亚精胺联合阻力运动通过AMPK-SIRT1-PGC-1α通路改善衰老大鼠心肌损伤与线粒体功能障碍

《Scientific Reports》：Spermidine combined with resistance exercise ameliorates myocardial injury and mitochondrial dysfunction via AMPK-SIRT1-PGC-1α in D-galactose-induced aging rats

　　

摘要

心肌结构和功能随年龄相关的衰退与线粒体自噬失调、线粒体生物发生受损以及细胞凋亡升高密切相关。亚精胺（SPD）是一种天然存在的多胺，阻力运动（RE）也被证实可诱导自噬并发挥心脏保护的抗衰老作用。本研究旨在探讨联合SPD和RE干预是否能改善D-半乳糖诱导的老化大鼠的心肌损伤和线粒体功能障碍，并探索其潜在机制。除对照组外，所有大鼠均接受为期6天的腹腔注射D-半乳糖以诱导衰老。通过定量检测衰老相关基因p53、p21和p16的表达，以及进行苏木精-伊红（H&E）染色和Masson三色染色，验证了模型的成功建立。在模型验证后，衰老组大鼠被随机分为三个干预组，接受为期8的干预：单独RE组、RE+溶媒组（VRE）和SPD+RE组。心肌组织采用H&E染色、Masson三色染色和透射电子显微镜进行评估。定量检测心肌组织中的三磷酸腺苷（ATP）、柠檬酸合酶（CS）、细胞色素c氧化酶亚基I（COX I）以及线粒体膜电位（MMP）水平。同时定量检测线粒体生物发生、线粒体自噬和细胞凋亡的相关标志物。采用逆转录-定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、Western blot和免疫组化方法检测AMPK-SIRT1-PGC-1α通路相关分子。联合SPD+RE干预显著改善了心肌病理性结构改变、线粒体形态异常和功能损害。它提高了心肌ATP、CS、COX I和MMP水平，并激活了AMPK-SIRT1-PGC-1α通路。具体而言，该干预上调了p-AMPK、SIRT1、PGC-1α、NRF1和TFAM的表达，从而促进线粒体生物发生。LC3B-II/LC3B-I比值升高和p62表达降低证实了线粒体自噬的增强，而Bcl-2上调和Bax下调则验证了细胞凋亡受到抑制。综上所述，联合SPD和RE干预通过激活AMPK-SIRT1-PGC-1α信号通路，促进线粒体生物发生和线粒体自噬，并抑制细胞凋亡，从而改善与年龄相关的心肌损伤和线粒体功能障碍。