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《华东师范大学》 2019年
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不同运动方式对DEN诱导肝肿瘤以及肝脏乳酸代谢的影响

曹露  
【摘要】:背景:肿瘤细胞代谢类型与正常细胞代谢类型不同,在氧气充足的环境下,肿瘤细胞代谢切换为糖酵解产生大量乳酸,这种现象被称为有氧糖酵解或Warburg效应。乳酸不仅是运动过程中的代谢产物,同时也是机体调控的重要信号分子,特别是在肿瘤生长过程中发挥重要的作用。乳酸酸化肿瘤微环境,为肿瘤生长提供温室环境,促进肿瘤细胞增殖、免疫逃逸、侵袭转移、以及血管生成。运动过程中乳酸产生增加属于正常生理应激,但是运动产生的乳酸是否进一步酸化肿瘤微环境促进肿瘤发生?众所周知,耐力运动和高强度间歇运动启动机体的供能系统大不相同,耐力运动主要依靠有氧氧化系统供能,乳酸产生较少,而高强度间歇运动主要依靠ATP-磷酸肌酸系统和无氧呼吸系统,导致乳酸大量堆积,耐力运动和高强度间歇运动都能提高机体廓清乳酸的能力,但是耐力运动和高强度间歇运动对肿瘤乳酸代谢的影响及其抗肿瘤效果和机制尚不明确,仍需进一步探讨。目的:本研究旨在探讨不同运动方式对二乙基亚硝胺(DEN)诱导肝肿瘤发生的影响,从肝脏乳酸代谢的角度揭示运动抗肿瘤的作用机制以及不同运动之间的差异,为运动抗肿瘤提供运动策略或依据。方法:选取雄性C57BL/6小鼠,共40只,3周龄,体重10~15g。随机分为4组:NC组,即控制对照组,n=8~10;DEN组,即二乙基亚硝胺注射对照组,n=8~10;ET组,即二乙基亚硝胺组+耐力运动组,n=8~10;HIT组,即二乙基亚硝胺组+高强度间歇运动组,n=8~10。NC组:小鼠3周龄时腹腔注射生理盐水,25mg/kg,DEN组、ET组、HIT组:小鼠3周龄时腹腔注射二乙基亚硝胺(DEN),25mg/kg。ET组在小鼠8周龄时接受耐力运动训练,耐力运动跑台速度为0.8km/h,运动强度为65%-75%VO2max,运动时间为40分钟,5日/周。HIT组在小鼠8周龄时接受高强度间歇运动训练,高强度间歇运动跑台速度为1.5km/h,运动强度为90-100%VO2max,运动时间2min,静止休息时间2min,交替进行8-10次,5日/周。各组小鼠在12周龄和14周龄分别进行GTT试验和ITT试验。各组小鼠在23周龄时使用弛豫分析和磁共振-体核磁成像分析仪检测小鼠体成分。各组小鼠27周龄时,采用异氟烷呼吸麻醉,即刻小鼠心腔采血,取肝脏组织。采用Elisa检测血清中胰岛素的含量;采用酶标仪比色法检测血清中乳酸、丙酮酸、葡萄糖的含量以及乳酸脱氢酶的活性,检测肝脏细胞胞质中乳酸、肝脏线粒体乳酸的含量以及胞质乳酸脱氢酶、线粒体乳酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)的活性。采用Real-time PCR检测肝脏中LDHa、LDHd、LDH6b、G6pase、Pck、Pcx、cGPD、mGPD、Pdha2、Pdk4、Pklr、Mpc2、Gpt2等乳酸代谢相关酶的mRNA水平。采用Western Blottig检测肝脏中的LDHA、PCK1、G6pase、P-AMPK、AMPK等乳酸代谢相关蛋白表达。结果:(1)NC组肝脏肿瘤发生率为0%,DEN组肝脏肿瘤发生率为66.7%,HIT组肝脏肿瘤发生率为62.5%,ET组肝脏肿瘤发生率为20%。各组小鼠肝脏肿瘤的发生率表明,中等强度耐力运动组肝损伤小鼠肝脏肿瘤发生率最低。(2)与NC组相比,DEN组小鼠脂肪百分比极显著性降低(p0.001),HIT组小鼠脂肪百分比显著性降低(p0.05);与DEN组相比,ET组小鼠脂肪百分比显著性升高(p0.01);与NC组相比,HIT组小鼠瘦体重显著性升高(p0.05),ET组小鼠瘦体重显著性升高(p0.05)。(3)与DEN组相比,HIT组小鼠血清中乳酸含量显著性升高(p0.05),其他组之间无显著性差异;与DEN组相比,HIT组小鼠血清中丙酮酸的含量显著性升高(p0.05),其他组之间无显著性差异。(4)与NC组相比,DEN组小鼠肝脏LDHa(p0.05)、LDH6b(p0.001)、LDHd(p0.01)的mRNA水平显著性升高;与DEN组相比,HIT组小鼠肝脏LDHa(p0.05)、LDH6b(p0.001)、LDHd(p0.05)的mRNA水平显著性降低,ET组小鼠肝脏LDHa的mRNA水平具有降低趋势,但未见显著性,但是ET组小鼠肝脏LDH6b(p0.001)、LDHd(p0.01)的mRNA水平显著性降低。(5)与NC组相比,ET组小鼠肝脏COXⅠ(p0.001)、ND1(p0.05)、CYTb(p0.05)的mRNA水平显著性升高;与DEN组相比,ET组小鼠肝脏COXⅠ(p0.01)、ND1(p0.01)、CYTb(p0.05)的mRNA水平显著性升高;与HIT组相比,ET组小鼠肝脏COXⅠ的mRNA水平显著性升高(p0.05)。(6)各组肝脏的LDHA、PCK1、G6pase、P-AMPK/AMPK的蛋白表达无显著性差异。结论:(1)相对于高强度间歇运动而言,中等强度耐力运动能够降低DEN诱导的肝脏肿瘤发生率。这表明中等强度耐力运动抗肝肿瘤效果较好。(2)高强度间歇运动显著提高小鼠血清中乳酸含量,说明较高浓度的静态乳酸不利于运动的抗肿瘤作用。(3)中等强度耐力运动和高强度间歇运动都可以降低LDH亚基的基因表达,提示LDH亚基在运动抗肿瘤中发挥一定作用。(4)中等强度耐力运动提高线粒体呼吸链复合物亚基的基因表达,有可能改善线粒体呼吸链功能,抑制肝脏肿瘤细胞有氧糖酵解,从而降低肝脏肿瘤的发生率。意义:本研究重点比较中等强度耐力运动和高强度间歇运动抗肿瘤的作用及其机制,以肿瘤特殊代谢产物乳酸的代谢通路为切入点,发现耐力运动相较于高强度间歇运动而言,能够降低肝肿瘤发生率,并且初步揭示了中等强度耐力运动降低肝肿瘤发生的机制可能与线粒体呼吸链功能增加有关。研究结果将为选择合理的运动方案抗肿瘤提供理论支撑。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:G804.7

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