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不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)非酒精性脂肪肝炎大鼠肝線粒體增殖相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)的影響

2016-12-17 07:57:45趙美琴董合玲徐曉陽(yáng)
中國(guó)老年學(xué)雜志 2016年22期
關(guān)鍵詞:高脂有氧肝細(xì)胞

趙 軍 趙美琴 董合玲 徐曉陽(yáng)

(暨南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士后流動(dòng)站暨南大學(xué)體育學(xué)院,廣東 廣州 510630)

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不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)非酒精性脂肪肝炎大鼠肝線粒體增殖相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)的影響

趙 軍 趙美琴1董合玲 徐曉陽(yáng)2

(暨南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士后流動(dòng)站暨南大學(xué)體育學(xué)院,廣東 廣州 510630)

目的 研究不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)非酒精性脂肪肝炎(NASH)大鼠肝線粒體增殖相關(guān)調(diào)節(jié)因子的影響。方法 SD大鼠隨機(jī)分為普通安靜組(ND組)和高脂組,高脂組分為安靜對(duì)照組(C組)和運(yùn)動(dòng)組,分別以普通或高脂飼料喂養(yǎng)16 w,后6 w運(yùn)動(dòng)各組進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)。結(jié)束時(shí)測(cè)血谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和血脂,肝勻漿超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA),肝煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔酶依賴的組蛋白去乙酰代酶(SIRT1)、過(guò)氧化物增殖物激活受體γ輔因子(PGC-1)α、核呼吸因子(NRF)-1、mtDNA轉(zhuǎn)錄因子(TFAM)mRNA和SIRT1、AMPK、pAMPK蛋白表達(dá),肝HE染色切片。結(jié)果 C組發(fā)生NASH;運(yùn)動(dòng)各組NAS和氧化應(yīng)激不同程度緩解;中等、較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能顯著升高SIRT1、pAMPK蛋白表達(dá)和SIRT1、PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA水平。結(jié)論 中等和較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)激活SIRT1/AMPK/PGC-1α信號(hào)通路,促進(jìn)線粒體增殖,降低氧化應(yīng)激水平,抑制炎癥的發(fā)生。

有氧運(yùn)動(dòng);非酒精性脂肪肝炎;SIRT1;AMPK;PGC-1α

我國(guó)非酒精性脂肪肝病(NAFLD)發(fā)病率隨著年齡的增加而升高,在50~60歲達(dá)到峰值〔1,2〕。非酒精性脂肪肝炎(NASH)是NAFLD進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。氧化應(yīng)激被認(rèn)為是NASH發(fā)病的重要因素之一,而肝細(xì)胞線粒體功能紊亂〔3〕在氧化應(yīng)激中起著重要的作用。過(guò)氧化物增殖物激活受體γ輔因子α(PGC-1α)是調(diào)節(jié)線粒體增殖的重要因子,可調(diào)節(jié)核呼吸因子(NRF)-1、NRF-2、mtDNA轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)活性,促進(jìn)線粒體呼吸鏈相關(guān)基因表達(dá)和mtDNA的轉(zhuǎn)錄和穩(wěn)定。AMP激活的蛋白激酶(AMPK)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔酶依賴的組蛋白去乙?;?SIRT)1調(diào)控著肝PGC-1α的活性〔4〕。NASH肝細(xì)胞線粒體增生明顯受損〔5〕,患者或動(dòng)物肝細(xì)胞SIRT1、AMPK、PGC-1α表達(dá)或活性顯著性減少〔5〕。有氧運(yùn)動(dòng)可抑制NAFLD進(jìn)展,而較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與NASH顯著負(fù)相關(guān)〔6〕,但具體機(jī)制不清。本文探討NASH肝臟對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的分子適應(yīng)機(jī)制,闡明中等及較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的抗脂肪性肝炎的具體機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 健康雄性SPF級(jí)成年SD大鼠50只,廣東中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物中心提供,體重150~160 g。大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)后,隨機(jī)分為普通安靜組(ND組),高脂安靜對(duì)照組(C組)和高脂小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(LE組)、高脂中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(ME組)、高脂較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(VE組)。普通組給予普通飼料,高脂組給予高脂飼料,共計(jì)16 w。普通飼料配方中脂肪提供能量占18%、蛋白質(zhì)占32%、碳水化合物占50%;高脂飼料配方中脂肪提供能量約占60%、蛋白質(zhì)占20%、碳水化合物占20%。大鼠自由飲食,環(huán)境溫度22℃~25℃,自然光照。

