早期运动训练对帕金森小鼠中脑和纹状体的影响:自噬与线粒体动力学关系的研究

目的:研究早期中等强度有氧运动训练对帕金森(PD)小鼠[注射MPTP(1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶)]脑和纹状体自噬水平的影响,探讨其与线粒体呼吸功能和线粒体动力学改变之间的相互关系,进一步阐明运动训练对中脑和纹状体的神经保护作用机制。方法:雄性C57BL/6小鼠(6～8周龄),随机分为安静+生理盐水组(N)、运动+生理盐水组(NE)、安静+MPTP组(M)、早期运动训练+MPTP组(ME)4组,每组15只。。运动组进行连续6周、每周6天、每天20分钟、12米/分(75%VO2max)的跑台训练。训练结束后第1天,M组和ME组注射中等剂量MPTP(30 mg/kg×2次,ip,间隔16小时),N组和NE组在相同时间、以相同方式注射同等剂量的生理盐水。造模后第7天检测中脑和纹状体线粒体功能(态3呼吸、态4呼吸、RCR),ATP酶合成活力,脑自噬相关蛋白(Beclin1、LC3)和线粒体分裂相关蛋白(Fis1、Drp1)mRNA,以及Beclin 1、LC3-II、Fis1和Drp1蛋白表达等指标。结果:(1)与N组比较,M组小鼠中脑和纹状体线粒体态3呼吸、RCR和ATP酶合成活力显著下降(P<0.01);与M组相比,ME组小鼠线粒态3呼吸、RCR和ATP酶合成活力显著升高(P<0.01,P<0.01,P<0.05)。(2)与N组相比,NE组Beclin 1、LC3基因表达显著增多(P<0.01),Beclin1蛋白含量显著增多(P<0.01),LC3-II蛋白变化无显著性差异;与M组相比,ME组Beclin 1、LC3基因表达显著增多(P<0.01),蛋白表达显著增多(P<0.05)。(3)与N组比较,NE组Fis1基因和蛋白表达显著增加(P<0.05,P<0.01),Drp1基因和蛋白变化无统计学意义(P>0.05);与M组相比,ME组Fis1基因和蛋白表达显著增加(P<0.01,P<0.05),Drp1基因和蛋白变化无统计学意义(P>0.05)。结论:(1)中等剂量MPTP可损害中脑和纹状体线粒体功能,使自噬水平代偿性增高。(2)早期运动训练可初步启动中脑和纹状体自噬;而当MPTP损害发生时,这一过程可及时调控线粒体分裂,促进自噬水平上调,进而改善中脑和纹状体线粒体功能,在运动防治帕金森病中发挥神经保护作用。