Резюме

Физическото натоварване предизвиква множество метаболитни и сърдечно-съдови реакции, които позволяват на тялото да се адаптира към изискванията на упражненията, като по този начин постига фитнес, състояние на повишен аеробен капацитет и общо благосъстояние (1–4). Подсилени от често повтаряне на режима на упражнения, специфичните системни ползи от редовната активност варират от намаляване на телесното тегло и затлъстяване до подобрена глюкозна и инсулинова хомеостаза (1–7). Освен това обратната връзка на физическите упражнения както със сърдечно-съдови заболявания, така и със смъртността отдавна е призната (1,4,8,9). И все пак, молекулярните детерминанти, които организират адаптивната реакция към упражненията и които осигуряват широкообхватната печалба от регламентирана програма за обучение, са слабо разбрани.

k-нокаут

Тук отговорите на мишки без функционални Kir6.2-съдържащи KATP канали (Kir6.2-KO) бяха сравнени с контроли от див тип след 28-дневен протокол за плуване за издръжливост. Докато хроничните водни тренировки водят до по-леки, по-слаби и по-здрави животни от див тип, Kir6.2-KO проявява по-малко увеличение на способността за упражнения и липсва метаболитно подобрение. Освен това повтарящият се стрес при плуване разкрива недостатъка за оцеляване в Kir6.2-KO, свързан с патологично зависими от калций структурни увреждания на сърцето и нарушена сърдечна дейност. По този начин, активността на KATP канала е необходима за постигане на физиологичните ползи от тренировките, без да се получават дефицити.

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Kir6.2-KO и протокол за плуване.

Мишки с дефицит на канал KATP (Kir6.2-KO) са генерирани чрез целенасочено разрушаване на гена KCNJ11, кодиращ образуващата пори субединица Kir6.2 и са били кръстосани в продължение на пет поколения до фон C57BL/6 (22). Поради близостта на мутиралия ген KCNJ11 с гена, кодиращ цвета на косата на албиноси в ембрионалните стволови клетки SV129, използвани за създаване на нокаут, мишките Kir6.2-KO остават бели при повторно размножаване в черна линия C57BL/6 (Фиг. 1А). С одобрението на институционалната комисия за грижа и употреба на животни от Фондация Майо, 20-седмични мъжки Kir6.2-KO или съответстващи мишки от див тип C57BL/6 преминаха колективно обучение по хронична плувна издръжливост (33). Мишките плуваха заедно във вода с дълбочина 20 см (при 33–36 ° C) в продължение на 90 минути два пъти дневно в продължение на 28 дни. Заседнали контролни мишки не са били плувани. На всички мишки беше дадена стандартна храна за гризачи ad libitum, настанени по 2–4 на клетка с 12-часов цикъл ден/нощ и наблюдавани ежедневно през цялото време.

Сукцинатна дехидрогеназа.

Активността на сукцинат дехидрогеназата (SDH), индекс на метаболитен капацитет, се определя чрез спектрофотометрия в хомогенати на цялата тъкан на мускулите на подколенната сухожилие (34). Сместа за анализ съдържа 66,7 mmol/l Tris · HCl буфер (рН 8), 6,67 mmol/l KCN, 420 μmol/l феназин метосулфонат и 86 μmol/l 2,6-дихлороиндофенол (DCIP), 1 μmol/l ротенон, и 10 mg/ml екстракт от скелетни мускули. Реакцията се инициира от 20 mmol/l сукцинат и скоростта на намаляване на DCIP се проследява при 600 nm. SDH активността се изразява като nmol/l намален DCIP · min -1-1 mg -1 екстракт от протеин, със съдържание на протеин, определено чрез анализ (Bio-Rad).

Бягаща пътека.

За да се оцени въздействието на тренировките по плуване върху способността за упражняване, беше направено сравнение на резултатите от степенуван тест за упражнения на бягаща пътека преди и след протокола за плуване. Натоварването (J) се изчислява като сбор от кинетичната [Ek = m · v 2/2] и потенциалната (Ep = m · g · v · t · sinθ) енергия, където m представлява животинска маса, v скорост на бягащата пътека, g ускорение поради гравитацията, t изминалото време на ниво протокол и θ е ъгълът на наклон (31).

Хистопатология.

Вземане на кръвни проби.

Нивата на плазмен лептин се определят количествено чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (Crystal Chem). Нивата на кръвната глюкоза се измерват при будни мишки чрез вземане на проби от опашката (OneTouch Ultra; Lifescan) в 8:00 сутринта („хранени“) и на следващия ден след 16-часово бързо гладуване през нощта („на гладно“). Тест за глюкозен толеранс се извършва чрез интраперитонеално приложение на 1,5 mg/g глюкоза при гладни мишки. При теста за инсулинова толерантност, 0,2 единици/kg човешки инсулин се прилага интраперитонеално при хранени мишки. Цялото вземане на кръвни проби е извършено след приключване на 28-дневния протокол за плуване/заседнал режим.

In vivo хемодинамика.

Ехокардиография с измерване на сърдечната честота (c256 и 15L8; Acuson) е извършена при леко успокоени (1,25% изофлуран) мишки в края на 28-дневния протокол за плуване/заседнал начин на живот. Изображенията са придобити цифрово и се съхраняват за офлайн заслепен анализ. Ехокардиографските измервания на размери на лявата камера са записани в крайната диастола (EDD) и крайната систола (ESD) от три последователни сърдечни цикъла, използвайки метода на водещия ръб (36,37). Фракционното скъсяване на лявата камера (% FS) се изчислява като% FS = [(EDD - ESD)/EDD] × 100. Ударният обем се определя от сумата на площта на напречното сечение на аортния корен и интеграла на индекса на скоростта, взет от пика Доплер проследяване от потока през аортната клапа. Продуктът на ударния обем и сърдечната честота, изразени като ml · min −1 · 10 g −1 телесно тегло, се използва за изчисляване на сърдечния дебит.

Количествена PCR в реално време.

Общата РНК беше извлечена от левите вентрикули с помощта на RNEasy Mini Kit (Qiagen). MEF2C праймер беше използван при PCR анализ в реално време с 5 '-AGATACCCACAACACACCACGCGCC-3' и обратни 5'-ATCCTTCAGAGAGTCGCATGCGCTT-3 'последователности. Обратната транскрипция и количествената PCR (qPCR) бяха направени, както е описано (37).