1.2 運(yùn)動(dòng)方案第11周運(yùn)動(dòng)各組開(kāi)始跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),5 d/w,60 min/d。適應(yīng)性訓(xùn)練后,各組運(yùn)動(dòng)速度分別是:LE組:15 m/min;ME組:20 m/min;VE組:25 m/min(30 min)和30 m/min(30 min,10%),分別大致相當(dāng)于30%VO2max、55% VO2max、75% VO2max左右的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

1.3 取材 第16周最后一次運(yùn)動(dòng)后即刻取材。采腹主動(dòng)脈血10 ml,分離血清于-80℃保存。剪下肝臟于中葉中間位切取1 cm×1 cm×1 cm大小肝組織,濾紙拭干血跡,置于10%甲醛溶液中固定保存,用于HE染色;取小塊肝中葉若干分裝于凍存管,置于液氮罐備用。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 血清生化指標(biāo)的測(cè)定 血甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)通過(guò)7020全自動(dòng)生化分析儀(HITACH公司)測(cè)定。

1.4.2 肝組織病理 切片常規(guī)行HE染色,鏡下觀察脂肪變性、小葉性炎癥、氣球樣變,評(píng)估NAFLD活動(dòng)度積分(NAS)。

1.4.3 RT-PCR測(cè)定肝SIRT1、PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA表達(dá) Trizol一步法提取肝臟總RNA,選取質(zhì)量和純度符合RT-PCR要求的RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。反轉(zhuǎn)錄后,在CFX96 realtime PCR儀(Bio-Rad公司)上進(jìn)行熒光定量PCR反應(yīng)。PCR反應(yīng)條件,擴(kuò)增曲線階段: 95℃30 s;95℃,5 s;60℃,30 s;70℃,30 s,40個(gè)循環(huán);融解曲線階段:融解溫度區(qū)間為55℃~95℃,讀數(shù)間隔為0.5℃,每次持續(xù)時(shí)間為2 s。反應(yīng)結(jié)束后,PCR儀給出各反應(yīng)孔的Ct值,以β-actin為內(nèi)參基因,根據(jù)公式2-ΔΔCt計(jì)算各樣品目的基因的相對(duì)表達(dá)量。擴(kuò)增引物。SIRTI正義鏈5′CTGTTTCCTGTGGGATACCTGACT 3′;反義鏈5′ATCGAACATGGCTTGAGGATCT 3′;PGC-1α正義鏈5′AAA AGCTTGACTGGCGTCAT 3′;反義鏈5′TCAGGAAGATCTGGGCAAAG 3′;NRF-1正義鏈5′CGCAGTGACGTCCGCACAGA 3′;反義鏈5′AAGGTCCTCCCGCCCATGCT3′;TFAM正義鏈5′GGCAGAAACGCCTAA AGAAG 3′;反義鏈5′TCATCCTTAGCCTCCTGGAA 3′;β-actin正義鏈5′TTCCTGGGTATGGAATCCTG 3′;反義鏈5′CAGCAATGCCTGGGTACAT。引物合成于廣州Invitrogen公司。

