游泳运动与饮食控制改善高脂饮食APOE-/-小鼠下丘脑病变的机制

丁琳琳; 卢陶陶; 魏伟; 李永旭; 林丽斌; 林志诚; 薛偕华

摘要：背景:游泳运动和饮食控制是目前公认的改善代谢异常的重要干预方式,下丘脑去乙酰化酶3、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α蛋白是调控能量代谢的重要因子,但游泳运动和饮食控制对高脂饮食载脂蛋白E基因敲除(APOE-/-)小鼠下丘脑病变的影响及其与PGC-1α-SIRT3通路的相关性,目前尚不清楚.目的:探讨游泳运动与饮食控制调节高脂饮食APOE-/-小鼠下丘脑病变的可能机制.方法:50只20周龄的SPF级雄性APOE-/-小鼠随机分为对照组(正常饮食)、高脂饮食组、饮食控制组、游泳组、饮食控制+游泳组,每组10只.除对照组(普通饲料)外,其余各组均进行8周的高脂饲料(21％脂肪,0.15％胆固醇)饲养.饲养8周后,饮食控制组和饮食控制+游泳组改为普通饲料喂养,其余各组喂养方式不变;游泳组和饮食控制+游泳组进行无负重的游泳运动,共持续8周.每周的同一时间测量各组小鼠的体质量,MRI波谱检测下丘脑代谢物质N-乙酰天门冬氨酸、胆碱复合物、肌酸、肌醇的表达变化;电镜检测小鼠下丘脑的线粒体和髓鞘形态变化;蛋白质免疫印迹法检测下丘脑去乙酰化酶3、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α蛋白的表达.结果与结论:①高脂饮食喂养后对照组体质量显著低于其余4组;干预8周后,游泳组、饮食控制组、饮食控制+游泳运动组体质量显著低于高脂饮食组(P<0.05),饮食控制+游泳运动的下降趋势最明显;②与对照组相比,高脂饮食组的N-乙酰天门冬氨酸、胆碱复合物显著减少,肌醇显著增加(P<0.05);与高脂饮食组相比,饮食控制组、游泳组和饮食控制+游泳组N-乙酰天门冬氨酸、胆碱复合物显著增加,肌醇显著减少(P<0.05),其中饮食控制+游泳组的作用更显著;③饮食控制组、游泳组、饮食控制+游泳组下丘脑的去乙酰化酶3和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α蛋白表达显著高于高脂饮食组(P<0.05);④电镜结果显示,高脂饮食组小鼠线粒体发生肿胀,嵴断裂、消失或成新空泡化,髓鞘机构模糊,大部分髓鞘中部与边缘分离,呈现空泡化变性;饮食控制和游泳运动干预后,线粒体和髓鞘的形态结构得到改善;饮食控制+游泳组线粒体、髓鞘形态和结构趋于正常;⑤结果表明,游泳运动和饮食控制可有效改善高脂诱导的下丘脑病变,二者结合效果更佳,其机制可能与上调线粒体相关蛋白去乙酰化酶3和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α表达、改善下丘脑神经代谢和缓解线粒体功能障碍有关.