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1.研究目的: 本研究利用心力衰竭模型探寻果蝇最适低氧起始年龄与低氧持续时间,在低氧产生保护作用的基础上探讨适宜的规律运动与间歇性低氧对果蝇心肌细胞myosin蛋白、actin蛋白与心脏泵血能力的影响,并比较规律运动与间歇性低氧所导致的影响之间的异同。 2.研究方法: 收集8h内羽化的W1118品系处女蝇随机分为青年低氧组(1-2周)、中年低氧组(3-4周)与老年低氧组(5-6周),各组果蝇分为15小组,分别低氧0至14天,低氧结束后利用心力衰竭模型筛选出最佳低氧年龄段与低氧持续时间来建立果蝇低氧联合运动模型。根据筛选出的最佳方案将新收集的W1118品系处女蝇随机分为常氧安静组(NC)、常氧运动组(NE)、低氧安静组(HC)和低氧运动组(HE)分别进行低氧与运动干预。HC与HE组果蝇采用6%02与94%N2的混合气体,每天低氧6h,NE与HE组果蝇采用本小组自主研发的果蝇运动训练装置(专利号为ZL201420707075.9)每天运动2.5h。 各组低氧与运动干预结束的第二天,利用透射电镜拍摄果蝇心脏超微结构以了解其形态学变化,拍摄免疫荧光图片以了解低氧与运动对心肌myosin蛋白与actin蛋白数量与排列的影响,采用westernblot对各组果蝇心肌myosin蛋白与actin蛋白进行半定量,采用 M-mode心动图进行果蝇心脏收缩功能的检测,利用逆重力攀爬能力、寿命和昼夜节律等检测方法对各组果蝇进行生活质量的检测。 3.结果: 3.1.心力衰竭率检测结果 随着年龄的增长,果蝇心力衰竭发生率逐渐上升。中年组及老年组果蝇随着低氧暴露时间的延长心力衰竭率逐渐下降,而青年组心力衰竭率随着低氧暴露时间的延长而增加。 3.2.透射电镜结果 NC、NE与HE组果蝇心肌肌丝较清晰、整齐,但只有NE组线粒体较多,NC组出现了空泡化现象,而HE组果蝇肌丝排列较疏松;HC组果蝇心肌肌丝结构模糊,但有较多线粒体。 3.3.免疫荧光结果 与NC组相比,NE组果蝇心肌直径较大,actin与myosin蛋白数量较多且排列规则,HC组果蝇心肌直径较小,actin与myosin数量较多且排列紧密,而HE组果蝇心肌排列疏松且不规则。 3.4.Western Blot检测结果 与NC组相比,NE组果蝇心肌actin、myosin蛋白相对表达量分别高69.7%和80.0%,HC组分别高29.4%和49.9%,HE组分别高13.4%和27.3%。 3.5.果蝇心脏泵血功能检测结果 NE组果蝇心脏DD显著高于NC(P<0.05)与HC(P<0.01)组,HC组显著低于NC(P<0.05)与HE(P<0.01)组;HC组果蝇SD显著低于NC(P<0.05)与HE(P<0.01)组;NC组果蝇FS显著低于NE组(P<0.01)。 3.6.果蝇攀爬能力检测结果 NE、HC与HE组果蝇攀爬速度均显著高于NC组(P<0.05)。 3.7.果蝇昼夜节律监测结果 HC组及HE组果蝇夜晚睡眠总时间较NC组显著延长(P<0.05),HC组果蝇夜晚睡眠段数显著小于NC组(P<0.01)。 NE组果蝇日间活动总量显著高于其他三组(P<0.05),而HC组显著低于NC组(P<0.05),NE组果蝇日间清醒睡眠百分比以及活动时活动量均显著高于其他三组(P<0.05),HC组果蝇活动时活动量显著高于NC组与HE组果蝇(P<0.05),日间活动时间显著低于NC组(P<0.05)。 3.8.果蝇寿命检测结果 HC组果蝇最高寿命显著高于NC组与NE组(P<0.01),低氧对HE组果蝇最高寿命具有主要影响。HC组果蝇平均寿命显著高于其他三组(P<0.01),HE组果蝇平均寿命显著高于NC组与NE组(P<0.05)。 4.结论: 4.1.随着年龄的增长,果蝇的心力衰竭率逐渐上升,中年组及老年组果蝇随着低氧暴露时间的延长心力衰竭率逐渐下降。 4.2.规律运动能延缓增龄导致的果蝇心肌actin和myosin蛋白及线粒体数量的减少以维持其心脏泵血能力,提高果蝇逆重力攀爬能力、增加日间活动量。 4.3.间歇性低氧能延缓增龄导致的果蝇心肌actin和myosin蛋白及线粒体数量的减少,并且导致心肌纤维排列更紧密,并能增强果蝇逆重力攀爬能力、延长寿命、提高夜间睡眠质量,使低氧组果蝇活动能力有所增强。