参姜饮通过AMPK/PGC-1α通路调控自噬抗疲劳的实验研究

目的:参姜饮是深圳大学医学部药学院程永现教授的自拟方,前期实验研究证明该方具有良好的缓解疲劳的作用,但其作用机制尚不明确。疲劳是一种复杂的现象,是一种精神或机体能力急剧下降的状态,可由过度运动、睡眠不足、昼夜节律紊乱或长期处于巨大压力下等原因发展而成。研究表明,疲劳患者体内存在着能量代谢紊乱和氧化应激失衡的现象,AMPK作为能量代谢的中转站,能够调节能量代谢,调控自噬,而疲劳所致机体产生有害物质的清除过程也与自噬这种“清道夫”的细胞调控方式及其相似,疲劳已经成为影响现代生活质量的关键原因之一。随着现代社会压力的增加,疲劳患者越来越多,寻求一种缓解疲劳的药物已经成为当前社会的迫切需求,因此,本实验通过探究参姜饮对疲劳模型小鼠自噬、能量代谢通路AMPK/PGC-1α的作用及影响,为中医药复方缓解疲劳提供新的思路及实验依据。方法:本研究通过建立力竭游泳疲劳模型,观察并记录体重、摄食量、力竭游泳时间(exhaustive swimming time,EST)等,综合评估小鼠的疲劳情况;HE染色,观察小鼠骨骼肌的病理情况及改变,透射电镜的病理切Microbiota functional profile prediction片观察小鼠骨骼肌组织形态与结构变化及线粒体的形态结构改变。荧光染色检测活性氧(reactive oxygen species,ROS)的变化;检测小鼠血清中代谢指标乳酸(Lactic acid,LA)、糖原(glycogen,LG)、尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)的含量,氧LY2157299使用方法化应激指标丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidases,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的含量。q-PCR法检测能量代谢相关指标(AMPK、PGC-1α)、自噬相关指标(m TOR、Beclin、P62)m RNA相对表达量;Western Blot法检测PGC-1α、P-AMPK、AMPK、m TOR、Beclin、P62的蛋白表达水平;参姜饮干预后发现AMPK/PGC-1α通路、自噬相关指标发生改变,因此我们采用上述方法并分别使用自噬抑制剂氯喹、AMPK抑制剂,复制免疫抑制后的疲劳小鼠模型,分别观察和检测抑制AMPK、自噬后小鼠的疲劳状态、能量代谢、氧化应激及一般情况的变化,观察骨骼肌组织HE染色、电镜等病理切片的变化,检测能量代谢通路AMPK/PGC-1α及自噬的情况。结果:(1)与模型组相比,参姜饮组的EST显著延长,(P<0.05);代谢指标乳酸、尿素氮含量降低,糖原含量升高,氧化应激相关指标谷胱甘肽过氧化物酶及超氧化物歧化酶的含量增加,活性氧、丙二醛的含量减少(P<0.05)。骨骼肌组织结构破坏减轻,炎性细胞浸润减少,骨骼肌的水肿、充血的情况减轻;参姜饮各个干预组减少了骨骼肌细胞JNJ-42756493中线粒体的破坏。(2)与模型组相比,给药组自噬相关指标Beclin m RNA及蛋白含量升高,m TOR、P62 m RNA及蛋白含量降低(P<0.05);自噬抑制剂氯喹组的力竭游泳时间缩短,(P<0.05);代谢指标乳酸、尿素氮含量增加,糖原含量减少,氧化应激相关指标谷胱甘肽过氧化物酶及超氧化物歧化酶的含量减少,丙二醛的含量增多(P<0.05)。骨骼肌组织组织结构破坏较严重,炎性细胞浸润增加;骨骼肌的水肿、充血的情况加重;氯喹抑制剂组加重了骨骼肌细胞中线粒体的破坏。(3)与模型组相比,参姜饮各剂量组的AMPK、PGC-1αm RNA及蛋白含量显著升高;AMPK抑制剂组的EST缩短;代谢指标乳酸、尿素氮含量增加,糖原含量减少,氧化应激相关指标GSH-p X及SOD的含量减少,MDA、ROS的含量增多(P<0.05);骨骼肌组织组织结构破坏较严重,炎性细胞浸润增加;骨骼肌的水肿、充血的情况加重;AMPK抑制剂组加重了骨骼肌细胞中线粒体的破坏。(4)与自噬抑制剂相比,抑制剂加参姜饮组的AMPK、PGC-1α的蛋白无明显变化。与AMPK抑制剂组相比,AMPK抑制剂加参姜饮组的自噬相关基因Beclin的m RNA及蛋白含量升高,m TOR、P62含量降低。结论:(1)参姜饮可以延长疲劳小鼠的游泳时间,改善小鼠的疲劳情况,减轻肌纤维及线粒体损伤,提高抗氧化能力,维持能量代谢稳态,缓解疲劳。(2)参姜饮可以调控自噬及AMPK/PGC-1α通路缓解疲劳,并且在抑制AMPK/PGC-1α通路后自噬发生改变,因此推论参姜饮可以通过激活AMPK/PGC-1α通路调控自噬缓解疲劳。