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中等強度運動訓練對慢性心衰大鼠心肌細胞線粒體呼吸鏈復合物活性的影響

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月24日 14:29

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中等強度運動訓練對慢性心衰大鼠心肌細胞線粒體
呼吸鏈復合物活性的影響
★舒華1余銀翎2楊煉3郭磊磊2付蓉1許滔1李杰鳳2孫安會1(
第二附屬醫(yī)院貴陽510000;;
510000)
[摘要]目的:探討中等強度運動訓練對慢性心衰(CHF)模型大鼠心肌細胞中線粒體呼吸鏈復合物活性的影響。方法:60
只SD大鼠隨機抽取10只作為正常對照組,,建立CHF大鼠模型。將成功建模的
大鼠隨機分為4組,即模型對照組、陽性對照組、運動組和運動+AMPK抑制劑組。于第7周末開始行運動和藥物干預,連
續(xù)8周。于第14周末檢測各組大鼠線粒體呼吸鏈復合物活性。結(jié)果:造模6周后,與正常對照組相比,CHF模型組左大鼠
左心室短軸縮短率、左心室射血分數(shù)均明顯降低(P<),提示建模成功。干預8周后,與正常對照組相比較,其余4組●
心肌細胞線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅱ、III、IV活性均呈下降趨勢(P<);與模型對照組相比較,陽性對照組、運動組、實驗研究
運動+AMPK抑制劑組呼吸鏈復合物活性均升高(P<),其中,運動組與陽性對照組相比較,呼吸鏈復合物Ⅰ、復合物Ⅱ、
復合物III、復合物IV活性均顯著升高(P<)。結(jié)論:中等強度運動訓練能夠提高CHF大鼠線粒體呼吸鏈復合物活性,
增強線粒體的呼吸功能、促進線粒體能量代謝。

[關(guān)鍵詞]運動訓練;慢性心衰;心肌能量代謝;呼吸鏈復合物
中圖分類號::A
EffectsofModerate-intensityExerciseTrainingontheActivityofMitochondrialRespiratory
ChainComplexinMyocardialCellsofRatswithChronicHeartFailure
SHUHua1,YUYin-ling2,YANGLian3,LIJie-feng2,GUOLei-lei1,FURong1,XUTao1,SUNAn-hui1
,Guiyang550000,China;
,Guiyang510000,China;
,Guiyang550000,China.
[Abstract]Objective:Toinvestigatetheeffectsofmoderate-intensityexercisetrainingontheactivityofmitochondrialrespiratory
:10of60SDratswererandomlyselectedasthenormalcontrolgroup,and
.
Thesuccessfullymodeledratswererandomlydividedintofourgroups:modelcontrolgroup,positivecontrolgroup,exercisegroup,
andexercise+,medicationandexerciseinterventionwerestartedfor8consecutive
:After6weeksof
modeling,comparedwiththenormalcontrolgroup,theleftventricularfractionshortening[(±)%vs(±)%]andleft
ventricularejectionfraction[(±)%vs(±)%]
wasstatisticallysignificant(P<),,comparedwiththe
normalcontrolgroup,theactivitiesofmitochondrialrespiratorychaincomplexI,II,IIIandIVofcardiomyocytesintheotherfourgroups
showedadownwardtrend(P<);comparedwithmodelcontrolgroup,theactivityofrespiratorychaincomplexinpositivecontrol
基金項目:國家自然科學基金項目(81760867);貴州省中醫(yī)藥管理局項目(QZYY2017-033、QZYY2018-006)。
第一作者:舒華,副主任醫(yī)師,碩士生導師。E-mail:******@。
通信作者:孫安會,副主任醫(yī)師。E-mail:******@。
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江西中醫(yī)藥大學學報?2022年12月第34卷第6期
group,exercisegroupandexercise+AMPKinhibitorgroupwasincreased(P<),heretheexercisegroupwascomparedtothepositive
controlgroup,RespiratorychaincomplexI(±±),complexII(±±),
complexIII(±±)andcomplexIV(±±)wereincreased(P<).
Conclusion:Moderate-intensityexercisetrainingcanimprovetheactivityofmitochondrialrespiratorychaincomplexinCHFrats,
therebyenhancingmitochondrialrespiratoryfunctionandpromotingmitochondrialenergymetabolism.
