有氧运动对CFS大鼠前额叶皮层bax、bal-2及caspase3蛋白表达的影响

2020-10-09 11:05:33 科教导刊·电子版 2020年21期

摘要:目的:探讨运动对慢性复合性应激大鼠前额叶皮层bax、bal-2及caspase3蛋白表达的影响。方法:雄性35只SD大鼠,随机分为三周对照组(C组)8只、模型组(M组)27只,C组常规饲养,M组进行三周慢性疲劳综合征(CFS)建模。建模结束后,C组、M组随机各选取6只进行取材;剩余模型组大鼠随机分为模型对照组(MC组)、模型运动组(ME组)。采用力竭游泳、束缚、禁食禁水、睡眠剥夺四种应激因素建立CFS模型。采用无负重游泳进行有氧运动干预。采用Western Blotting 方法检测大鼠前额叶皮层bax、bal-2及caspase3蛋白的表达。结果:与C组相比,M组大鼠前额叶皮层Bax、caspase3蛋白表达非常显著性增加 (P<0.01),Bcl-2蛋白表达增加,但无显著性差异;与MC组相比,ME组大鼠前额叶皮层Bcl-2、caspase3蛋白表达非常显著性增加(P<0.01);Bax蛋白表达下降,但无显著性差异。 结论:慢性疲劳综合征可引起大鼠前额叶皮层Bax、caspase3蛋白的表达,有氧运动可以促进抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,抑制Bax蛋白的表达。

关键词:慢性疲劳综合征;有氧运动;凋亡

中图分类号:R339.4     文献标识码:A

在21世纪,阿尔兹海默症、帕金森氏症等神经退行性疾病的发病率越来越高。医学杂志《柳叶刀》,曾表示:到2030年,阿尔兹海默症将会是医疗和社会体系的重要负担。社会环境的迅速发展变化引起机体应激可能是导致神经退行性疾病的因素之一。凋亡相关蛋白是神经退行性病变中的重要通路。有氧运动可促进大脑皮层神经元再生,大部分研究证明运动预干预、造模期间的有氧运动干预、运动联合药物治疗可以有效的阻止神经元的凋亡蛋白的表达,促进神经元的再生。本研究模拟现实生活中人们生活空间狭小、身体疲劳、睡眠不足、饮食不规律的生活现象,建立慢性疲劳综合征(Chronic fatigue syndrome,CFS,)旨在研究有氧运动对发病后大鼠凋亡相关蛋白表达的影响。为有氧运动对神经退行性疾病的预防和早期治疗效果,及大众健身提供理论支持。

1材料与方法

1.1实验动物及分组

8周龄SPF级健康雄性SD大鼠35只,购于广州中医药大学实验动物中心[动物生产许可证:SCXK(粤)2013-0034],体重为180-220g。采用国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养。动物饲养环境:温度25?℃,相对湿度50%-65%,12h光暗交替,大鼠游泳水温为32?℃。大鼠适应性喂养一周后随机分为空白对照组(C组,n=8)、模型组(M组,n=27);体重分别为(220.81?.4)g和(219.89?.24)g,组间对比无显著性差异(P>0.05)。C组常规饲养,不进行任何干预;M组大鼠适应性游泳3d(1次/d,10min/次)后进行3周CFS建模,建模期间,大鼠意外死亡3只。建模结束后C组、M组各随机选取6只大鼠进行取材;剩余M组大鼠随机分为模型对照组(MC组,n=9)、模型运动组(ME组,n=9)。

1.2干预方式及取材

1.2.1  CFS建模方案

CFS大鼠建模方法参照文献[1]并根据预实验结果,采用复合应激制备模型。本研究旨在模拟人们躯体疲劳、高压、饮食不规律、睡眠不足的实际情况,采用力竭游泳、束缚、禁食禁水、睡眠剥夺四种应激方式建立应激性CFS大鼠模型。每周建模6天,以两天为一个周期。

睡眠剥夺采用小平台法;束缚应激采用自制束缚筒,大鼠可以自由呼吸,但是身体活动被限制,尾巴外露;力竭游泳采用负重体重5%进行力竭游泳,其判断标准为大鼠鼻尖下沉10s ,无法自主游出水面;夜间禁食禁水。

1.2.2有氧运动方案

有氧运动方案选用无负重游泳(水温32?℃),20min开始,前两天每天递增5min,以后每天递增10min到60min,第二、三周,每天60min。

1.3实验取材

实验结束24h后,所有大鼠禁食12h,根据大鼠体重腹腔注射质量分数为10%的水合氯醛(0.35-0.4ml/kg)进行腹腔麻醉,然后断头取脑,将前额叶皮质取出用锡纸包埋立即放入液氮中,-80℃保存,待测指标,整个过程均在冰面上快速进行操作,两次取材由同一人员操作。

