耐力運動對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-Gal4二元轉基因系統(tǒng)介入致使果蠅Sir2基因表達敲減，采用果蠅垂直轉動運動裝置，研究耐力運動對Sir2基因敲減老年果蠅的影響，以及耐力運動、Sir2基因與心功能、睡眠、壽命的聯系，旨在找出一種能夠改善老年果蠅心臟功能，提高老年果蠅運動能力，改善睡眠質量并延長果蠅平均壽命的方法，為耐力運動結合Sir2基因敲減干預在延緩衰老方面的研究提供理論依據。
　　研究方法：
　　實驗模型構建:采用

2、三個果蠅品系: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小時內羽化的處女蠅各3200只，隨

3、機分為8組:2周W1118/arm-Gal4野生對照組(2W-C-W1118/arm-Gal4)，2周sir2/arm-Gal4敲減對照組(2W-C-sir2/arm-Gal4)，2周W1118/arm-Gal4野生運動組(2 W-E-W1118/arm-Gal4)，2周sir2/arm-Gal4敲減運動組(2W-E-sir2/arm-Gal4)，6周W1118/arm-Gal4野生對照組(6W-C-W1118/arm-Gal4)，6周

4、sir2/arm-Gal4敲減對照組(6W-C-sir2/arm-Gal4)，6周W1118/arm-Gal4野生運動組(6W-E-W1118/arm-Gal4)，6周sir2/arm-Gal4敲減運動組(6W-E-sir2/arm-Gal4)，每組400只，分裝于20管內，置于培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。
　　采用果蠅垂直轉動運動裝置，運動組均從第二天齡開始運動，每天訓練兩小時，連續(xù)運動5天，休息2天，分別運動兩周和六周，裝置轉速頻率的設定根

5、據果蠅的實際運動情況作相應調整。(裝置頻率初設置為280Hz，間隔時間7s，四周運動過后調整至間隔時間14s)從構建的兩種品系中分別隨機挑選出10只果蠅進行RT-PCR檢測，16只果蠅進行DAMS果蠅活動監(jiān)測，30只果蠅進行M-mode檢測，100只進行攀爬能力測驗，100只統(tǒng)計生命周期。
　　研究結果：
　　3.1.實時熒光定量PCR檢測
　　與W1118/arm-Gal4組相比，Sir2/arm-Gal4組表達量降

6、低，敲減率為61.92％，表明F1代Sir2基因敲減果蠅品系構建成功。
　　3.2.心功能檢測
　　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)，提示運動可以降低野生型老年果蠅纖維性震顫的發(fā)生風險。6W-C-sir2/arm-Gal4組與6W-C-W1118/arm-Gal4組相比，心律不齊指數明顯上升(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心律不齊指數下降(P＜0.01)，心臟纖維性震顫下降(P＜0.05)，縮短分數提高(P＜0.05)，提示運動可以改善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)生的風險。
　　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組日間活動量，日間睡眠時間均無顯著差異，老年果蠅運動組夜間活動量小于安靜組，夜間睡眠時間、總睡眠時間大于安靜組，具有顯著性差異。6W-C-Sir2/arm-Gal4組夜間活動量大于6W-C-W1118/arm-Gal4組，具有顯著性差異(P＜0.05)。提示Sir2基因敲減會增加老年果蠅的夜間活動量，運動能夠降低老年

9、果蠅夜間活動量。
　　3.4.運動能力檢測
　　與6W-C-W1118/arm-Gal4組相比，6W-E-W1118/arm-Gal4組攀爬指數明顯上升(P＜0.01)，6W-C-sir2/arm-Gal4組攀爬指數下降(P＜0.01)，提示長期的運動訓練可以明顯改善野生型老年果蠅的運動能力，Sir2基因敲減會降低老年果蠅的運動能力。與6W-C-sir2/arm-Gal4組相比，6W-E-sir2/arm-Gal4組攀爬指數

10、上升(P＜0.01)，提示運動可以減緩因Sir2基因敲減導致的老年果蠅運動能力下降。
　　3.5.壽齡統(tǒng)計
　　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(P＜0.01)，6W-E-W1118/arm-Gal4組壽命延長(P＜0.01)

11、，與C-Sir2/arm-Gal4組相比，2W-E-Sir2/arm-Gal4組壽命延長(P＜0.01)，6W-E-Sir2/arm-Gal4組壽命延長(P＜0.01)，提示無論是僅在青年期實施運動干預還是從青年期實施運動干預直至老年都對野生型和Sir2基因敲減型果蠅壽命的下降有改善作用。
　　結論：
　　4.1.通過UAS-Gal4二元轉基因系統(tǒng)成功實現了Sir2基因敲減，Sir2基因敲減會增大果蠅心臟功能障礙發(fā)生的風險，

12、運動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.果蠅的運動能力呈增齡性衰退，Sir2基因敲減與增齡之間產生疊加效應，進一步降低了果蠅的運動能力，通過耐力運動干預可以減緩老年果蠅運動能力的下降。
　　4.3.Sir2基因敲減對青年果蠅的睡眠-覺醒模式影響不大，對老年果蠅的睡眠-覺醒模式的影響表現在對夜間活動量的影響，會導致夜間活動量增加，睡眠片段化增多，夜間睡眠質量不佳。實施耐力運動干預后，老年果蠅睡眠片