[Keywords]ExerciseTraining;ChronicHeartFailure;MyocardialEnergyMetabolism;RespiratoryChainComplex
慢性心力衰竭是心血管疾病的終末階段,延緩測試劑盒(Caymanchemical公司,貨號0542663);
心力衰竭的進展是臨床治療的重要目標之一。線線粒體呼吸鏈COXⅣ活性檢測試劑盒(Cayman
粒體作為機體能量的主要產(chǎn)生場所,也影響心肌能chemical公司,貨號0537955)。
量代謝,線粒體產(chǎn)能的能力即線粒體的呼吸功能,?主要儀器?動物跑臺(江蘇賽昂斯,型
其影響細胞的供能,對維持機體功能具有重要意號SA101B);超聲儀(日本Fujifilm,型號Visual
義。研究表明,心衰時線粒體呼吸功能下降,線粒SonicsVevo2100);微量移液器(德國Gilson公司,
體呼吸鏈復合酶的蛋白表達明顯降低[1]。因此,從型號CN251-01);臺式高速冷凍離心機(湖南湘
改善線粒體呼吸功能角度治療心力衰竭,是值得深儀實驗室儀器開發(fā)有限公司,型號H1650R);精密
入研究的課題。PH計(雷磁公司,型號E-201-C);普通冰箱(榮
目前以運動為主的心臟康復是延緩心衰進展、事達公司,型號BCD-245F)。
●促進心功能改善的重要手段。?實驗方法
實驗研究夠促進心肌能量代謝[2],?實驗分組?隨機選擇60只SD大鼠(雄性)
量代謝水平直接相關(guān)。相關(guān)研究證實,不同的訓練中的10只作為正常對照組,其余50只大鼠均在相
強度可以不同程度地改善大鼠心肌線粒體的呼吸同條件下用阿霉素誘導法造模。在造模過程中死
[2]
●鏈功能,對慢性心衰的作用機制為臨床制定合亡14只,將造模成功的36只大鼠隨機數(shù)字表法分
理的運動處方提供了理論依據(jù)。而中等強度訓練為4組,即CHF模型組(模型對照組,n=8)、曲
是目前運用最廣泛,也是被各大康復指南所推薦的美他嗪組(陽性對照組,n=9)、中等強度運動訓
運動強度。據(jù)此,本實驗通過阿霉素誘導建立CHF練組(運動組,n=8)和運動+AMPK抑制劑組(n=8)。
大鼠模型,?造模方法?按文獻造模方法并結(jié)合預實驗
肌細胞線粒體呼吸鏈復合物活性影響機制,為中等結(jié)果復制CHF大鼠模型[3-4],即將阿霉素溶解于
強度運動訓練改善心衰患者心功能提供實驗依據(jù)。生理鹽水中,制備成2mg/mL溶液。大鼠腹腔注
1?,每周2次,連續(xù)6周,累積劑量為
?實驗資料18mg/kg。正常對照組腹腔注射等量生理鹽水。
?實驗動物?60只8周齡健康雄性SD大鼠,?處理方法?于第6周末開始,將成功建模
體重約(220±10)g,均購自長沙天勤生物公司(許的大鼠隨機分組后,陽性對照組給予曲美他嗪
可證號:SCXK<湘>2019-0014),于貴州中醫(yī)藥大10mg/(kg·d),每周5次,連續(xù)8周;正常對照
學基礎(chǔ)重點實驗室實驗中心飼養(yǎng),%NaCl;運動組和運
中,自由進食,適應性飼養(yǎng)1周,溫度(25±3)℃,動+AMPK抑制劑組進行中等強度運動訓練。具
相對濕度(55±10)%。體方法如下:每天在跑臺上進行5min適應性運動
?主要藥物與試劑?鹽酸阿霉素(北京索萊(坡度0°,速度5m/min)后,將大鼠調(diào)整到5°、
寶公司,貨號D8740);AMPK抑制劑Compound20m/min(憑Bedford[5]經(jīng)驗公式,相當于60%
C(MCE,貨號HY-13418A);鹽酸曲美他嗪片最大攝氧量),第1天運動時長20min,每天增加
(施維雅<天津>制藥有限公司);AMPK抑制劑10min,第3天及之后維持運動40min,強度不變,
CompoundC(MedChemExpress公司,貨號HY-每周5天,連續(xù)8周;運動+AMPK抑制劑組,在
13418A);線粒體呼吸鏈COXⅠ活性檢測試劑盒運動同時腹腔注射AMPK抑制劑(CompoundC)[6],
