有氧耐力运动通过调控线粒体自噬干预衰老心肌炎症反应的机制研究

【作者】 李海英； 薄海； 李建宇； 张勇；

【机构】 天津体育学院； 武警后勤学院；

【摘要】 研究目的:炎性衰老是在自然衰老中机体促炎症反应状态慢性升高的现象。适量的运动训练是目前抗心肌衰老的有效方式,本研究以有氧耐力运动干预小鼠衰老心肌为模型,以氧化应激、炎症反应及线粒体自噬调控为研究内容,证实有氧耐力运动可通过上调线粒体自噬,减少线粒体来源ROS的释放,下调NLRP3炎症小体介导的心肌炎症反应,为寻找防治心肌衰老的靶点提供理论依据。研究方法:将80只雄性C57BL/6小鼠分为青年对照组(YC)、青年训练组(YT)、衰老对照组(AC)和衰老训练组(AT)。采用小动物跑台进行中等负荷耐力运动训练。检测小鼠心输出量;观察小鼠心肌的组织形态学及超微结构的改变;测量心肌线粒体态3与态4呼吸,计算呼吸控制比(RCR);检测心肌线粒体的膜电位;测定ATP合成活力;测量线粒体ROS生成速率;检测线粒体MnSOD的活性、MDA含量;检测小鼠心肌自噬相关蛋白(Beclin1、LC3、Bnip3)和炎症因子(NLRP3、IL-1β)蛋白水平表达。研究结果:与YC组相比,AC组小鼠心输出量降低(p<0.01),肌纤维呈现疏松分布,心肌线粒体RCR降低(p<0.01),线粒体膜电位与ATP合成活力降低(p<0.05),线粒体ROS水平升高(p<0.01),MnSOD降低(p<0.05),MDA含量升高(p<0.01),心肌炎症因子表达增强(p<0.05),心肌自噬相关蛋白表达减弱(p<0.05);而与AC组相比,AT组小鼠心输出量增加(p<0.01),肌纤维排列较整齐,心肌线粒体RCR升高(p<0.01),线粒体膜电位与ATP合成活力增高(p<0.05),线粒体ROS水平降低(p<0.05),MnSOD升高(p<0.05),MDA含量降低(p<0.01),心肌炎症因子表达减弱(p<0.05),心肌自噬相关蛋白表达增强(p<0.05)。研究结论:(1)氧化应激、NLRP3炎症小体介导的炎症反应参与了心肌衰老的发生发展。(2)长期的有氧耐力运动训练能够有效地改善衰老心脏的心功能。(3)长期的有氧耐力运动训练通过上调线粒体自噬起到抗心肌衰老的作用。(4)长期的有氧耐力运动训练最终通过上调线粒体自噬水平,减轻心肌的炎症反应,从而达到抗心肌衰老的效果。更多还原