终身运动对大鼠肾脏年龄相关炎症、凋亡、氧化应激、铁死亡标志物及NRF2/KAEP1/Klotho通路的影响

Effects of Life-Long Exercise on Age-Related Inflammation, Apoptosis, Oxidative Stress, Ferroptosis Markers, and NRF2/KAEP 1/Klotho Pathway in Rat Kidneys.

作者信息Xi-Kun Yuan, Pin-Shi Ni, Zhen-Hao Yan, Zhi Yu, Zhuang-Zhi Wang, Chen-Kai Zhang, Fang-Hui Li, Xiao-Ming Yu
PMID39264079
发布时间2024-08-31
DOI--

实验完整度

包含动物模型(SD大鼠)组织学染色、Western blot、免疫荧光和RT-qPCR等多种方法,并进行了炎症、凋亡、氧化应激和铁死亡标志物的功能与机制验证。

主要模型

雌性Sprague-Dawley大鼠 自然衰老大鼠模型

重点核对

运动干预周期:LLE组从8月龄开始持续18个月,OMICT组从18月龄开始持续8个月 运动方案:跑台运动,速度17 m/min,总时长45 min,坡度0°,每日固定时间进行 动物分组:ASED(8月龄久坐)、OSED(26月龄久坐)、OMICT(18月龄起训练8个月)、LLE(8月龄起训练18个月),每组n=12 取样时间:末次训练后48小时处死大鼠,取肾组织 蛋白检测:Western blotting检测IL-6、IL-1β、TNF-α、MMP3、UCP1、Caspase-3、Bax、Bcl-2、p53、p21、SOD2、GPX4、SLC7A11、KAEP1、NRF2、Klotho等

摘要

摘要:旨在探讨终身运动(LLE)对大鼠年龄相关炎症细胞因子、凋亡、氧化应激、铁死亡标志物及NRF2/KAEP1/Klotho通路的影响。将8月龄雌性Sprague-Dawley大鼠分为四组:1)LLE:从8月龄开始18个月LLE训练,2)老年中等强度持续训练(OMICT):从18月龄开始8个月中等强度持续训练,3)成年久坐(ASED):8月龄成年久坐对照组,4)老年久坐(OSED):26月龄久坐对照组。采用苏木精伊红染色观察大鼠肾组织损伤的病理变化;Masson染色观察大鼠肾组织胶原纤维沉积;Western blotting检测肾组织中IL-6、IL-1β、p53、p21、TNF-α、GPX4、KAEP1、NRF2、SLC7A11等蛋白的表达水平。结果:与ASED组相比,OSED组肾小管和肾小球出现显著形态学改变,肿胀变形,小管内有少量炎性细胞浸润。与OSED组相比,LLE组IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP3等炎症相关蛋白表达水平显著降低。定量免疫荧光分析和Western blotting显示,与ASED组相比,OSED组KAEP1蛋白荧光强度和蛋白表达水平显著增强,而Klotho和NRF2蛋白荧光强度和蛋白表达水平降低。与OSED组相比,LLE和OMICT组KAEP1蛋白荧光强度和蛋白表达水平降低。LLE组Klotho和KAEP1蛋白表达水平及免疫荧光强度高于OSED组。与OSED组相比,LLE组GPX4和SLC7A11(两种与铁死亡相关的负性标志蛋白)的表达水平显著升高,而p53(一种负调控SLC7A11的细胞衰老相关蛋白)及其下游蛋白p21的表达显著降低。LLE可能通过调节Klotho并协同激活NRF2/KAEP1通路来改善衰老诱导的氧化应激、炎症反应、凋亡和铁死亡。关键词:终身运动,中等强度持续训练,衰老,肾组织,铁死亡

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
终身运动(LLE)能否改善自然衰老大鼠肾脏的炎症、凋亡、氧化应激和铁死亡,以及其是否与NRF2/KAEP1/Klotho通路的调节有关。
核心机制
LLE可能通过调节Klotho并协同激活NRF2/KAEP1通路,从而减轻衰老相关的氧化应激、炎症反应、凋亡和铁死亡。
主要证据
在自然衰老大鼠模型中,与OSED组相比,LLE组肾组织病理损伤减轻,炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP3)表达降低,抗凋亡蛋白Bcl-2升高,促凋亡蛋白Caspase-3、Bax、p53、p21降低,铁死亡抑制蛋白GPX4、SLC7A11升高,且KAEP1表达降低、NRF2和Klotho表达升高。
研究意义
研究提示终身运动可能是一种延缓肾脏衰老的非药物干预手段,其效果优于晚年开始的短期中等强度持续训练,但具体机制需进一步研究。