(Caymanchemical公司,貨號0542767);線粒體呼劑量為20mg/kg,每周2次,連續(xù)8周。
吸鏈COXⅡ活性檢測試劑盒(?樣本采集及指標檢測
司,貨號0537875);線粒體呼吸鏈COXⅢ?超聲心動圖檢測?于第6周干預后由同一
·76·
舒華等:中等強度運動訓練對慢性心衰大鼠心肌細胞
余水平等:基于生產(chǎn)需求的丹參藥材貯藏條件研究線粒體呼吸鏈復合物活性的影響
?各組線粒體呼吸鏈CoxⅠ、Ⅱ活性比較
普勒超聲心動圖測量左室短軸縮短分數(shù)(LVFS)與正常對照組比較,其他各組線粒體呼吸鏈
和左室射血分數(shù)(LVEF)。每只大鼠測試3個心CoxⅠ、Ⅱ(ComplexⅠ、Ⅱ)活性均降低(P<);
動周期,最后取平均值,以評價模型質(zhì)量。與模型對照組比較,各干預組ComplexⅠ、Ⅱ活性
?線粒體呼吸鏈復合物活性檢測?提取大鼠均升高(P<);與陽性對照組比較,運動組
心肌線粒體,檢測線粒體呼吸鏈復合物I-Ⅳ活性,ComplexⅠ、Ⅱ活性增加(P<),運動+AMPK抑
具體步驟嚴格按相應試劑盒的說明書執(zhí)行,采用比制劑組ComplexⅠ、Ⅱ活性下降明顯(P<)。見
色法測定活性。分別將10μL線粒體蛋白加到酶復表2。
合物Ⅰ-IV反應緩沖液1mL中,隨后各組加入相應表2各組大鼠線粒體呼吸鏈COXⅠ、Ⅱ活性對比
工作液啟動反應。線粒體呼吸鏈復合物I-IV的數(shù)(xs±)nmol/(min·mg)
值分別以每分鐘每毫克蛋白所消耗的煙酰胺腺嘌組別nCOXⅠCOXⅡ
呤二核苷酸(NADH)、二氯酚靛酚(DCP)、還原
±*△#±*△#
型泛醌(CoQH2)以及還原型細胞色素C(CytoC)
運動+AMPK
±*△#±*△#
的量來表示。抑制劑組
統(tǒng)計學方法**
?±±

±*±*△
分析,表示為均值±標準差(xs±)。配對比較
采用t檢驗;多組比較符合正態(tài)分布和方差齊性,±±●
實驗研究
采用單因素方差分析;否則使用具有多個獨立樣本注:與正常對照組比較,*P<;與模型對照組比較,
△#
的非參數(shù)檢驗。以P<。P<;與陽性對照組比較,P<。
各組線粒體呼吸鏈Ⅲ、Ⅳ活性比較
2??Cox
?各組心臟彩超的比較與正常對照組比較,其他各組心肌細胞線●
造模6周后,與正常對照組比較,慢性心力衰粒體呼吸鏈COXⅢ、Ⅳ(ComplexⅢ、Ⅳ)活性均
竭模型組LVFS、LVEF水平均有顯著下降(P<)。減少(P<);與模型對照組比較,各干預組
提示CHF模型制作成功。見表1、圖1。ComplexⅢ、Ⅳ活性均升高(P<);與陽性對照
表1正常對照組與慢性心力衰竭模型組心臟參數(shù)比較組比較,運動組ComplexⅢ、Ⅳ活性增加(P<),
(xs±)%運動+AMPK抑制劑組ComplexⅢ、Ⅳ活性降低
組別nLVFSLVEF(P<);與運動組比較,運動+AMPK抑制劑組
±*±*ComplexⅢ、Ⅳ活性降低(P<)。見表3。
±±ⅠⅡ、Ⅳ活性對比
注:與正常對照組比較,*P<。
(xs±)nmol/(min·mg)
組別nCOXⅢCOXⅣ
±*△#±*△#
運動+AMPK
±*△#±*△#
抑制劑組
±*±*
±*△±*
±±
注:與正常對照組比較,*P<;與模型對照組比較,
△P<;與陽性對照組比較,#P<。
3?討論
線粒體呼吸鏈參與線粒體生成ATP的過程,
線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是電子傳遞鏈
;,其活性以及結(jié)構(gòu)的完整性對維
圖1?正常對照組與慢性心力衰竭模型組心臟彩超圖持機體的能量代謝至關(guān)重要。呼吸鏈復合物包括
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江西中醫(yī)藥大學學報?2022年12月第34卷第6期
NADH氧化還原酶(ComplexⅠ)、琥珀酸氧化還原大鼠心肌線粒體呼吸功能的影響[J].中國中西醫(yī)結(jié)合雜志,2020,
酶(ComplexⅡ)、細胞色素C氧化還原酶(Complex40(1):59-64.
