一次性高负荷运动对不同性别大鼠骨骼肌损伤的影响:氧化应激与线粒体反应

Effect of one-time high load exercise on skeletal muscle injury in rats of different genders: oxidative stress and mitochondrial responses.

作者信息Yuan Wang, Mengmeng Chen, Yan Gao, Kang He, Zhaoyun Yang, Yuewei Li, Shuang Zhang, Lijing Zhao
PMID36515323
发布时间2022-12-12
DOI10.1590/acb370805

实验完整度

包含体外血清生化、组织病理、TUNEL、Western blot、线粒体复合体酶活性等实验,但缺乏动物模型和患者样本等多层级验证,主要集中于大鼠模型。

主要模型

Wistar大鼠 雌性大鼠 雄性大鼠

重点核对

大鼠性别:雌性和雄性各24只 运动方案:跑台速度20 m/min,持续90分钟 取样时间点:运动后0小时、6小时、24小时 检测指标:血清CK、LDH、MYO,股四头肌氧化应激标志物、线粒体复合酶活性、凋亡蛋白

摘要

目的:评估一次性高负荷运动对不同性别大鼠骨骼肌损伤的影响并分析其机制。方法:将24只雄性和24只雌性大鼠分别随机分为4组:对照组、运动后0小时、6小时和24小时组。检测血清中肌酸激酶(CK)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌红蛋白(MYO)的活性,以及股四头肌中氧化应激标志物的表达水平、线粒体呼吸链复合体酶和凋亡相关蛋白。结果:结果显示,运动后血清CK、LDH和MYO活性立即升高,雌性大鼠恢复更快。雄性大鼠表现出更明显的结构紊乱和凋亡。雄性大鼠中丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)升高,而过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)降低。雌性大鼠中SOD、CAT和GSH升高。线粒体复合体酶活性在雄性中降低,在雌性中升高。结论:一次性高负荷运动由于线粒体呼吸酶功能障碍和氧化应激可诱导两种性别大鼠的骨骼肌损伤,其中雌性损伤相对较轻且恢复更快。

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
一次性高负荷运动对不同性别大鼠骨骼肌损伤的影响及其机制是什么?
核心机制
一次性高负荷运动通过引起线粒体呼吸链复合酶功能障碍和氧化应激,导致骨骼肌细胞凋亡和损伤,雌性大鼠因适应性更强而损伤较轻。
主要证据
大鼠在运动后血清CK、LDH、MYO升高,H&E染色显示肌纤维紊乱,TUNEL阳性细胞增多,氧化应激标志物(MDA、SOD、CAT、GSH)和线粒体复合酶活性变化,以及凋亡相关蛋白表达改变。
研究意义
研究提示在制定运动员训练计划或患者运动处方时需考虑运动损伤的性别差异,并可通过改善线粒体功能来预防运动损伤。

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

动物模型建立与分组

建立一次性高负荷运动模型,比较不同性别大鼠的损伤反应。

将48只Wistar大鼠按性别各随机分为4组(对照组、0h、6h、24h),运动组进行20m/min跑台运动90分钟。

2

肌肉损伤指标检测

评估骨骼肌损伤程度。

检测血清CK、LDH、MYO水平,并进行H&E染色观察组织病理变化。

3

细胞凋亡检测

探究肌肉损伤是否由凋亡引起。

使用TUNEL染色和Western blot检测凋亡相关蛋白(caspase 9、caspase 3、Bax、Bcl-2)。

4

氧化应激水平检测

评估运动诱导的氧化应激状态。

测定股四头肌中MDA、SOD、CAT、GSH水平,以及Nrf2、Keap1、HO-1、NQO1、GPX4等蛋白表达。

5

线粒体功能检测

评估运动对线粒体呼吸链复合体酶活性的影响。

检测线粒体复合体I、II、IV活性,以及NDUFV1、CYC1、ATP5f1等蛋白表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
乳酸脱氢酶检测试剂盒Nanjing JianchengA020-2-2
肌酸激酶检测试剂盒Nanjing JianchengA032
肌红蛋白ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0053c
丙二醛检测试剂盒Nanjing JianchengA003-1-2
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing JianchengA006-2-1
过氧化氢酶检测试剂盒Nanjing JianchengA007-1-1
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing JianchengA001-1-2
TUNEL检测试剂盒ServicebioGDP1042
荧光显微镜OlympusBX51
电子传递链复合体检测试剂盒Solarbio--
RIPA裂解液----
Bradford蛋白定量试剂盒BeyotimeP0006C
SDS-PAGE凝胶Servicebio--
PVDF膜MilliporeIPVH00010
抗GAPDH抗体AffinityAF7021
抗微管蛋白抗体Biossbs-20694R
抗COX4抗体Proteintech11242-1-AP
抗Bcl-2抗体Proteintech12789-1-AP
抗Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
抗caspase 9抗体AffinityAF6348
抗caspase 3抗体AffinityAF6311
抗Nrf2抗体AffinityAF0639
抗Keap1抗体AffinityAF5266
抗HO-1抗体AffinityAF5393
抗NQO1抗体AffinityDF6437
抗GPX4抗体Proteintech--
抗ATP5f1抗体AffinityDF12144
抗CYC1抗体Proteintech10242-1-AP
抗NDUFV1抗体Biossbs-3959R

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
动物模型与分组
大鼠周龄、性别、分组数量、运动方案(速度、时间)
阅读提示:Methods 部分
生化指标检测
血清分离条件、试剂盒货号
阅读提示:Methods 中的 Biochemical measurements
组织病理与凋亡
固定液浓度、切片厚度、TUNEL染色步骤、凋亡指数计算方法
阅读提示:Methods 中的 Hematoxylin and eosin staining 和 TUNEL staining
氧化应激检测
组织匀浆制备、试剂盒种类、蛋白表达检测所用抗体及稀释比例
阅读提示:Methods 中的 Biochemical measurements 和 Western blot analyses
线粒体复合酶活性检测
线粒体提取方法、复合体酶活性检测试剂盒
阅读提示:Methods 中的 Mitochondrial complex enzyme I, II, IV activity detection