1.4指标检测与方法

采用Western Blotting 方法检测各组大鼠海马组织中bax、bal-2及caspase3蛋白的表达量。

1.5数据处理

运用SPSS21.0统计软件进行数据分析。计量资料统计结果以均数北曜疾睿▁眘)表示,采用单因素方差分析检验,P<0.05为具有统计学意义,P<0.01为具有极显著性差异。

2研究结果

2.1 CFS建模大鼠前额叶皮层Bax、Bcl-2及caspase3蛋白的表达

由表1可知,与C组相比, M组大鼠前额叶皮层组织中促凋亡蛋白Bax、caspase3表达非常显著性增加(P<0.01),抗凋亡蛋白Bcl-2表达增加,但无显著性差异(P>0.05)。

2.2有氧运动对CFS建模大鼠前额叶皮层Bax、Bcl-2及caspase3蛋白表达的影响

由表2可知,与MC组相比,ME组大鼠前额叶皮层Bcl-2、caspase3蛋白表达非常显著性增加(P<0.01);Bax蛋白表达下降,但无显著性差异(P>0.05)。说明运动可以有效促进抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。

3分析与讨论

由于目前CFS发病机制尚不清楚,大多数研究都是观察CFS患者发病的症状、体征等一般状况,询问并分析患者主诉症状发生的各种原因模拟进行动物建模,建模方式各异,如有研究采用注射脂多糖、布鲁氏杆菌、多聚肌胞苷酸等造成动物机体免疫紊乱进而诱发慢性疲劳综合征,这种建模方法是模拟毒感染引发的CFS或者是临床CFS患者表现出的免疫紊乱现象,主要进行对症治疗的研究,在国内比较少见。大部分研究都采用应激建模,研究者认为应激建模更符合临床CFS患者发病原因;一般采用单因素建模、双因素建模、多因素复合应激建模。本研究模拟现代生活中人们所面临的多种应激:身体疲劳、饮食不规律、睡眠缺失、压力大,采用力竭游泳、禁食禁水、睡眠剥夺、束缚四种应激方式进行生理-心理双重应激建立CFS大鼠模型,研究有氧运动对CFS的作用效果。

在细胞凋亡过程中,Bcl-2家族和caspase家族发挥着重要的作用,Bcl-2是抗凋亡基因,Bax和Caspase3是促凋亡基因。本研究中,CFS大鼠前额叶皮层组织中促凋亡蛋白Bax、caspase3表达非常显著性增加,抗凋亡蛋白Bcl-2表达无显著性差异,这与一般研究结果相同; CFS大鼠有氧运动后前额叶皮层Bcl-2、caspase3蛋白表达非常显著性增加,Bax蛋白表达无显著性变化,说明运动可以有效促进抗凋亡蛋白Bcl-2的表达;而caspase3及Bax蛋白表达情况可能与有氧运动时间有关,研究发现,运动形式、运动量和运动时间对 Bcl-2、Bax、Caspase3 的蛋白表达以及细胞凋亡会产生不同影响,短时间大强度或力竭运动会使促凋亡蛋白表达升高,抗凋亡蛋白表达降低; 而长期规律运动才能有效抑制细胞的凋亡,保护机体免受外界刺激诱发的细胞损伤。本文有氧运动干预时间为3周,抑制促凋亡基因的表达效果较弱,在后续研究中进一步深入研究和探讨。

4结论

慢性疲劳综合征可引起大鼠前额叶皮层促凋亡基因Bax、caspase3蛋白的表达,有氧运动可以促进抗凋亡基因Bcl-2蛋白的表达,抑制Bax蛋白的表达。

作者简介:李艳荣(1993.01-),女,汉族,山西临汾人,巢湖学院体育学院助教,硕士;研究方向:运动与健康。

参考文献

[1]张亚军.低氧暴露对慢性疲劳综合征小鼠认知情绪的调节作用及机制研究[D].上海:上海体育学院,2013.

[2]ShengR,Xu X,Tang Q,et al.Polysaccharide of Radix Pseudostellariae Improves Chronic Fatigue Syndrome Induced by Poly I:C in Mice[J].Evid Based Complement Alternat Med,2011(2011):840516.

[3]閆海龙,陈乐琴,张一民,苏浩,汪赞.高强度间歇性训练与中等强度持续运动对大鼠肝细胞自噬与凋亡相关因子表达的影响[J].山东体育学报,2019,35(03):71-77.