1.4.4 Western 印跡測(cè)定肝組織SIRT1、AMPK、pAMPK蛋白水平 提取肝組織100 mg放入試管,加入RIPA 900 μl冰浴勻漿,后立即放入100 μl PMSF液,再將其轉(zhuǎn)移至離心管中,并加40 μl完全緩沖液,4℃,1 000 r/min離心10 min,取上清分裝,-20℃保存,用考馬斯亮法定蛋白樣品濃度。常規(guī)蛋白電泳分離膠濃度為12%,濃縮膠濃度4%。抽提純化的蛋白經(jīng)SDS-PAGE電泳后轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜,用麗春紅染色,確定蛋白轉(zhuǎn)移成功,5%脫脂奶封閉后,加一抗(phospho-AMPK 1∶1 000;AMPK 1∶800;SIRT 1∶1 000),室溫下孵育2.5 h,PBST洗膜后,加二抗(羊抗鼠,1∶1 000),室溫下孵育1 h。PBST洗膜后,NBT+BCIP顯色;SYNGENE成像系統(tǒng)進(jìn)行圖像分析。

1.4.5 肝組織勻漿測(cè)定SOD和MDA SOD活性的測(cè)定采用黃嘌呤氧化酶分析法;MDA水平的測(cè)定采用硫代巴比妥酸分析法(試劑盒購(gòu)于南京建成生物公司)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié) 果

2.1 血清生化指標(biāo)水平 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),血脂方面,運(yùn)動(dòng)組血TC、LDL-C和TG水平均顯著性低于C組(P<0.05),而運(yùn)動(dòng)各組之間無(wú)顯著差異(P>0.05);運(yùn)動(dòng)組的血ALT、較C組顯著減少(P<0.05);VE組血清ALT較LE組顯著減少(P<0.05)。見(jiàn)表1。

2.2 肝組織勻漿SOD活性、MDA含量 運(yùn)動(dòng)組肝組織MDA含量較C組顯著下降,SOD較C組顯著升高;VE組較LE組肝組織SOD活性顯著升高(均P<0.05)。見(jiàn)表1。

2.3 HE染色肝組織病理學(xué)光鏡下觀察 C組肝細(xì)胞索境界不清,彌漫性脂質(zhì)空泡,大小不等,氣球樣變明顯,中度至重度大囊泡脂肪變性廣泛分布,并可見(jiàn)廣泛的小葉內(nèi)炎癥浸潤(rùn)病灶,結(jié)果顯示C組大鼠全部發(fā)生NASH;LE組大鼠肝小葉內(nèi)可見(jiàn)彌漫性脂肪大小泡分布,脂肪大泡摻雜其間,小葉內(nèi)炎性病灶減輕,LE組7只大鼠進(jìn)入NASH階段;ME、VE組大鼠肝組織尚可見(jiàn)彌漫性脂肪小泡,脂肪大泡明顯減少,炎性病灶明顯減輕,ME組1只大鼠進(jìn)入NASH階段,LE組無(wú)進(jìn)入NASH階段大鼠。高脂各組NAS評(píng)分,C組8分,LE組5.4分,ME組3.4分,VE組2.8分,NAS評(píng)分上LE、ME、VE組較C組顯著下降(P<0.05;P<0.01),ME較LE有顯著性減少(P<0.01),VE較LE和ME組有顯著性下降(P<0.01,P<0.05)。

2.4 肝組織SIRT1、PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA表達(dá) RT-PCR結(jié)果表明,C組SIRT1、PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA表達(dá)較ND組顯著性減少(P<0.01),而運(yùn)動(dòng)各組較C組有顯著升高(P<0.05);ME組各基因表達(dá)顯著高于LE組;VE組各基因表達(dá)均顯著高于ME組(P<0.05)。見(jiàn)表2。

2.5 肝組織SIRT1、AMPK、pAMPK蛋白表達(dá) C組大鼠肝臟Sirt1蛋白表達(dá)顯著下降(P<0.01),LE組SIRT1蛋白與C組無(wú)顯著差異,VE組、ME組SIRT1蛋白表達(dá)較C組顯著升高(P<0.01),且高于LE組,VE組顯著高于ME組(P<0.05);C組大鼠肝臟pAMPK/AMPK比值顯著減少(P<0.01),VE和ME組pAMPK/AMPK較C組顯著升高(P<0.01),LE組與C組無(wú)顯著差異(P<0.05),VE組顯著高于ME組(P<0.05)。

