轮式运动对荷瘤小鼠恶病质功能指标的影响

The Effect of Wheel Exercise on Functional Indices of Cachexia in Tumor-bearing Mice

作者信息Brandon N Vanderveen, Dennis K Fix, Brittany R Counts, James A Carson
PMID33064407
发布时间2020-11
DOI10.1249/MSS.0000000000002393

实验完整度

高

包括体内动物模型(MIN小鼠)、体外骨骼肌线粒体分析、肌肉功能测试(肌力、疲劳)、蛋白质印迹等多层次验证。

主要模型

ApcMin/+ (MIN) 小鼠模型 C57BL/6 (B6) 小鼠模型 小鼠胫骨前肌 (TA) 离体功能检测

重点核对

MIN小鼠的轮式活动距离和时间:MIN-W在第5周较B6-W显著降低(距离减少39%,时间减少49%) 轮式运动后线粒体复合物II表达增加:游离线粒体中复合物II表达增加96%(p=0.0005) MIN-W小鼠体重和去脂体重增加:与MIN-Sed相比,体重和去脂体重分别增加8%(p=0.05)和8%(p<0.05) 骨骼肌疲劳性改善仅在跑步时间>60分钟/天的小鼠中观察到:在300次亚最大收缩后,MIN-High组相对最大力比MIN-Low组高44%(p=0.046)

摘要

介绍:癌症相关的疲劳和肌肉萎缩在过去几十年中受到了广泛关注,旨在建立能够改善癌症患者生活质量和生存率的干预措施。增加体力活动(PA)已显示出可以减轻癌症相关的疲劳,并被认为是减轻癌症诱导的萎缩的有前景的治疗方法。然而,关于PA如何影响启动肌肉萎缩的组成和功能变化,我们的理解仍存在重大空白。本研究旨在确定在显著萎缩发展之前,轮式运动对癌症恶病质身体组成和功能指标的影响。方法:13周龄雄性ApcMin/+(MIN)和C57BL/6(B6)小鼠给予自由轮式运动(W)或锁定轮(Sed)5周。结果:与B6相比,MIN的轮式活动减少;然而,轮式运动增加了分离骨骼肌线粒体中复合物II的表达,与基因型无关。轮式运动对MIN的肿瘤负担或血浆IL-6无影响。与MIN-Sed相比,MIN-W体重和去脂体重增加,轮式距离与去脂体重变化之间存在直接相关性。与MIN-Sed相比,MIN-W的握力和跑步机疲劳时间增加。在MIN-W小鼠中,只有在高跑量组(>60分钟/天)中,骨骼肌疲劳性才得到改善。结论:我们的结果表明,增加活动相关的身体组成、行为和全身功能的治疗益处不依赖于运动持续时间;然而,在荷瘤小鼠中,改善骨骼肌疲劳性需要运动阈值。有趣的是,轮式运动能够在不减轻肿瘤数量或大小的情况下改善组成和功能结果。关键词:癌症,运动,骨骼肌,肌肉萎缩,疲劳

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在显著萎缩发展前,轮式运动是否影响荷瘤小鼠的身体组成和功能指标?
核心机制
轮式运动通过增加骨骼肌线粒体复合物II的表达,改善骨骼肌氧化代谢,从而可能改善骨骼肌疲劳性;但改善骨骼肌疲劳性需要运动阈值。
主要证据
MIN-W小鼠体重和去脂体重增加,握力和跑步机疲劳时间改善;线粒体复合物II表达增加;高跑量组(>60分钟/天)骨骼肌疲劳性改善。
研究意义
增加体力活动对改善癌症患者身体组成和功能有潜在益处,但骨骼肌疲劳性改善可能需要运动阈值,为癌症康复锻炼方案提供参考。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物分组与轮式运动干预

探究轮式运动对荷瘤小鼠身体组成和功能的影响。

13周龄雄性B6和MIN小鼠随机分为固定轮或自由轮组,进行5周轮式运动干预。

2

身体组成与行为功能评估

评估轮式运动对体重、去脂体重、握力、跑步机疲劳时间等的影响。

在12周和18周测量身体组成(DEXA)、食物摄入、笼内活动、握力、跑步机疲劳时间和转棒潜伏期。

3

骨骼肌功能分析

评估轮式运动对骨骼肌收缩特性和疲劳性的影响。

在~19周龄,对胫骨前肌进行在体肌肉功能分析,测量抽搐特性、最大力量、疲劳协议和恢复。

4

线粒体蛋白表达分析

探究轮式运动对骨骼肌线粒体蛋白表达的影响。

从股四头肌分离线粒体,通过Western blot检测氧化磷酸化复合物Ⅰ-Ⅴ和细胞色素c的表达。

5

MyHC亚型表达分析

评估轮式运动对骨骼肌肌球蛋白重链亚型分布的影响。

通过SDS-PAGE和银染分析胫骨前肌中MyHC亚型(I、IIa/x、IIb)的相对表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
跑轮MiniMitter--
自行车计算机Specialized--
解剖显微镜MoticSMZ168
握力测试仪Columbus Instruments--
转棒仪Columbus Instruments--
Opto-M3活动监测仪Columbus Instruments--
力传感器Aurora Scientific--
总OXPHOS鸡尾酒抗体Abcamab110413
细胞色素c抗体Cell Signaling Technology11940S
VDAC抗体Cell Signaling Technology4661S

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物分组与轮式运动干预
小鼠品系、性别、年龄、分组(B6-Sed, B6-W, MIN-Sed, MIN-W)、轮式运动持续时间(5周)、轮式类型(自由或锁定)
阅读提示:Methods: Animals, Voluntary Wheel Running
身体组成测量
DEXA测量时间点(12周和18周)
阅读提示:Table 1 注释
行为功能测试
握力测试方案、跑步机疲劳测试方案、转棒测试方案、笼内活动监测时长
阅读提示:Methods: Treadmill run to fatigue, Grip strength, RotoRod, Cage activity monitoring
骨骼肌功能分析
麻醉方案、肌肉(TA)、刺激频率(50Hz和200Hz)、疲劳协议参数(0.5秒刺激/秒持续5分钟)、恢复时间(5分钟)
阅读提示:Methods: Analysis of Muscle Function
线粒体蛋白表达
线粒体分离方法、Western blot抗体及稀释比例、样本(股四头肌)
阅读提示:Methods: Skeletal Muscle Enriched Mitochondrial Fraction, Western blotting