运动与高脂饮食小鼠骨骼肌自噬-溶酶体相关标志物及Nrf2/ARF1信号的相关性

Exercise Is Associated with Skeletal Muscle Autophagy-Lysosome-Related Markers and Nrf2/ARF1 Signaling in HFD Mice

作者信息Shujuan Hu, Xuan Liu, Ruohan Xia, Xianwang Wang
PMID42942899
期刊Nutrients
发布时间2026-10-11
DOI10.3390/nu18203329

实验完整度

中

含HFD小鼠模型、跑台运动及Nrf2抑制剂干预,检测血脂、H&E形态、RT-qPCR、Western blot、免疫荧光和ELISA,但缺乏因果验证。

主要模型

雄性C57BL/6小鼠高脂饮食模型 中等强度跑台运动干预小鼠 木犀草素Nrf2抑制剂干预小鼠

重点核对

HFD喂养12周后分组,每组n=8 运动方案:0°坡度、12 m/min、60 min/天、5天/周、共6周 木犀草素20 mg/kg腹腔注射、10 mL/kg、5次/周、共6周 检测终点:血脂、血糖、胰岛素抵抗指数、H&E形态、RT-qPCR、Western blot、免疫荧光和ELISA 对照设置:DC组正常饮食、MG组模型、EG组运动、NG组抑制剂、ENG组运动联合抑制剂

摘要

目的:本研究旨在探讨运动对长期高脂饮食(HFD)诱导的骨骼肌功能障碍的保护作用及潜在机制,重点关注ADP-核糖基化因子1(ARF1)相关自噬-溶酶体标志物和核因子E2相关因子2(Nrf2)信号。方法:40只雄性C57BL/6小鼠随机分为正常饮食组(DC)和HFD组,后者在12周HFD喂养后进一步分为模型组(MG)、运动组(EG)、Nrf2抑制剂组(NG)和运动联合Nrf2抑制剂组(ENG)。EG接受6周中等强度跑台运动,NG接受6周Nrf2抑制剂治疗,ENG同时接受6周跑台运动和抑制剂注射。检测血脂、血糖和胰岛素抵抗指数;H&E染色观察骨骼肌形态;RT-qPCR、Western blotting和免疫组化检测ARF1、ULK1、ATP6V0A1等因子的mRNA和蛋白表达;ELISA检测氧化应激指标;免疫荧光分析ARF1/ATP6V0A1与溶酶体标志物Lamp1的共定位。结果:长期HFD显著增加小鼠体重、血清TC、TG、LDL-C、FBG水平和HOMA-IR指数,诱导骨骼肌形态改变(肌纤维排列疏松、胞内空泡丰富),抑制ARF1、ULK1和ATP6V0A1的mRNA表达,并升高丙二醛(MDA)含量(p < 0.05或p < 0.01)。6周中等强度跑台运动有效改善HFD诱导的代谢紊乱和骨骼肌形态损伤,上调ARF1、ULK1和ATP6V0A1的表达,并降低氧化应激(p < 0.05或p < 0.01)。值得注意的是,木犀草素介导的Nrf2信号抑制可能部分逆转运动诱导的ARF1相关自噬-溶酶体标志物和骨骼肌形态改变。结论:长期HFD可能诱导骨骼肌形态改变,伴随ARF1相关自噬-溶酶体标志物变化和氧化应激升高。相反,中等强度运动可能通过Nrf2信号改善HFD相关的骨骼肌形态变化,为运动干预策略对抗HFD诱导的代谢相关骨骼肌功能障碍提供了潜在分子靶点和理论基础。

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
长期HFD诱导的骨骼肌形态和ARF1相关自噬-溶酶体标志物变化是否与Nrf2信号相关,以及运动是否与这些变化相关。
核心机制
运动可能通过Nrf2信号影响ARF1相关自噬-溶酶体标志物(ARF1、ULK1、ATP6V0A1)及氧化应激,从而与HFD骨骼肌形态改善相关;木犀草素抑制Nrf2可部分逆转运动相关变化。
主要证据
HFD小鼠模型结合跑台运动和木犀草素Nrf2抑制剂干预,通过血脂血糖检测、H&E染色、RT-qPCR、Western blot、免疫荧光和ELISA显示运动改善代谢和形态并上调ARF1/ULK1/ATP6V0A1、降低氧化应激。
研究意义
为运动干预策略对抗HFD诱导的代谢相关骨骼肌功能障碍提供了潜在分子靶点和理论基础。