表1 各組大鼠血脂、ALT及肝組織、SOD、MDA水平比較

與C組比較:1)P<0.05,2)P<0.01;與LE組比較:3)P<0.05,4)P<0.01;與ME組比較:5)P<0.05,6)P<0.01,下表同

表2 肝組織SIRT1、PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA及SIRT1、pAMPK/AMPK蛋白表達(dá)水平

3 討 論

有氧運(yùn)動(dòng)抑制NAFLD向NASH發(fā)展方面研究較少,其機(jī)制仍不清楚。本文表明中等及較大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)抑制大鼠脂肪性肝炎效果顯著,其機(jī)制與促進(jìn)線粒體增殖,改善線粒體功能紊亂,抑制氧化應(yīng)激水平有關(guān)。

“多次打擊”學(xué)說(shuō)認(rèn)為脂肪因子的改變、脂質(zhì)過(guò)氧化物和氧化應(yīng)激、線粒體功能紊亂、血內(nèi)源性毒性物質(zhì)、肝星狀細(xì)胞激活等均是NASH發(fā)病誘因,線粒體功能紊亂是其中的重要致病因素。Begriche等〔3〕發(fā)現(xiàn)進(jìn)展性NAFLD患者,線粒體超微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變,線粒體合成ATP的功能下降、線粒體DNA含量減少以及線粒體呼吸功能下降。肝細(xì)胞線粒體增殖異常在NASH發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用〔5〕,NASH小鼠肝細(xì)胞線粒體增殖功能顯著受損,線粒體增殖的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子AMPK、SIRT1、PGC-1α、NRF-1和TFAM表達(dá)均顯著減少,細(xì)胞色素氧化酶4也顯著減少〔7〕。本文C組大鼠肝線粒體增殖轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子AMPK、SIRT1、PGC-1α、NRF-1和TFAM mRNA表達(dá)顯著下降。

PGC-1α是調(diào)節(jié)線粒體增殖的關(guān)鍵因子,通過(guò)NRF-1、NRF-2、TFAM促進(jìn)線粒體相關(guān)基因表達(dá)。上游因子SIRT1去乙酰化PGC1α促進(jìn)線粒體增殖,pAMPK磷酸化并激活PGC1α〔8〕。肝脂聯(lián)素信號(hào)傳導(dǎo)中,SIRT1是AMPK上游信號(hào)因子〔9〕。SIRT1/AMPK/PGC-1α軸異常在NASH發(fā)病機(jī)制、脂肪性肝炎發(fā)展中有重要作用。高脂喂養(yǎng)大鼠3個(gè)月后,肝SIRT mRNA表達(dá)顯著性降低〔10〕;肝pAMPK蛋白表達(dá)減少在NASH發(fā)病過(guò)程中也起著重要作用〔11〕。本文中高脂飲食對(duì)肝細(xì)胞SIRT1/AMPK/PGC-1α信號(hào)通路顯著性抑制,C組大鼠肝細(xì)胞SIRT1表達(dá)和pAMPK表達(dá)顯著減少、PGC-1α、NRF-1、TFAM基因表達(dá)顯著性減少。所以肝細(xì)胞SIRT1/AMPK/PGC-1α軸可能是NAFLD治療的重要靶點(diǎn)〔7〕,刺激NASH肝細(xì)胞SIRT1/AMPK/PGC-1α信號(hào)通路可以顯著改善脂肪肝細(xì)胞線粒體功能紊亂,促進(jìn)線粒體增殖,增加脂肪酸氧化、減少ROS生成和氧化應(yīng)激,抑制單純性脂肪肝向脂肪性肝炎方向的發(fā)展。

