骨骼肌线粒体ROS和PGC-1α在运动改善炎性衰老中的作用

论文摘要

目的：利用中等强度耐力训练干预的增龄小鼠模型,以及电刺激PGC-1α表达抑制的肌管细胞,观察ROS产生、线粒体功能和生物合成、IL-6及相关炎性因子的表达水平变化,研究线粒体质量控制体系与myokines生成的关联,以揭示骨骼肌线粒体影响机体功能的新模式,探讨骨骼肌线粒体ROS和PGC-1α调节IL-6产生及改善机体炎症水平的可能机制。方法：实验一,120只雄性C57BL/6小鼠,分为4月龄、8月龄和15月龄组,每个年龄段设对照组和耐力训练组,耐力训练组在到月龄前进行8周中等强度的耐力训练,提取骨骼肌及血清,检测线粒体呼吸功能和ROS产生水平,RT-PCR和Western-blot测定骨骼肌PGC-1α、IL-6、NF κB、Nrf2、TNF-α mRNA和蛋白,ELISA测定IL-6和TNF-α血清浓度；实验二,C2C12成肌细胞分化为肌管细胞后,采用电刺激和PGC-1α基因沉默两种方式进行干预,将细胞分为对照组、电刺激组、PGC-1α基因沉默组和PGC-1α基因沉默+电刺激组,进行细胞生长形态学观察、MDA氧化应激损伤测定、肌管呼吸功能及ROS检测、检测相关基因和蛋白。结果：1.增龄过程中,骨骼肌线粒体呼吸功能下降、线粒体ROS产生增加以及线粒体生物合成水平增高,IL-6和TNF-α表达增加；进行耐力训练干预后,线粒体呼吸功能改善,ROS水平降低,IL-6和TNF-α的基础水平较对照组表达明显降低。2.PGC-1α表达抑制后,肌管细胞呼吸功能降低、ROS产生增加,IL-6表达增加,电刺激+干扰组TNF-α表达水平最高,而IL-6表达低于电刺激组。结论：1.衰老伴随着的是线粒体功能降低、持续性高水平的ROS,以及PGC-1 a的表达减少,而运动可以带来一过性或低水平的ROS,以及改善PGC-1α的表达。2.PGC-1α既可以改善线粒体功能,增加线粒体生物合成,对抗衰老所致的高水平ROS,缓解NFκB的产生,进而减少基础水平的IL-6和TNF-α产生,达到抑制促炎反应的作用；PGC-1α又可以在转录水平促进Nrf2的表达,进而促进运动后IL-6的高水平表达,起到抑制TNF-α和抗炎的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 2 文献综述
• 2.1 IL-6的体内水平
• 2.2 IL-6的来源
• 2.3 IL-6的产生途径
• 2+/NFAT'>2.3.1 Ca²⁺/NFAT
• 2.3.2 p38 MAPK
• 2.3.3 IL-6启动子
• 2.4 IL-6分泌的调节
• 2.4.1 糖原和葡萄糖
• 2.4.2 线粒体和氧自由基
• 2.4.3 PGC-1α
• 2.4.4 其他
• 2.5 IL-6的生物学作用
• 2.5.1 IL-6的免疫调节作用
• 2.5.2 IL-6与衰老
• 2.5.3 IL-6与糖脂代谢
• 2.6 IL-6作用的信号通路
• 2.6.1 JAK信号通路
• 2.6.2 AMP活化蛋白激酶信号通路
• 2.7 其他myokines
• 2.7.1 IL-15
• 2.7.2 IL-8
• 2.7.3 脑源性神经营养因子（BDNF）
• 2.7.4 纤维母细胞生长因子（FGF）21
• 2.7.5 鸢尾素
• 3 实验设计和研究方法
• 3.1 动物实验
• 3.1.1 实验对象和分组
• 3.1.2 训练方案
• 3.1.3 实验技术路线
• 3.1.4 动物处理及取材
• 3.1.5 线粒体呼吸功能测定
• 3.1.6 实时荧光PCR检测骨骼肌相关基因
• 3.1.7 Western-blot法检测骨骼肌相关蛋白
• 3.1.8 ELISA法检测血清IL-6和TNF-α含量
• 3.1.9 数据分析
• 3.2 细胞实验
• 3.2.1 实验对象和技术路线
• 3.2.2 C2C12小鼠骨骼肌成肌细胞增殖与分化培养
• 3.2.3 siRNA干预C2C12细胞
• 3.2.4 电刺激干预
• 3.2.5 荧光分光光度计检测ROS
• 3.2.6 ATP生成量检测
• 3.2.7 MDA氧化应激损伤检测
• 3.2.8 肌管呼吸功能检测
• 3.2.9 RT-PCR检测相关基因表达
• 3.2.10 Western-Blotting检测相关蛋白
• 3.2.11 数据分析
• 4 实验结果
• 4.1 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌相关指标的影响
• 4.1.1 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌线粒体呼吸功能的影响
• 4.1.2 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌线粒体膜电位的影响
• 4.1.3 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌ROS生成速率的影响
• 4.1.4 耐力训练对增龄小鼠骨骼肌相关蛋白及mRNA表达的影响
• 4.1.5 耐力训练对增龄小鼠血清IL-6含量的影响
• 4.1.6 耐力训练对增龄小鼠血清TNF-α含量的影响
• 4.2 电刺激对PGC-1α基因沉默肌管细胞相关指标的影响
• 4.2.1 PGC-1α基因沉默效果鉴定
• 4.2.2 肌管细胞ROS产生的变化
• 4.2.3 肌管细胞ATP产生的变化
• 4.2.4 培养液上清MDA含量检测
• 4.2.5 肌管细胞呼吸功能检测
• 4.2.6 肌管细胞相关蛋白及mRNA表达的变化
• 5 讨论
• 5.1 线粒体ROS与IL-6
• 5.1.1 增龄中线粒体ROS变化与IL-6
• 5.1.2 运动干预增龄线粒体ROS与IL-6分泌
• 5.2 PGC-1α与IL-6
• 5.2.1 增龄中骨骼肌PGC-1α的变化
• 5.2.2 运动干预增龄骨骼肌PGC-1α的变化
• 5.2.3 骨骼肌PGC-1α与免疫调节
• 5.2.4 PGC-1α介导IL-6分泌的调节方式
• 5.2.5 NFKB和Nrf2对IL-6表达的调节
• 5.3 IL-6的免疫调节作用
• 5.4 小结
• 6 结论
• 7 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果