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

建立自然衰老大鼠模型并实施不同运动干预,比较终身运动与晚年运动的效果。

8月龄雌性SD大鼠分为四组:LLE(从8月龄开始18个月跑台训练)、OMICT(从18月龄开始8个月训练)、ASED(8月龄久坐)、OSED(26月龄久坐)。

2

肾组织病理学检测

观察肾组织损伤和纤维化程度。

采用HE染色和Masson染色观察肾组织病理变化及胶原纤维沉积。

3

炎症相关蛋白检测

评估运动干预对肾脏衰老相关炎症因子表达的影响。

采用Western blotting检测肾组织中IL-1β、IL-6、TNF-α、MMP3、UCP1的表达水平。

4

凋亡相关蛋白检测

评估运动干预对肾脏衰老相关凋亡蛋白表达的影响。

采用Western blotting检测肾组织中Caspase-3、Bax、Bcl-2、p53、p21的表达水平。

5

氧化应激与铁死亡相关检测

评估运动干预对肾脏衰老相关氧化应激和铁死亡标志物表达的影响。

采用Western blotting检测SOD2、GPX4、SLC7A11蛋白表达,RT-qPCR检测SOD1、SOD2、CAT、Sestrin1/2/3的mRNA表达。

6

NRF2/KAEP1/Klotho通路检测

检测运动干预对肾脏NRF2/KAEP1/Klotho通路的影响。

采用免疫荧光和Western blotting检测NRF2、KAEP1、Klotho的表达。

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
跑台Guangzhou Feidi Biotechnology CoFD000043
山羊血清Wuhan Dr. D. Biological Engineering Co., Ltd.AR0009
激光共聚焦显微镜NikonA1R/A1
TRIzol试剂----
超微量分光光度计OneDropOD-1000
HiScript III第一链cDNA合成试剂盒----
ChamQ SYBR qPCR预混液----
ABI StepOnePlus实时荧光定量PCR仪ABI--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂----
PVDF膜----
山羊抗兔过氧化物酶偶联二抗Biossbs-0295G-HRP
Super Signal化学发光底物Thermo Fisher Scientific--
ChemiDoc XRS+凝胶成像系统Bio-Rad721BR16568
MMP-3抗体Biossbs-0413R
TNF-α抗体AffinityAF7014
IL-1β抗体Bioss20448R
IL-6抗体Bioss4539R
UCP1抗体Santa Cruzsc-293418
Bcl-2抗体Biossbsm-33047M
TNF-α抗体Calbiochem#516557
Caspase-3抗体Biossbs-0081R
Bax抗体Santa Cruzsc-7480
p53抗体Biossbsm-33058M
p21抗体Biossbsm-60698R
SOD2抗体Biossbs-1080R
GPX4抗体AbmartT56959F
SLC7A11抗体AbmartT57046F
KAEP1抗体Biossbs-4900R
Klotho抗体Biossbs-2925R
NRF2抗体ServicebioGB113808
β-actin抗体Biossbs-0061R

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
动物与分组
动物品系、性别、年龄、分组方式、每组样本量(n=12),排除标准
阅读提示:见Materials and Methods中Animals部分
运动干预
跑台型号、速度(17 m/min)、时间(45 min)、坡度(0°)、训练频率(每日)、周期(LLE 18个月,OMICT 8个月)
阅读提示:见Materials and Methods中Training protocol部分
组织取材
末次训练后48小时处死,麻醉方式(10%水合氯醛4 mL/kg),肾脏取材及保存方法
阅读提示:见Materials and Methods中Sample collection部分
组织学检测
HE染色、Masson染色的具体步骤,切片厚度(4 μm)
阅读提示:见Materials and Methods中Immunohistochemistry and immunofluorescence部分
蛋白检测
Western blotting中蛋白上样量(50 μg)、抗体稀释比、内参(β-actin)
阅读提示:见Materials and Methods中Western blotting部分及Table 2