慢性酒精中毒对雌性小鼠有氧运动诱导适应的影响

Effects of chronic alcohol intoxication on aerobic exercise-induced adaptations in female mice

作者信息Abigail L Tice, Bradley S Gordon, Emma Fletcher, Addison G McNeill, Grant R Laskin, Joseph A Laudato, Michael L Rossetti, Panagiotis Koutakis, Jennifer L Steiner
PMID38357729
发布时间2024-04-01
DOI10.1152/japplphysiol.00599.2023

实验完整度

包含体外细胞实验、动物模型(小鼠)以及分子生物学检测(Western blot、RT-qPCR等),并进行了功能验证(握力、跑台力竭实验)和机制验证(线粒体功能、肌纤维类型分析)。

主要模型

雌性C57BL/6Hsd小鼠 跑轮运动模型 慢性酒精液体饲料模型

重点核对

酒精剂量:Lieber-DeCarli液体饲料,乙醇供能比逐步递增至32%,后降至28% 运动方案:每日2小时跑轮,持续6周 样本量:CON SED n=26, ETOH SED n=27, CON EX n=28, ETOH EX n=25 检测指标:握力、EchoMRI体成分、跑台力竭时间、腓肠肌和胫骨前肌的线粒体功能 戒酒处理:2周戒酒期间运动组继续跑轮

摘要

慢性酒精中毒会降低肌肉力量/功能并导致线粒体功能障碍。有氧运动训练可提高线粒体氧化能力并增加肌肉质量和力量。本研究探讨了慢性酒精对有氧运动诱导适应的影响。雌性C57BL/6Hsd小鼠被随机分为四组:对照久坐组(CON SED;n=26)、酒精久坐组(ETOH SED;n=27)、对照运动组(CON EX;n=28)和酒精运动组(ETOH EX;n=25)。运动组小鼠每天有2小时的跑轮运动,每周7天。所有小鼠均喂食对照或含酒精的液体饲料。干预前后进行握力测试和EchoMRI检测。6周后,收集后肢肌肉进行分子分析。一部分小鼠进行跑步机力竭测试(RTF),然后戒酒2周并重复RTF。与对照喂养小鼠相比,酒精降低了瘦体重和前肢握力。酒精削弱了运动诱导的肌肉质量(跖肌和比目鱼肌)增加、跖肌中IIa型纤维百分比以及力竭跑步时间。线粒体标志物(柠檬酸合酶活性和复合物I-IV、COXIV和细胞色素C蛋白表达)在运动组中增加,不受酒精影响,但仅在腓肠肌中,而在胫骨前肌中则无此效应。两周的酒精戒断改善了ETOH EX组的RTF时间,但对ETOH SED组无此效应。这些数据表明,酒精损害了骨骼肌中某些运动诱导的适应,但并非所有适应都受到负面影响,这表明即使在饮酒的情况下,运动也可能是一种有益的行为。

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
慢性酒精摄入是否影响有氧运动训练对雌性小鼠骨骼肌的适应性改善?
核心机制
酒精可能通过抑制mTORC1信号通路,导致运动诱导的肌肉蛋白质合成受阻,进而影响肌肉质量和力量;同时,酒精可能影响能量代谢底物利用,导致运动耐力下降。
主要证据
酒精削弱了运动导致的肌肉质量(跖肌、比目鱼肌)增加、IIa型纤维百分比升高、握力和力竭跑步时间增加;但酒精不影响腓肠肌线粒体标志物(柠檬酸合酶活性、复合物I-IV、COXIV、细胞色素C)的运动诱导增加;戒酒2周后,运动组耐力恢复。
研究意义
研究表明,酒精会损害部分有氧运动适应,但线粒体健康未受显著影响,且运动可能加速酒精戒断后的恢复,提示运动可能作为酒精使用障碍康复期间的一种保护性干预措施。

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

动物分组与干预

建立慢性酒精摄入与有氧运动联合干预的小鼠模型,以探究其相互作用。

雌性C57BL/6Hsd小鼠随机分为四组:对照组久坐、酒精久坐、对照运动、酒精运动。运动组每日跑轮2小时,酒精组通过Lieber-DeCarli液体饲料摄入酒精,持续6周。

