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不同负荷运动大鼠下丘脑的比较蛋白质组学研究

姜振  
【摘要】:研究目的:下丘脑是调节内脏活动的神经中枢,也是功能复杂的神经内分泌中枢。下丘脑参与运动过程中心血管、内分泌与免疫等机能的调节,与运动性疲劳的产生、恢复有重要的联系。目前关于运动与下丘脑的研究主要集中在内分泌、神经递质与氧化应激等方面,而对下丘脑蛋白质组的变化极少有人涉及。本研究通过实验观察不同负荷运动对大鼠下丘的代谢、超微结构、以及生化指标的影响,应用双向电泳建立运动大鼠下丘脑蛋白质表达图谱,比较分析不同负荷运动大鼠下丘脑蛋白质组的差异表达,筛选并鉴定相关蛋白质,分析其功能及特点,为深入了解运动对下丘脑的代谢与神经内分泌等功能的影响及调控机制提供参考依据。 研究方法:2月龄雄性SD大鼠40只,体重160-180g。随机分为3组,对照组、中等强度运动组与大强度运动组,分别进行8周中等强度与大强度运动,显微镜观察下丘脑形态结构变化,测定CK、血氨、HB、BUN等血液生化指标与下丘脑SOD、MDA、T-AOC自由基代谢指标,应用双向电泳与质谱技术等分析下丘脑蛋白质组的差异表达。 研究结果:(1)运动对大鼠下丘脑神经细胞形态结构产生影响,中等强度运动组大鼠下丘脑神经细胞核变粗,突触增多,大强度运动组大鼠下丘脑神经细胞的间隙增大,细胞核大小变化不均匀,部分神经细胞染色异常;(2)不同负荷运动后肌酸激酶活性与血氨浓度升高,尿素生成增多,大强度运动组由于负荷较大,疲劳程度较深,血红蛋白含量降低;(3)不同负荷运动后大鼠下丘脑氧自由基增多,中等强度运动能使机体的抗氧化系统的能力得到增强,大强度运动组下丘脑的自由基大量产生,抗氧化酶活性受到抑制;(4)通过双向电泳分离大鼠下丘脑组织蛋白质,建立不同负荷运动大鼠下丘脑蛋白质表达谱,与对照组比较,中等强度运动与大强度运动大鼠下丘脑部分蛋白质的表达有显著差异,(5)通过比较分析与筛选差异显著的蛋白质点,共鉴定出18个差异表达蛋白质。它们分别属于细胞骨架蛋白、热休克蛋白、抗氧化蛋白、代谢酶、信号传导蛋白以及1个分子量为59.87kD的未知功能蛋白质。 研究结论:经过8周的不同负荷跑台运动,大鼠血液生化指标、下丘脑神经细胞的形态结构、氧自由基代谢以及蛋白质组表达谱发生了相应变化。中等强度运动能够促进下丘脑的新陈代谢、抗氧化酶活性、信号传导蛋白的表达,对实现细胞骨架蛋白的重新排列,调节机体生理功能产生了良好的促进作用;大强度运动使下丘脑氧化应激程度加深,对下丘脑的调节功能产生了抑制作用。本研究的结果显示,应用双向电泳与质谱分析能够寻找与鉴定差异表达的蛋白质,为进一步研究运动训练对下丘脑的代谢与神经内分泌影响的机理提供了参考依据。


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