有氧運動干預父系C57BL-6小鼠對子代骨骼肌mTOR信號通路的影響.pdf

1、研究目的:
　　骨骼肌占人體體重的40％以上，在機體維持代謝平衡過程中發(fā)揮著重要作用。骨骼肌組織具有高度的可塑性，在其生長發(fā)育過程中，許多重要基因的程序性表達導致了骨骼肌細胞特異基因的表達，這些特異表達的基因之間形成了復雜的信號轉導通路和網絡結構，進而調控骨骼肌生長發(fā)育。目前研究已表明，高度保守的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號轉導通路在骨骼肌生長發(fā)育過程中發(fā)揮了關鍵的作用。眾所周知，規(guī)律的有氧運動不僅可以增強體質、改善肺功

2、能、降低心腦血管疾病發(fā)病率，而且可以促進骨骼肌肥大。流行病學研究顯示，父母的營養(yǎng)狀況、生育年齡及其所處的環(huán)境因素包括接觸毒物、內分泌干擾物以及食物、藥品等均可影響子代的生長發(fā)育。研究顯示，孕婦進行適宜的運動訓練，不僅可以防止孕期體重過度增加、減少妊娠期疾病，而且可以影響子代的出生體重及體重指數。與運動干預母系F0對子代生長發(fā)育影響的深入研究相比，關于有氧運動干預父系F0是否會對其子代體重及骨骼肌產生影響的研究尚未見報道。本實驗對父系C5

3、7BL/6小鼠進行6周有氧跑臺運動干預，通過對比運動干預子代小鼠與正常飲食安靜組子代小鼠的體重、骨骼肌濕重及抓力的差異，并采用分子生物學技術探討對子代小鼠骨骼肌濕重產生影響的機制。試圖揭示規(guī)律有氧運動不僅對參與運動者本身的健康有益，而且會影響子代骨骼肌生長發(fā)育。
　　研究方法:
　　(1)實驗用C57BL/6小鼠的繁殖和選擇:同窩C57BL/6雄性小鼠(F0)自出生21天斷乳后隨機分為運動組(E)和安靜組(C)。同窩雌性小鼠

4、以正常小鼠飼料安靜喂養(yǎng)以備交配使用，6周后與各組雄性小鼠1∶1交配，次日晨起檢查雌鼠外陰處精栓，當發(fā)現精栓后將雄鼠移出，孕鼠單獨喂養(yǎng)至分娩。其中，運動組的F1代雄性小鼠命名為EM，運動組的F1代雌性小鼠命名為EF;安靜組的F1代雄性小鼠命名為CM，安靜組的F1代雌性小鼠命名為CF;(2)運動方案:E組進行為期6周、75％ VO2max強度的跑臺訓練，5天/周，1次/天，60min/次;(3)F1代小鼠的抓力:F1代小鼠自出生21天斷乳后

5、，稱量并記錄小鼠體重，之后采用抓力測定儀進行抓力測試;(4)F1代小鼠骨骼肌細胞橫截面積:F1代小鼠禁食14-16小時，稱量并記錄小鼠體重，經腹膜下注射水合氯醛溶液麻醉后，立即分離小鼠的股四頭肌組織，經10％中性福爾馬林固定，1周后依次經不同濃度梯度酒精脫水、二甲苯透明、浸蠟、包埋，制成石蠟切片。H&E染色石蠟切片，鏡下觀察股四頭肌細胞的大小并采用Image J軟件計算其橫截面積;(5)采用Real-time PCR法檢測F1代小鼠股四

6、頭肌組織PI3K，Akt，mTOR，S6K1以及4E-BP1 mRNA的表達水平;(6)采用Westernblot法檢測F1代小鼠股四頭肌組織PI3K，Akt, mTOR以及S6K1總蛋白的表達水平;(7)采用Western blot法檢測F1代小鼠股四頭肌組織Akt,mTOR，S6K1以及4E-BP1磷酸化蛋白的表達水平。
　　研究結果:
　　(1) F1代小鼠表型（體重、股四頭肌濕重及股四頭肌濕重/體重）實驗結果:與CM

7、組小鼠相比，EM組小鼠體重、股四頭肌濕重及股四頭肌濕重/體重比值分別增加12.76％，23.50％及9.73％，均有顯著性差異(P＜0.05);而EF組小鼠與CF組相比，未見明顯差異;(2)F1代小鼠抓力測試結果:為了標準化，采用抓力/體重比值作為評定標準。結果經統(tǒng)計學軟件分析，與CM組小鼠相比較，EM組小鼠抓力/體重比值增加21.50％(P＜0.05);同樣，EF組小鼠與CF組相比，亦未見明顯差異;因此，以下實驗主要對CM組和EM組小

8、鼠進行檢測;(3) F1代雄性小鼠股四頭肌細胞的橫截面積:H&E染色結果經Image J軟件分析顯示，EM組小鼠與CM組小鼠相比，股四頭肌細胞的橫截面積增加30.26％(P＜0.05); EM組大肌細胞所占比例顯著高于CM組，而小肌細胞所占比例顯著低于CM組(P＜0.05);(4)F1代雄性小鼠股四頭肌組織PI3K，Akt，mTOR,S6K1以及4E-BP1 mRNA的表達水平:EM組小鼠股四頭肌PI3K，Akt，mTOR, S6K1以

9、及4E-BP1 mRNA的表達較CM組分別增加16.87％，10.96％，22.48％，83.12％和73.26％，但只有S6K1和4E-BP1 mRNA的表達增加具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);(5)F1代雄性小鼠股四頭肌組織PI3K，Akt, mTOR以及S6K1總蛋白的表達水平:EM組小鼠股四頭肌PI3K，Akt，mTOR以及S6K1總蛋白表達水平與CM組相比有增加趨勢，但沒有統(tǒng)計學意義(P＞0.05);(6)F1代雄性小鼠股四頭

10、肌組織Akt，mTOR，S6K1以及4E-BP1磷酸化蛋白的表達水平:EM組小鼠股四頭肌pAkt，pmTOR，pS6K1以及p4E-BP1蛋白的表達水平顯著高于CM組，分別增加14.63％，14.83％，92.74％和74.11％(P＜0.05)，其中pS6K1和p4E-BP1蛋白的表達增加較為顯著。
　　研究結論:
　　(1)6周有氧跑臺運動干預父系小鼠可引起雄性子代小鼠的體重、股四頭肌濕重以及股四頭肌細胞的橫截面積均明顯

11、高于正常飲食安靜組的雄性子代小鼠;而對雌性子代小鼠未見明顯影響;
　　(2)6周有氧跑臺運動干預父系小鼠導致雄性子代小鼠的抓力明顯高于正常飲食安靜組雄性子代小鼠的抓力;而對雌性子代小鼠未見明顯影響;
　　(3)6周有氧跑臺運動干預父系小鼠后，其雄性子代小鼠骨骼肌組織mTOR信號通路的活性明顯高于正常飲食安靜組的雄性子代小鼠，提示，父系6周有氧跑臺運動促進其雄性子代小鼠骨骼肌增生的機制可能與子代雄性小鼠骨骼肌組織mTOR信號通