游泳和短暂禁食能促进线粒体的健康年轻化

【字体: 时间:2018年06月26日 来源:生物通

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  对全年龄段线虫展开的调查研究表明,运动的增益(例如肌肉线粒体网络健康和耐化学暴露等)与禁食的增益(延寿和提高呼吸作用)可能分属于不同途径。

  

我们知道锻炼和控制卡路里可以改善我们的健康、降低心血管疾病、神经系统疾病和癌症风险。但是,有关哺乳动物锻炼和饮食控制的长期研究却寥寥无几,部分原因在于对这种显而易见的“常识”进行深入研究浪费时间和经费成本。

然而,至今为止我们对运动等有益健康行为背后的分子机理还知之甚少。为此,杜克大学环境学院博后学者Jessica Helene Hartman带领的研究团队选用线虫模式动物作为代表,揭示游泳和短时禁食对动物机体有什么长期影响。

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)在适宜环境下的平均寿命约为2-3周,虫卵孵化后经历4个幼虫期。研究人员对线虫进行了为期6天(约1/3生命周期)的实验观察:每天游泳训练两次或/和断食训练两次,每次90分钟。

线粒体荧光标记观察结果显示运动可改善身体壁肌肉细胞线粒体形态老化。细胞核DNA含量和基因组完整性随衰老变化,但游泳训练对这些进程没有改善,因此研究人员怀疑,运动或禁食的延缓线粒体老化的影响可能来自线粒体的功能变化,而非线粒体数量。

为了验证这一猜想,研究小组使用安捷伦Seahorse XF胞外通量分析仪(Seahorse XFe24 Extracellular Flux Analyzer)系统对整条线虫的线粒体的呼吸功能进行分析。根据耗氧量,游泳训练和禁食影响了线粒体的基础呼吸、备用容量和质子泄露。免费索取:高效经济的实时测定活细胞代谢途径

进一步调查发现,运动后动物对钠亚砷酸盐诱导的致死性抵抗能力增强(运动组比对照组的LC50高2.8倍),换句话说,衰老相关线粒体健康失活导致动物对环境毒素抵抗力下降,通过运动可以得到缓解。

杀虫剂鱼藤酮(rotenone)的毒理作用是特异性抑制线粒体呼吸作用复合体I。 线虫结束为期6天的训练后,将它们暴露于50μM浓度鱼藤酮,第12天检测鱼藤酮敏感性。研究人员观察到运动组比普通对照组线虫对普通杀虫剂的抵抗能力提高了200%。

此外,通过比较运动后短暂禁食或运动后不限饮食,科学家们还发现运动训练对肌肉线粒体的防衰老作用不依赖于是否禁食,相反,只运动、不禁食对呼吸作用或延长寿命没有显著增益效果,但是对动物抗毒性有所提升。

综上所述,对全年龄段线虫展开的调查研究表明“运动的增益(例如肌肉线粒体网络健康和耐化学暴露等)与禁食的增益(延寿和提高呼吸作用)可能分属于不同途径,”研究人员在2018年5月29日发表的《Scientific reports》论文中写道。

原文检索:Swimming Exercise and Transient Food Deprivation in Caenorhabditis
elegans Promote Mitochondrial Maintenance and Protect Against Chemical-Induced Mitotoxicity.

(生物通:伍松)

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