耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)Sir2基因沉默老年果蠅心功能及睡眠的影響.pdf

1、研究目的：
　　本研究采用UAS-Gal4二元轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)介入致使果蠅Sir2基因表達(dá)敲減，采用果蠅垂直轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置，研究耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)Sir2基因敲減老年果蠅的影響，以及耐力運(yùn)動(dòng)、Sir2基因與心功能、睡眠、壽命的聯(lián)系，旨在找出一種能夠改善老年果蠅心臟功能，提高老年果蠅運(yùn)動(dòng)能力，改善睡眠質(zhì)量并延長(zhǎng)果蠅平均壽命的方法，為耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合Sir2基因敲減干預(yù)在延緩衰老方面的研究提供理論依據(jù)。
　　研究方法：
　　實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建:采用

2、三個(gè)果蠅品系:Sir2敲減系(y[1]w[67c23];P{w[+mC]y[+mDint2]=EPgy2} Sirt1[EY22867]DnaJ-H[EY22867])、W1118野生型和arm-Gal4品系。方法:雄性arm-Gal4品系分別與雌性W1118野生型和雌性Sir2基因敲減型果蠅雜交，得到F1代W1118/arm-Gal4（野生組）和sir2/arm-Gal4（敲減組），收集兩品系6-10小時(shí)內(nèi)羽化的處女蠅各3200只，隨

3、機(jī)分為8組:2周W1118/arm-Gal4野生對(duì)照組(2W-C-W1118/arm-Gal4)，2周sir2/arm-Gal4敲減對(duì)照組(2W-C-sir2/arm-Gal4)，2周W1118/arm-Gal4野生運(yùn)動(dòng)組(2 W-E-W1118/arm-Gal4)，2周sir2/arm-Gal4敲減運(yùn)動(dòng)組(2W-E-sir2/arm-Gal4)，6周W1118/arm-Gal4野生對(duì)照組(6W-C-W1118/arm-Gal4)，6周

4、sir2/arm-Gal4敲減對(duì)照組(6W-C-sir2/arm-Gal4)，6周W1118/arm-Gal4野生運(yùn)動(dòng)組(6W-E-W1118/arm-Gal4)，6周sir2/arm-Gal4敲減運(yùn)動(dòng)組(6W-E-sir2/arm-Gal4)，每組400只，分裝于20管內(nèi)，置于培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。
　　采用果蠅垂直轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)組均從第二天齡開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，每天訓(xùn)練兩小時(shí)，連續(xù)運(yùn)動(dòng)5天，休息2天，分別運(yùn)動(dòng)兩周和六周，裝置轉(zhuǎn)速頻率的設(shè)定根

5、據(jù)果蠅的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況作相應(yīng)調(diào)整。(裝置頻率初設(shè)置為280Hz，間隔時(shí)間7s，四周運(yùn)動(dòng)過(guò)后調(diào)整至間隔時(shí)間14s)從構(gòu)建的兩種品系中分別隨機(jī)挑選出10只果蠅進(jìn)行RT-PCR檢測(cè)，16只果蠅進(jìn)行DAMS果蠅活動(dòng)監(jiān)測(cè)，30只果蠅進(jìn)行M-mode檢測(cè)，100只進(jìn)行攀爬能力測(cè)驗(yàn)，100只統(tǒng)計(jì)生命周期。
　　研究結(jié)果：
　　3.1.實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)
　　與W1118/arm-Gal4組相比，Sir2/arm-Gal4組表達(dá)量降

6、低，敲減率為61.92％，表明F1代Sir2基因敲減果蠅品系構(gòu)建成功。
　　3.2.心功能檢測(cè)
　　與6W-C-W1118/arm-Gal4組相比，6W-E-W1118/arm-Gal4組心臟纖維性震顫下降(P＜0.05)，提示運(yùn)動(dòng)可以降低野生型老年果蠅纖維性震顫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。6W-C-sir2/arm-Gal4組與6W-C-W1118/arm-Gal4組相比，心律不齊指數(shù)明顯上升(P＜0.01)，心臟纖維性震顫明顯上升(P＜