2

身体成分与握力评估

评估酒精和运动对全身瘦体重、脂肪量和肌肉力量的影响。

干预前后使用EchoMRI测量身体成分,使用Bioseb握力计测量前肢握力。

3

肌肉组织采集与分子分析

分析肌肉质量、肌纤维类型和线粒体健康指标的适应性变化。

6周后收集腓肠肌、跖肌、胫骨前肌等,进行肌肉称重、组织学切片染色(肌纤维类型)、Western blot(线粒体蛋白)、RT-qPCR(线粒体基因)、柠檬酸合酶活性测定和高分辨率呼吸测定(线粒体呼吸功能)。

4

跑步机力竭测试与戒酒恢复

评估有氧运动能力和戒酒后的恢复情况。

一部分小鼠进行跑步机力竭测试,随后戒酒2周(运动组继续跑轮)并重复力竭测试。

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
LabDiet No. 5001----
Lieber-DeCarli液体饲料(编号710260)Dyets710260
跑轮笼Actimetrics--
EchoMRIEchoMRI--
握力计Bioseb / Harvard Apparatus--
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
Bradford试剂Bio-Rad5000006
Bio-Rad Criterion预制胶Bio-Rad--
PVDF膜----
COXIV抗体(编号4844)Cell Signaling Technology4844
细胞色素C抗体(编号4272)Cell Signaling Technology4272
Total OXPHOS混合物(ab110413)Abcamab110413
二抗(Cat. No. A120-101)Bethyl LaboratoriesA120-101
二抗(Cat. No. A90-116P)Bethyl LaboratoriesA90-116P
Clarity化学发光试剂Bio-Rad--
Bio-Rad ChemiDoc Touch成像系统Bio-Rad--
Powerup SYBR-green预混液Applied BiosystemsA25776
TaqMan fast advanced预混液Applied Biosystems4444557
乙酰辅酶ASigma-AldrichA2056
Oroboros O2k氧呼吸仪Oroboros Instruments--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
OCT包埋剂----
山羊血清Vector LabsS-1000
一抗BA-D5(I型纤维)Iowa Hybridoma Bank--
一抗SC-71(IIa型纤维)Iowa Hybridoma Bank--
一抗BF-F3(IIb型纤维)Iowa Hybridoma Bank--
Alexa Fluor 350 IgG2bInvitrogenA21140
Alexa Fluor IgG1InvitrogenA21121
Alexa Fluor IgMAbcamab150123
Prolong Gold封片剂InvitrogenP36930
Leica DMi8显微镜Leica Microsystems--
LAS X显微镜软件Leica Microsystems--
跑步机Columbus Instruments--
The Edge血乳酸检测仪----
Precision Xtra血酮检测仪Abbott Park--
Clarity bg1000血糖检测仪----

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
动物饲养与分组
小鼠品系、性别、年龄、饲养环境(温度、光照周期)、分组及样本量
阅读提示:参照Methods-Animal和Experimental Design部分
酒精液体饲料干预
酒精浓度(%kcal)、递增方案、饮食持续时间
阅读提示:参照Methods-Experimental Design部分及Figure 2
跑轮运动干预
每日跑轮时长、频率、持续时间、跑轮距离记录
阅读提示:参照Methods-Experimental Design部分及Figure 2E-F
身体成分与握力测试
EchoMRI检测时间点、握力测试的具体操作和试验次数
阅读提示:参照Methods-Body Composition Measurement和Forelimb Grip Strength部分
组织采集与分子分析
组织类型、采集时间点、Western blot抗体稀释度、RT-qPCR内参基因
阅读提示:参照Methods-RNA Extraction, cDNA, RT-PCR和Western Blotting部分及Figure legends
跑步机力竭测试
跑步机速度、坡度、力竭判定标准、运动前后代谢指标检测
阅读提示:参照Methods-Treadmill-Run to Fatigue部分
戒酒与恢复测试
戒酒方案、戒酒期间运动安排、重复测试时间点
阅读提示:参照Methods-Experimental Design部分及Figure 1