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研究目的:高脂饮食与久坐不动是现代人生活方式的显著特点,这使高血压的患病率越来越高,严重危害人们的身体健康。高血压(hypertension)是系统性疾病,除了主要的靶器官,对外周器官骨骼肌也有诸多不利影响。细胞凋亡是基因控制的程序性死亡,维持凋亡的正常水平是骨骼肌长期健康的决定因素之一。细胞凋亡可在应激或疾病等条件下被激活或抑制,并损害机体健康。研究证实,自发性高血压大鼠骨骼肌细胞凋亡水平升高。PI3K/Akt信号通路是促进细胞存活的机制之一,通过抑制下游的caspase-9和caspase-3蛋白表达,抑制细胞凋亡水平。长期有氧运动可以降低病理状态下的细胞凋亡水平,促进机体健康。那么,游泳运动作为一种低强度的有氧运动方式,能否抑制自发性高血压大鼠骨骼肌的细胞凋亡,其中的机制如何,尚无人报道。因此,本研究旨在观察游泳运动对自发性高血压大鼠骨骼肌凋亡水平的影响,并探讨PI3K/Akt/caspase-9/caspase-3信号通路在其中的作用。研究方法:选用4周龄雄性正常血压大鼠(wistar Kyoto,WKY)和自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rat,SHR)各 20 只,适应性喂养一周后,WKY 随机分为两个组,即正常血压安静组(W,n=10)和正常血压运动组(WE,n=10);SHR随机分为两个组,即高血压安静组(S,n=10)和高血压运动组(SE,n=10)。运动组进行十周游泳训练,每周运动五天,第一周训练时,第一天训练lOmin,第二天训练20min,第三天训练30min,第四天训练45min,第五天训练60min。从第二周开始,每天均进行60min的游泳运动,每周运动五天,持续九周。游泳训练结束前一周,使用大鼠抓力测量计测量各组大鼠的抓力。十周游泳训练结束后次日,腹腔麻醉,血流动力学测定大鼠血压;之后0-4℃取材,取腓肠肌做苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色并计算肌纤维横截面积,末端脱氧核苷酸转移酶介导的 dUTP 缺口末端标记(terminal dexynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling,TUNEL)检测腓肠肌细胞凋亡水平;Western Blotting检测腓肠肌 p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、caspase-3、caspase-9、Bcl-2 和 Bax 的蛋白表达。研究结果:(1)与W组相比,S组大鼠的收缩压显著升高;与S组相比,SE组大鼠的收缩压显著下降,提示10周游泳运动可以显著降低自发性高血压大鼠的收缩压。(2)与W组相比,S组大鼠的抓力显著下降;与S组相比,SE组大鼠的抓力显著升高,提示10周游泳运动可以显著增加自发性高血压大鼠的抓力。(3)HE染色结果显示,与W组相比,S组大鼠腓肠肌纤维排列紊乱,肌纤维横截面积降低,腓肠肌重量/胫骨长度比值下降;与S组相比,SE组大鼠腓肠肌纤维排列整齐,肌纤维横截面积增加,腓肠肌重量/胫骨长度比值增大,提示10周游泳运动可以改善自发性高血压大鼠腓肠肌形态,增加肌纤维横截面积和腓肠肌重量。(4)TUNEL与Western blotting结果显示,与W组相比,S组大鼠腓肠肌凋亡指数升高,凋亡相关蛋白Bcl-2蛋白表达下降,Bax蛋白表达升高,Bcl-2/Bax的比值下降;与S组相比,SE组大鼠腓肠肌凋亡指数下降,凋亡相关蛋白Bd-2蛋白表达增加,Bax蛋白表达降低,Bcl-2/Bax的比值升高,提示10周游泳运动可以降低自发性高血压大鼠腓肠肌细胞凋亡水平。(5)Western blotting结果显示,与W组相比,S组大鼠腓肠肌p-PI3K/PI3K和p-Akt/Akt的比值显著下降,caspase-3和caspase-9的蛋白表达升高;与S组相比,SE组大鼠腓肠肌p-PI3K/PI3K和p-Akt/Akt的比值显著升高,caspase-3和caspase-9的蛋白表达降低,提示10周游泳运动可以激活自发性高血压大鼠腓肠肌PI3K/Akt信号通路,并抑制caspases的表达。研究结论:(1)自发性高血压大鼠骨骼肌细胞凋亡水平增加,肌纤维横截面积降低,骨骼肌重量下降,骨骼肌形态受损;肌力降低。(2)游泳运动可以减少自发性高血压大鼠骨骼肌细胞凋亡,改善骨骼肌的形态,提高骨骼肌质量,增强肌力。这可能和游泳运动增加骨骼肌p-PI3K、p-Akt蛋白表达、抑制caspase-9和caspase-3的表达、发挥其对自发性高血压大鼠骨骼肌的保护作用有关。