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运动预处理影响大负荷运动后大鼠额叶线粒体形态变化的研究

编辑:王璐 单位:成都体育学院

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-06-02 12:07:40浏览:241次

实验目的:从线粒体形态变化的角度,分析运动预处理对大负荷运动引起大鼠额叶损伤的干预作用,并探讨适宜运动训练有利于脑健康的可能机制。

实验方法:36225g左右的雄性SD大鼠随机分为空白对照组(C组,n=12),大负荷运动组(EE组,n=12)和运动预处理组(EP组,n=12)C组和EE组常规饲养;4周后,EE组进行无负重游泳240minEP组:进行无负重游泳训练,60min/day6days/week,持续4周,末次游泳运动24h后进行无负重游泳240min。大负荷游泳运动结束后24h取材。取材采用心脏灌注和直接断头两种取材方式。用尼氏染色和透射电镜观察额叶神经元及神经元线粒体的形态结构;用TUNEL法检测细胞凋亡指数(AI),分析各组大鼠额叶神经元凋亡情况;用Real-time PCRWestern blotting检测线粒体分裂和融合相关因子——Drp1Mfn1/2 mRNA和蛋白表达水平,用ELISAWestern blotting 检测Cyt c在胞浆中的蛋白表达情况。

实验结果:通过尼氏染色和透射电镜观察,发现240min的无负重大负荷游泳运动,引起了大鼠额叶神经元形态结构的异常,胞质中有大量空泡,线粒体出现肿胀明显,线粒体嵴结构模糊或断裂,甚至产生空泡状,线粒体的完整性遭到破坏;EE组和EP组细胞凋亡指数(AI),较C组非常显著性上调(P<0.01),EP组的AI,较EE组显著性下降(P<0.05);EE组和EPDrp1Mfn1/2 mRNA转录和蛋白表达水平,较C组非常显著性上调(P<0.01),EPDrp1 mRNA转录和蛋白表达水平,较EE组无显著性差异(P>0.05),Mfn1/2 mRNA转录和蛋白表达水平,较EE组显著性上调(P<0.05);EE组和EP组胞浆中Cyt c蛋白表达,较C组非常显著性上调(P<0.01),Cyt c从线粒体中大量释放到胞浆中,引起细胞凋亡的发生,EP组胞浆中Cyt c蛋白表达,较EE组显著性下调(P<0.05),Cyt c蛋白释放的减少,抑制了细胞凋亡的发生发展。

实验结论:大负荷运动打破了Drp1Mfn1/2表达的平衡,引起了大鼠额叶细胞凋亡的发生,对额叶造成损伤;运动预处理通过增加Mfn1/2 mRNA转录和蛋白表达水平,促进线粒体的融合和网格化,加强线粒体的自我修复和更新,对Drp1的高表达起到平衡作用,减少线粒体形态结构的异常趋势,有效抑制了Cyt c蛋白从线粒体内的释放,减少了细胞凋亡的发生发展,减轻了大负荷运动引起的大鼠额叶的损伤。提示:Drp1的高表达,与大负荷运动后大鼠额叶细胞凋亡的发生密切相关,而Mfn1/2的高表达有利于抑制细胞凋亡的发生。同时Cyt c的释放与Drp1Mfn1/2表达不均衡存在一定的关联性,胞浆中检测到Cyt c蛋白的表达是线粒体形态结构完整性被破坏的分子检测结果,线粒体中Cyt c的缺失对维持线粒体的呼吸链的完整性起到至关重要的作用,从而影响线粒体的功能,提示大负荷运动引起额叶细胞凋亡的发生与线粒体功能下降可能存在关联性,而运动预处理则通过调节Drp1Mfn1/2的表达,改善线粒体的功能。

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