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

HFD小鼠模型建立与分组

建立长期高脂饮食诱导的骨骼肌损伤模型并设置干预分组。

40只7周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为DC组(n=8)和HFD组(n=32),HFD组喂养高脂饲料12周后进一步分为MG、EG、NG和ENG组(每组n=8)。

2

运动与Nrf2抑制剂干预

评估运动及Nrf2抑制对HFD小鼠骨骼肌的影响。

EG组进行6周中等强度跑台运动;NG组腹腔注射木犀草素6周;ENG组同时接受运动和木犀草素注射。

3

代谢与骨骼肌形态检测

评估HFD及干预对代谢指标和骨骼肌形态的影响。

检测血清TC、TG、LDL-C、HDL-C、FBG、FINS并计算HOMA-IR;H&E染色观察股四头肌形态并量化肌组织面积比例。

4

自噬-溶酶体标志物表达与定位检测

检测ARF1、ULK1、ATP6V0A1等表达及与溶酶体标志物Lamp1的共定位。

RT-qPCR检测Arf1、Atp6v0a1、Ulk1、Ldh-a、Ldh-b mRNA;Western blot检测ARF1、ATP6V0A1、LDH-A、LDH-B、ULK1、Nrf2蛋白;免疫荧光检测ARF1/ATP6V0A1与Lamp1共定位。

5

氧化应激指标检测

评估HFD及运动对氧化应激的影响。

ELISA检测MDA、GPx、L-LDH水平。

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
12492M高脂饲料Beijing Boai Gang Biotechnology Co., Ltd.12492M
木犀草素MedChemExpressHY-N0162
阿佛丁DowobioDW3101
固定液Pinuofei BiotechnologyP0003
TRIzolVazymeR411-01
逆转录试剂盒TAKARARR047A
SYBR Green试剂盒TAKARARR420A
ARF1抗体UpingbioYP-mAb-18323
ATP6V0A1抗体UpingbioYP-mAb-18049
LDH-A抗体ZenbioR24822
LDH-B抗体ZenbioR389134
ULK1抗体ZenbioR381887
β-actin抗体Cell Signaling4970S
HRP标记山羊抗兔IgGBeyotime BiotechnologyA0208
MDA试剂盒GraceG0109W48
GPx试剂盒GraceG0204W48
L-LDH试剂盒BoxbioAKCO003M
Olympus BX51光学显微镜Olympus--
Nikon ECLIPSE Ci显微镜Nikon--
ABI 7500系统ThermoFisher Scientific--
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad Laboratories, Inc.--

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
HFD模型建立与分组
高脂饲料配方(12492M,60%脂肪)、HFD喂养12周、每组n=8、随机分组方法
阅读提示:Methods 2.1 Experimental Animals
运动干预
跑台坡度0°、速度12 m/min、60 min/天、5天/周、共6周、适应性训练5天
阅读提示:Methods 2.2 Treadmill Exercise Training
Nrf2抑制剂干预
木犀草素剂量20 mg/kg、注射体积10 mL/kg、腹腔注射、5次/周、共6周、溶剂组成
阅读提示:Methods 2.2 Treadmill Exercise Training
骨骼肌形态与分子检测
H&E切片厚度4 μm、免疫荧光每只动物3张切片每张2–3个视野、Western blot一抗1:1000二抗1:10000
阅读提示:Methods 2.4–2.7及Figure 3、5、6图注
代谢与氧化应激指标检测
血清TC、TG、LDL-C、HDL-C、FINS、FBG检测方法、HOMA-IR计算公式、MDA/GPx/L-LDH试剂盒
阅读提示:Methods 2.3 Biochemical Indicator Analysis及Figure 2、6图注