7、0.01)，提示Sir2基因敲減會(huì)加劇老年果蠅心律失常和心臟纖維性震顫的發(fā)生。與6W-C-sir2/arm-Gal4組相比，6W-E-Sir2/arm-Gal4心律不齊指數(shù)下降(P＜0.01)，心臟纖維性震顫下降(P＜0.05)，縮短分?jǐn)?shù)提高(P＜0.05)，提示運(yùn)動(dòng)可以改善Sir2基因敲減型老年果蠅的心功能并降低心臟節(jié)律異常增齡升高、纖維性震顫增齡升高發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
　　3.3.睡眠
　　6W-C-W1118/arm-Gal

8、4組、6W-C-Sir2/arm-Gal4組、6W-E-W1118/arm-Gal4、6W-E-Sir2/arm-Gal4組日間活動(dòng)量，日間睡眠時(shí)間均無(wú)顯著差異，老年果蠅運(yùn)動(dòng)組夜間活動(dòng)量小于安靜組，夜間睡眠時(shí)間、總睡眠時(shí)間大于安靜組，具有顯著性差異。6W-C-Sir2/arm-Gal4組夜間活動(dòng)量大于6W-C-W1118/arm-Gal4組，具有顯著性差異(P＜0.05)。提示Sir2基因敲減會(huì)增加老年果蠅的夜間活動(dòng)量，運(yùn)動(dòng)能夠降低老年

9、果蠅夜間活動(dòng)量。
　　3.4.運(yùn)動(dòng)能力檢測(cè)
　　與6W-C-W1118/arm-Gal4組相比，6W-E-W1118/arm-Gal4組攀爬指數(shù)明顯上升(P＜0.01)，6W-C-sir2/arm-Gal4組攀爬指數(shù)下降(P＜0.01)，提示長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以明顯改善野生型老年果蠅的運(yùn)動(dòng)能力，Sir2基因敲減會(huì)降低老年果蠅的運(yùn)動(dòng)能力。與6W-C-sir2/arm-Gal4組相比，6W-E-sir2/arm-Gal4組攀爬指數(shù)

10、上升(P＜0.01)，提示運(yùn)動(dòng)可以減緩因Sir2基因敲減導(dǎo)致的老年果蠅運(yùn)動(dòng)能力下降。
　　3.5.壽齡統(tǒng)計(jì)
　　與C-W1118/arm-Gal4組相比，C-Sir2/arm-Gal4組壽命縮短(P＜0.01)，提示Sir2基因敲減會(huì)縮短果蠅的平均壽命。與 C-W1118/arm-Gal4組相比，2W-E-W1118/arm-Gal4組壽命延長(zhǎng)(P＜0.01)，6W-E-W1118/arm-Gal4組壽命延長(zhǎng)(P＜0.01)

11、，與C-Sir2/arm-Gal4組相比，2W-E-Sir2/arm-Gal4組壽命延長(zhǎng)(P＜0.01)，6W-E-Sir2/arm-Gal4組壽命延長(zhǎng)(P＜0.01)，提示無(wú)論是僅在青年期實(shí)施運(yùn)動(dòng)干預(yù)還是從青年期實(shí)施運(yùn)動(dòng)干預(yù)直至老年都對(duì)野生型和Sir2基因敲減型果蠅壽命的下降有改善作用。
　　結(jié)論：
　　4.1.通過(guò)UAS-Gal4二元轉(zhuǎn)基因系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了Sir2基因敲減，Sir2基因敲減會(huì)增大果蠅心臟功能障礙發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，

12、運(yùn)動(dòng)可以有效降低老年果蠅心臟心律不齊、纖維性震顫的發(fā)生。
　　4.2.果蠅的運(yùn)動(dòng)能力呈增齡性衰退，Sir2基因敲減與增齡之間產(chǎn)生疊加效應(yīng)，進(jìn)一步降低了果蠅的運(yùn)動(dòng)能力，通過(guò)耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以減緩老年果蠅運(yùn)動(dòng)能力的下降。
　　4.3.Sir2基因敲減對(duì)青年果蠅的睡眠-覺(jué)醒模式影響不大，對(duì)老年果蠅的睡眠-覺(jué)醒模式的影響表現(xiàn)在對(duì)夜間活動(dòng)量的影響，會(huì)導(dǎo)致夜間活動(dòng)量增加，睡眠片段化增多，夜間睡眠質(zhì)量不佳。實(shí)施耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，老年果蠅睡眠片