1、Atg7、LC3和Rab7 mRNA表达增加,PI3K、p-Akt/Akt、p-FoxO1/FoxO1和P62表达量减少(P<0.01),Beclin1、Atg7、LC3、Rab7蛋白含量增加(P<0.01);MICT组和HIIT组较CON组FoxO1、Beclin1、LC3、Atg7和Rab7 mRNA表达降低,PI3K、p-Akt/Akt、p-FoxO1/FoxO1和p62蛋白含量增加(P<0.05)或(P<0.01),Beclin1、Atg7、LC3、Rab7蛋白含量降低(P<0.05)或(P<0.01)。结论上述结果表明MICT和HIIT均可通过抑制脂肪细胞FoxO1-脂噬通路调节血脂水平、改善高脂血症。

低氧和低氧训练对高脂喂养的ApoE敲除鼠骨骼肌Nrf2表达及氧化应激的影响

目的:探究低氧及低氧训练2种不同干预方式对高脂喂养的ApoE敲除鼠骨骼肌氧化应激的改善效果。方法:健康9周龄ApoE KO鼠共35只,5只小鼠用于测定最大跑速,其余30只ApoE KO小鼠随机分为3组:常氧安静对照组(C),低氧安静组(H)和低氧训练组(HE),每组10只。C组小鼠不做干预,H组小鼠放置在常压低氧房中(氧浓度为11.2%)进行40 min的低氧暴露,3次/周,持续6周。HE组小鼠在相同氧浓度的低氧房中进行40 min耐力训练,速度为40%最大跑速,3次/周,共6周。3组小鼠在6周干预过程中均食用含有21%脂肪及1.5%胆固醇的高脂饲料。最后一次低氧暴露及低氧训练后,所有小鼠休息48 h。取材时采用麻醉后经心脏穿刺取血测定血脂水平,并取小鼠腿部骨骼肌进行氧化应激相关指标的检测。结果:1)与C组相比,H组和HE组小鼠血浆TC含量及LDL-C含量无明显变化,HE组血浆TG含量显著低于H组,HDLC含量显著高于C组和H组(P<0.05)。2)与C组相比,H组和HE组小鼠骨骼肌中ROS水平和蛋白质羰基化含量均出现明显下降,并且HE组ROS水平低于H组(P<0.01)。3)H组和HE组Nrf2、p-Nrf2及抗氧化蛋白表达出现增加趋势,HE组NQO1蛋白表达显著高于C组(P<0.05)。4)与C组相比,HE组Gss、Gsr、Gclc、Gclm的mRNA表达均高于C组(P<0.01),并且Gss mRNA表达显著高于H组(P<0.05),Gclm和Gclc极显著高于H组(P<0.01);H组和HE组小鼠骨骼肌中GSH含量均极显著高于C组(P<0.01),且HE组GSSG含量显著低于C组(P<0.05)。GSH/GSSG比值虽在H组和HE组出现增加趋势,但并无统计学差异。结论:低氧结合中等强度持续运动对高脂喂养的ApoE KO鼠血脂水平和骨骼肌氧化应激具有更好的改善效果,其中Nrf2信号通路对谷胱甘肽系统的抗氧化调节可能发挥了重要作用。