永信策略APP下载 小动物跑步机 | 运动诱导的鸢尾素通过抑制IRE1 α
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雄激素的过量产生驱动卵巢颗粒细胞中的氧化应激（OS）和炎性体激活。因此，诱发卵泡发育障碍是导致多囊卵巢综合征（PCOS）不孕的主要原因。运动诱导的鸢尾素上调能够通过降低OS和炎症来调节代谢。在几项临床试验中，运动已被证明可以缓解一系列PCOS症状，包括维持正常的月经周期。
本篇文章研究表明，运动可以减轻DHEA诱导的PCOS大鼠的各种表型，其治疗作用可能是通过分泌有益的肌因子介导的。IRE1α可能是鸢尾素降低OS和炎症从而改善卵巢纤维化的重要靶点。
1. 高雄激素暴露通过ERS诱导PCOS大鼠卵巢功能障碍
在本研究中，作者团队观察到在DHEA处理的大鼠囊状卵泡中GC的数量和层数减少（图1A）。此外，在DHEA处理的大鼠中，CYP 11 α1和CYP 19 α1显著下调（图1B）。接下来，测量两组大鼠的血清性激素水平。在DHEA处理的大鼠中，与正常对照大鼠相比，LH水平升高，FSH水平显著降低，LH/FSH水平表现出增强的趋势（图1C）。上述结果支持了PCOS大鼠模型的成功构建。此外，NLRP 3炎性体活化因子如GSDME、GSDMD、GSDMD-C、ASC、IL-1β和IL-18（图1D）、纤维化因子如胶原I、β-连环蛋白、α-SMA和TGF-β的蛋白水平在DHEA处理的大鼠的卵巢中显著更高（图1 E），这表明过量的DHEA能够诱导大鼠的卵巢功能障碍。接下来，作者团队也发现DHEA的处理促进了有腔卵泡中GC中IRE 1 α的表达（图1F），DHEA处理的大鼠卵巢组织中IRE1α的表达显著增加（图1G）。
展开剩余87%上述的结果表明：IRE1α的激活可能参与了高雄激素诱导的卵巢功能障碍。
图1.DHEA诱导卵巢功能障碍，PCOS大鼠卵巢IRE1α水平升高，大鼠接受DHEA诱导多囊卵巢综合征。
2. IRE1α是DHT诱导GC功能障碍的关键分子
研究表明，体外DHT的暴露增加大鼠原发性卵巢GC中IRE1 α的蛋白和mRNA水平（图2A-B），IRE1α主要表达于细胞质中，如免疫荧光染色所证实的一样，DHT处理显著提高了IRE1α的蛋白水平（图2C）。为探讨IRE1α是否是DHT诱导的卵巢GCs功能障碍的关键分子，作者团队用siRNA转染大鼠原代GCs来敲低IRE1α。TXNIP是连接OS与炎性小体激活的关键分子。qRT-PCR数据显示，IRE1α敲低抑制了GC中DHT诱导的TXNIP和NLRP 3增强（图2D）。NLRP3炎性体激活相关因子（GSDMD，ASC）和纤维化相关因子（β-连环蛋白，TGF-β）通过IRE1α沉默而消除（图2 E-F），si-IRE1α显著拯救了DHT诱导的GC中NLRP3和ASC的表达（图2G-H）。此外，根据DCF-DA探针分析，在GC中用si-IRE1α处理抑制雄激素诱导的ROS积累（图2 I）。
图2.siRNA沉默IRE1α挽救了DHT诱导的GC功能障碍将未经处理的大鼠GC用DHT处理，或IRE1α siRNA转
3. 运动抑制IRE1αTXNIP/ROS-NLRP 3通路改善PCOS大鼠表型
此外，我们进行了平板跑台运动干预的脱氢表雄酮治疗大鼠连续八周。DHEA治疗组大鼠卵巢形态部分恢复，但与运动组相比，未运动组大鼠卵巢中仍有更多的非典型卵泡（图3A）。与DHEA治疗组相比，运动治疗导致该组腹部脂肪中的脂滴显著更小（图3B）。此外，运动可提高FSH水平，显著降低LH/FSH水平（图3C）。运动后，DHEA处理大鼠卵巢组织中AR蛋白水平降低，CYP11 α1蛋白水平升高（图3D）。以上结果表明，8周有氧运动在一定程度上改善了DHEA处理大鼠的卵巢形态、性激素水平和卵巢功能。同时，在mRNA和蛋白质表达水平上，运动后DHEA处理的大鼠卵巢中NLRP3炎性小体活化和纤维化的程度降低（图3E-H）。此外，我们还试图探讨运动改善PCOS的具体机制，以及运动是否与抑制激活的IRE1 α有关。在DHEA处理的大鼠中，运动降低血清MDA水平并增加血清SOD水平（图3 J-K）。此外，实验结果显示，运动后，DHEA处理的大鼠卵巢组织中IRE1α、TXNIP和NLRP3的表达显著降低（图3L）。
图3.运动抑制IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP3通路改善PCOS大鼠表型大鼠接受DHEA诱导多囊卵巢综合征，然后
4. 运动和肌因子诱导抑制多囊卵巢综合征大鼠体内活性氧的产生并改善卵泡发育
为了确定关键的有益肌因子，检测了大鼠骨骼肌中几种肌因子的mRNA水平。鸢尾素前体FNDC5及其上游分子PGC-1α增加了10倍以上（图4A）。相应地，DHEA治疗大鼠的血清鸢尾素水平降低，并在运动后恢复至正常水平（图4 B）。提示运动改善PCOS可能是通过肌肉分泌鸢尾素来实现的。整联蛋白αVβ5受体已被证明是马蔺子素的受体[36]。因此，我们的目的是证实大鼠卵巢中整合素αVβ5受体的存在。事实上，通过免疫荧光染色，整联蛋白αVβ5受体在TC中大量表达，在GC中表达水平中等（图4C）。
图4.运动和肌因子诱导抑制PCOS大鼠ROS产生并促进卵泡发育。大鼠接受DHEA诱导多囊卵巢综合征，然后进行运动治疗。
5. Irisin介导骨骼肌-卵巢串扰并抑制IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP3信号通路