[2]
Ⅲ)、細胞色素C氧化酶(ComplexⅣ)。其中,
謝的影響[D].蘭州:西北師范大學,2013.
CoxⅣ是線粒體NADH和FADH2電子傳遞鏈的末
[3]劉寶輝,李明凱,羅曉星,
端酶,催化電子從細胞色素C轉(zhuǎn)移到氧,對線粒究[J].中國心血管雜志,2013,18(3):233-236.
[7]
體能量代謝有著重要的影響。AMPK能夠調(diào)控[4]李梅秀,田國忠,歐葉濤,
[8]
COXⅣ表達,提升線粒體的呼吸功能。有氧運心衰指標的判定[J].解剖學研究,2005(3):176-178.
動訓練通過補充AMPK上游信號分子apelin增加[5]BedfordT,TiptonM,WilsonC,
線粒體呼吸鏈COXⅣ蛋白表達促進線粒體能量代ofratsanditschangeswithvariousexperimentalprocedures[J].JAppl
謝。以上說明,酶活性的高低能夠直觀反映線粒體Physiol,1979,47(6):1278-1283.
[6]PeiX,LiX,ChenH,
呼吸功能[9-10]。廖波等[11]對中年小鼠進行了8周
Ⅱ-InducedProliferationandMigrationofVascularSmoothMuscle
的高強度間歇運動訓練,結(jié)果表明8周后小鼠心肌
CellsThroughtheAMPK/PPARgamma/PGC-1alphaPathway[J].DNA
細胞線粒體呼吸鏈COXⅠ表達明顯升高。,35(8):426-443.
[12]
等觀察了26名健康、久坐的老年人運動4周[7]OlivaCR,TahirehM,YanceyGG,-encodedcytochromec
后骨骼肌線粒體電子傳遞鏈COX及超復合物的變oxidasesubunit4regulatesBMI1expressionanddeterminesproliferative
化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)運動后COXI~Ⅳ蛋白水平均顯著升capacityofhigh-gradegliomas.[J].Oncotarget,2015,6(6):4330-4434.
高。張君實[13]通過對大鼠在力竭運動前加以不同[8]RitchieIRW,MacdonaldTL,WrightDC,
●sufficient,butnotrequired,forexercise-inducedincreasesinthe
強度的運動預適應方案,證實力竭運動可以有效減
實驗研究expressionofskeletalmusclemitochondrialenzymes[J].TheJournalof
慢SD大鼠呼吸鏈COXⅠ、Ⅱ、Ⅳ呼吸的速率以及
Physiology,2014,592(12):2653-2665.
COXⅠ的呼吸控制率,而各強度運動的預適應手段[9]王增喜,李潔,
都能提升線粒體的呼吸速率,其中中強度最明顯。合體活性的影響[J].中國運動醫(yī)學雜志,2018,37(4):315-322.

以上結(jié)果表明,運動能夠通過改善呼吸鏈COX的[10]彭麗娜,寧尚斌,王光光,
活性來改善線粒體呼吸功能,而不同強度運動改善腎線粒體呼吸鏈酶活性及腎功能的影響[J].中國比較醫(yī)學雜志,
能力不同。2019,29(1):64-68.
綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn),CHF大鼠線粒體呼[11]廖波,黃沖,胡帥,
粒體自噬相關(guān)蛋白表達和線粒體呼吸功能的影響[J].中國運動醫(yī)
吸鏈復合物活性下降,中等強度運動訓練能夠改善
學雜志,2020,39(9):704-710.
CHF大鼠心肌細胞線粒體呼吸鏈復合物的活性,增
[12]GreggioC,JhaP,KulkarniSS,
強心肌線粒體呼吸功能,改善能量代謝,其機制可SupercomplexFormationinResponsetoExerciseinHumanSkeletal
能與運動訓練通過激活AMPK從而調(diào)控線粒體呼Muscle[J].CellMetab,2017,25(2):301-311.
吸鏈復合物的活性有關(guān)。[13]、
參考文獻融合分裂及呼吸功能的影響[D].保定:河北大學,2018.
[1]謝世陽,王幼平,崔琳,(收稿日期:2021-11-11)編輯:喻松仁
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