有氧運(yùn)動(dòng)可調(diào)節(jié)組織SIRT1、AMPK的表達(dá),隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加,SIRT1、pAMPK表達(dá)也逐漸增加,表現(xiàn)出劑量依賴關(guān)系〔12〕。Takekoshi等〔13〕研究表明較大強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)可激活肝細(xì)胞AMPK;Carlson等〔14〕發(fā)現(xiàn)一次小強(qiáng)度(16 m/min,120 min)有氧運(yùn)動(dòng)后,大鼠肝臟AMPK活沒(méi)有顯著性變化,運(yùn)動(dòng)后第15分鐘也只輕微增加;而較大強(qiáng)度(32 m/min,15%,10 min)運(yùn)動(dòng)后肝臟AMPK活性顯著升高,并且伴隨著AMPK下游蛋白乙酰輔酶A羧化酶(ACC)磷酸化水平的增加;Bayod等〔15〕用小強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)(12 m/min,4~5 d/w,36 w)訓(xùn)練大鼠后發(fā)現(xiàn),肝臟pAMPK/AMPK并無(wú)顯著性增加。運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌組織中SIRT1表達(dá)顯示出顯著的劑量依賴關(guān)系〔16〕;Leiz等〔17〕也發(fā)現(xiàn)中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以顯著增加小鼠肝細(xì)胞SIRT1蛋白表達(dá)。本文認(rèn)為中等及較大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)比小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)抑制NASH效果更顯著,較顯著地抑制脂肪肝炎性的病變,其機(jī)制與激活SIRT1/AMPK/PGC-1α信號(hào)通路的傳導(dǎo),促進(jìn)線粒體增生、增加脂肪酸的氧化和減少氧化應(yīng)激的作用相關(guān)。

高分子量脂聯(lián)素和瘦素可以促進(jìn)肝組織SIRT1、pAMPK的表達(dá);而脂聯(lián)素、瘦素受體的表達(dá)與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間呈現(xiàn)劑量依賴關(guān)系。Mohebbi等〔18〕讓大鼠分別小(20 m/min,大約為50%~55% VO2max)、中(28 m/min,大約為70%~75% VO2max)、大(34 m/min,大約為80%~85% VO2max)強(qiáng)度進(jìn)行12 w的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后,血液、脂肪組織中的總脂聯(lián)素以及高分子量脂聯(lián)素水平顯著增加,高分子量脂聯(lián)素水平與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間呈現(xiàn)顯著劑量依賴關(guān)系。瘦素也可激活肝細(xì)胞內(nèi)AMPK,而瘦素和瘦素受體表達(dá)也與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)〔19〕。

總之,小強(qiáng)度、中等強(qiáng)度和較大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)能直接抑制高脂飲食導(dǎo)致大鼠肝臟內(nèi)的脂肪沉積,降低NAFLD活動(dòng)度評(píng)分,對(duì)NAFLD起著輔助治療作用;中等和較大強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)抑制單純性脂肪肝向脂肪肝炎轉(zhuǎn)化比小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)有更顯著的效果,其機(jī)制可能與AMPK/SIRT1/PGC-1α信號(hào)通路的激活有關(guān)。

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〔2015-05-29修回〕

(編輯 苑云杰/曹夢(mèng)園)

趙 軍(1971-),男,副教授,博士,主要從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)與運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)研究。

G804.7

A

1005-9202(2016)22-5529-04;

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.22.016

1 武漢西藏中學(xué) 2 華南師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院

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如何從零基礎(chǔ)開(kāi)始有氧運(yùn)動(dòng)
中老年保健(2022年4期)2022-08-22 03:01:18
外泌體miRNA在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展
高脂血標(biāo)本對(duì)臨床檢驗(yàn)項(xiàng)目的干擾及消除對(duì)策
運(yùn)動(dòng)降低MG53表達(dá)及其在緩解高脂膳食大鼠IR中的作用
肝細(xì)胞程序性壞死的研究進(jìn)展
肝細(xì)胞癌診斷中CT灌注成像的應(yīng)用探析
高脂飲食誘導(dǎo)大鼠生精功能障礙
糖有氧代謝與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練
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