接下来，我们旨在确认鸢尾素是否介导运动的有益效果。用不同浓度的二氢睾酮处理GC48小时来模拟多囊卵巢综合征雄激素过多的环境。经5 μM DHT处理后，细胞活力下降至60%以下。在高雄激素暴露下，鸢尾素预处理显著增加GC的活力（图5A）。峰响应出现在用鸢尾素处理GC后6小时（图5 B）。此外，我们想探讨鸢尾素提高高雄激素环境中GC活力的机制。Irisin处理显著降低GC中IRE1α的mRNA水平，并且TXNIP和NLRP3的mRNA水平也被Irisin显著抑制（图5C）。在蛋白质水平上，还证实了鸢尾素对GC具有有益作用：在用10ng/mL鸢尾素处理后，GC中的IRE1α、TXNIP和NLRP3在蛋白质水平上显著降低，并且当鸢尾素在100 °C煮沸10 min时，该作用消失（图5D）。免疫荧光染色也证实了鸢尾素对IRE1α的抑制作用（图5E）。此外，在暴露于DHT的GC中，鸢尾素确实降低了MDA的水平（图5 F）并增加了SOD的水平（图5G）。使用DCF-DA探针分析GC中的ROS。结果显示，鸢尾素预处理极大地抑制了由DHT刺激的ROS的增强（图5 H）。
图5 Irisin介导骨骼肌-卵巢串扰并抑制GC中的IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP3信号通路。在有或没有不同浓
鉴于TC上整合素αVβ5受体的较强表达水平，我们进一步验证了Irisin对TC的有益作用。鸢尾素还可以增强DHT诱导的TC的活力，并且这种效果甚至比GC中更明显（图6A）。类似地，鸢尾素显著抑制IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP 3信号传导途径的活化（图6 B-G）。
图6.鸢尾素介导骨骼肌-卵巢串扰并抑制TC中的IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP3信号通路。在存在或不存在各种浓度
6. 鸢尾素抑制GC和TC中的炎性小体活化和纤维化
最后，我们试图证实鸢尾素是否可以改善DHT诱导的炎性小体活化和纤维化。用鸢尾素处理后，GC中炎性小体激活因子ASC和GSDMD的mRNA水平显着降低（图7A）。GSDMD、GSDMD-C、ASC、IL-1β和IL-18的蛋白水平也显著降低，如果在处理前煮沸鸢尾素，则这种处理效果被消除（图7 B）。还通过免疫荧光染色证实了鸢尾素预处理后NLRP 3和ASC的表达降低（图7 C-D）。类似地，在鸢尾素预处理后，高雄激素诱导的纤维化因子TGF-β和β-连环蛋白的mRNA水平也降低（图7 E）。胶原蛋白I、β-连环蛋白、P-SMAD 3、α-SMA和TGF-β的蛋白质水平在用天然鸢尾素预处理后降低，但煮沸的鸢尾素未降低（图7 F）。免疫荧光染色证实，在鸢尾素预处理后，I型胶原和α-SMA的表达降低（图7 G-H）。
图7.鸢尾素抑制GC炎性小体活化和纤维化。在有或没有鸢尾素的情况下，用DHT处理GC。
类似地，我们还证实了鸢尾素预处理抑制TC中炎性小体和纤维化因子的表达（图8A-D）。我们的数据有力地证明了鸢尾素作为运动诱导的肌因子的有益作用。它可以显著提高暴露于高雄激素的GC和TC的活力，并抑制炎性小体、纤维化和OS的活化。这种作用可能是通过抑制IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP 3信号传导途径介导的（图8 E）。
图8.鸢尾素抑制TC炎性小体活化和纤维化。在有或没有鸢尾素的情况下，用DHT处理TC。
结论
上述结果表明，雌激素诱导的肌因子Irisin可发挥抗炎、抗OS作用，抑制PCOS卵巢IRE1α-TXNIP/ROS-NLRP3信号通路的激活，从而改善高雄激素诱导的PCOS样大鼠的卵巢功能。
在该研究中，研究人员使用了赛昂斯小动物跑步机来进行实验操作。
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动物跑步机主要用于大小鼠及其他动物训练和新陈代谢研究, 可使训练量化更加准确；是动物体能、耐力、运动损伤、运动生理和病理等研究的必要实验设备。
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// 技术参数
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4.区段设置：20个区段，每段RAMP时间、最终速度都可自由设置；
5.力竭方式：单次电刺激时长，总电刺激时长，电刺激次数，运动距离，运动时间；
6.自我保护机制：自动判别并记录力竭时间，停止该跑道的电刺激，保护实验动物；
7.通道数：大鼠6通道，小鼠8通道；
8.光刺激：10000Lux，1~5000Hz频率可调，20~100量级强度可调；
9.声刺激：120db，1000~10000Hz频率可调，20~100量级强度可调；
10.电刺激：0.1mA~10mA可调，扫描式无死角，扫描精度0.1ms；
11.跑道倾斜度自由调节，调节范围：-25°~25°；
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18.单个跑道尺寸，大鼠：800×90×120mm，小鼠：800×60×105mm;
19.单个电刺激区域尺寸，大鼠：120×120mm，小鼠：120×60mm。
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