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在老年动物中,晚期开始的短期热量限制、白藜芦醇或联合治疗方案以纤维类型特异性的方式改变线粒体蛋白表达谱。

Short-term caloric restriction, resveratrol, or combined treatment regimens initiated in late-life alter mitochondrial protein expression profiles in a fiber-type specific manner in aged animals.

机构信息

Department of Aging and Geriatric Research, Division of Biology of Aging, University of Florida, Gainesville, FL 32611, USA.

出版信息

Exp Gerontol. 2013 Sep;48(9):858-68. doi: 10.1016/j.exger.2013.05.061. Epub 2013 Jun 7.

Abstract

Aging is associated with a loss in muscle known as sarcopenia that is partially attributed to apoptosis. In aging rodents, caloric restriction (CR) increases health and longevity by improving mitochondrial function and the polyphenol resveratrol (RSV) has been reported to have similar benefits. In the present study, we investigated the potential efficacy of using short-term (6 weeks) CR (20%), RSV (50 mg/kg/day), or combined CR+ RSV (20% CR and 50 mg/kg/day RSV), initiated at late-life (27 months) to protect muscle against sarcopenia by altering mitochondrial function, biogenesis, content, and apoptotic signaling in both glycolytic white and oxidative red gastrocnemius muscle (WG and RG, respectively) of male Fischer 344 × Brown Norway rats. CR but not RSV attenuated the age-associated loss of muscle mass in both mixed gastrocnemius and soleus muscle, while combined treatment (CR + RSV) paradigms showed a protective effect in the soleus and plantaris muscle (P < 0.05). Sirt1 protein content was increased by 2.6-fold (P < 0.05) in WG but not RG muscle with RSV treatment, while CR or CR + RSV had no effect. PGC-1α levels were higher (2-fold) in the WG from CR-treated animals (P < 0.05) when compared to ad-libitum (AL) animals but no differences were observed in the RG with any treatment. Levels of the anti-apoptotic protein Bcl-2 were significantly higher (1.6-fold) in the WG muscle of RSV and CR + RSV groups compared to AL (P < 0.05) but tended to occur coincident with elevations in the pro-apoptotic protein Bax so that the apoptotic susceptibility as indicated by the Bax to Bcl-2 ratio was unchanged. There were no alterations in DNA fragmentation with any treatment in muscle from older animals. Additionally, mitochondrial respiration measured in permeabilized muscle fibers was unchanged in any treatment group and this paralleled the lack of change in cytochrome c oxidase (COX) activity. These data suggest that short-term moderate CR, RSV, or CR + RSV tended to modestly alter key mitochondrial regulatory and apoptotic signaling pathways in glycolytic muscle and this might contribute to the moderate protective effects against aging-induced muscle loss observed in this study.

摘要

衰老是与肌肉丧失相关的,这种肌肉丧失被称为肌肉减少症,部分归因于细胞凋亡。在衰老的啮齿动物中,热量限制(CR)通过改善线粒体功能来提高健康和寿命,而白藜芦醇(RSV)已被报道具有类似的益处。在本研究中,我们研究了短期(6 周)CR(20%)、RSV(50mg/kg/天)或 CR+RSV(20%CR 和 50mg/kg/天 RSV)联合使用的潜在功效,这些方法在生命后期(27 个月)开始,通过改变糖酵解白色和氧化红色比目鱼肌(WG 和 RG,分别)中的线粒体功能、生物发生、含量和凋亡信号来保护肌肉免受肌肉减少症的影响在雄性 Fischer 344×Brown Norway 大鼠的。CR 但不是 RSV 减轻了混合比目鱼肌和比目鱼肌中与年龄相关的肌肉质量损失,而联合治疗(CR+RSV)方案在比目鱼肌和跖肌中显示出保护作用(P<0.05)。RSV 处理使 WG 中的 Sirt1 蛋白含量增加了 2.6 倍(P<0.05),但 RG 肌肉中没有影响。与自由进食(AL)动物相比,CR 处理动物的 WG 中 PGC-1α 水平更高(2 倍)(P<0.05),但 RG 中没有任何处理的差异。与 AL 相比,RSV 和 CR+RSV 组的 WG 肌肉中抗凋亡蛋白 Bcl-2 的水平显著升高(1.6 倍)(P<0.05),但与促凋亡蛋白 Bax 的升高同时发生,因此 Bax 与 Bcl-2 的比值所示的凋亡易感性没有改变。在老年动物的肌肉中,任何治疗都没有改变 DNA 片段化。此外,在透化肌肉纤维中测量的线粒体呼吸在任何治疗组中都没有改变,这与细胞色素 c 氧化酶(COX)活性的不变相平行。这些数据表明,短期适度的 CR、RSV 或 CR+RSV 倾向于适度改变糖酵解肌肉中关键的线粒体调节和凋亡信号通路,这可能有助于解释本研究中观察到的对衰老引起的肌肉损失的适度保护作用。

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