抗阻运动调节Piezo1对老年小鼠骨骼肌成肌细胞的影响

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.23.002

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨抗阻运动调节Piezo1对老年小鼠骨骼肌成肌细胞的影响。方法动物实验取30只20月龄雄性C57BL/6老年小鼠随机分为衰老对照组、衰老+运动组和衰老+运动+抑制剂组，10只3月龄小鼠作为年轻对照组。衰老+运动组进行8周抗阻运动，衰老+运动+抑制剂组进行8周抗阻运动同时腹腔注射GsMTx4。采用抓力测试和转棒实验检测运动能力，苏木精-伊红染色检测骨骼肌横截面积，天狼星红染色检测骨骼肌纤维化程度，免疫组化实验检测骨骼肌中p16的表达情况。细胞实验用D-gal和Dex诱导成肌细胞衰老和肌萎缩后，加入Yoda1激活Piezo1，采用SA-β-Gal染色观察细胞衰老情况，蛋白免疫印法检测衰老标志物p16、p21和肌萎缩标志物Atrogin-1、MuRF1的蛋白表达水平，细胞免疫荧光染色检测p21的表达情况。结果（1）抗阻运动显著改善老年小鼠运动功能，增加骨骼肌横截面积，减少纤维化及p16阳性细胞率（P < 0.05），效应可被Piezo1抑制剂逆转（P < 0.05）；（2）细胞实验中激活Piezo1能减少成肌细胞SA-β-Gal阳性细胞率、衰老标志分子p16、p21和肌萎缩标志分子Atrogin-1、MuRF1的表达量、p21平均荧光强度（P < 0.05）。结论抗阻运动通过激活Piezo1抑制成肌细胞衰老，改善老年性肌萎缩。

关键词: 老年性肌萎缩, 抗阻运动, Piezo1, 衰老, 骨骼肌

Abstract:

Objective To investigate the regulatory effects of resistance exercise on Piezo1 in myoblasts within skeletal muscles of aged mice. Methods In animal experiments， thirty 20-month-old male C57BL/6 mice were randomly assigned to one of three groups： an aging control group， an aging exercise group， and an aging exercise inhibitor group. Additionally， ten 3-month-old young mice served as a young control group. The aging exercise group underwent 8 weeks of resistance exercise training， whereas the aging exercise inhibitor group received both 8 weeks of resistance exercise and intraperitoneal injections of GsMTx4. Exercise capacity was evaluated using grip strength tests and rotarod performance assays. Skeletal muscle cross-sectional area was assessed via hematoxylin-eosin staining， fibrosis was examined using Sirius red staining， and the proportion of p16-positive cells was determined by immunohistochemistry. In cellular experiments， senescence in myoblasts was induced with D-galactose （D-gal）， followed by activation of Piezo1 using Yoda1. The percentage of senescent cells was measured by SA-β-Gal staining， while protein expression levels of senescence markers （p16 and p21） and atrophy markers （Atrogin-1 and MuRF1） were quantified by Western blot analysis. Cell immunofluorescence staining was employed to assess the average fluorescence intensity of p21. Results （1）Compared with the aging control group， the aging + exercise group exhibited significant improvements in exercise capacity， quadriceps femoris mass index， skeletal muscle cross-sectional area， reduction in skeletal muscle fibrosis， and a lower p16-positive cell percentage （P < 0.05）；（2）These beneficial effects of exercise on aged skeletal muscle were attenuated following treatment with a Piezo1 inhibitor （P < 0.05）；（3）In vitro experiments demonstrated that activation of Piezo1 reduced the SA-β-Gal positive cell rate in myoblasts， downregulated the expression of senescence markers （p16 and p21） and atrophy-related markers （Atrogin-1 and MuRF1）， and decreased the average fluorescence intensity of p21 （P < 0.05）. Conclusion Resistance exercise suppresses myocyte aging through activation of Piezo1， thereby ameliorating age-related muscle atrophy in the elderly.

Key words: annual muscular atrophy, resistance exercise, Piezo1, aging, skeletal muscles

中图分类号:

R459.9

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参考文献 34

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组别	抓力/N	转棒力竭时间/s
青年对照组	1.802 ± 0.089	248.100 ± 46.900
衰老对照组	0.982 ± 0.145^△△△	107.400 ± 66.730^△△△
衰老+运动组	1.570 ± 0.218^▲▲	204.200 ± 73.690^▲▲▲
衰老+运动+抑制剂组	0.988 ± 0.115^○○○	88.500 ± 18.230^○○○
F值	77.28	18.88
P值	< 0.001	< 0.001

组别	SA-β-Gal阳性/%	p21平均荧光强度/a.u.
空白对照组	0.051 ± 0.026	0.242 ± 0.086
D-gal组	0.319 ± 0.116^△△△	0.547 ± 0.115^△△△
D-gal + Yoda1组	0.104 ± 0.041^▲▲▲	0.190 ± 0.074^▲▲▲
F值	34.36	38.44
P值	< 0.001	< 0.001

组别	p16	p21
空白对照组	0.472 ± 0.121	0.242 ± 0.086
D-gal组	1.316 ± 0.139^△△△	0.547 ± 0.115^△△△
D-gal + Yoda1组	0.396 ± 0.130^▲▲▲	0.190 ± 0.074^▲▲▲
F值	138.7	38.44
P值	< 0.001	< 0.001

组别	Atrogin-1	MuRF-1
空白对照组	0.630 ± 0.122	0.566 ± 0.111
D-gal组	1.293 ± 0.133^△△△	1.293 ± 0.187^△△△
D-gal + Yoda1组	0.828 ± 0.108^▲▲▲	0.733 ± 0.123^▲▲▲
F值	70.72	63.04
P值	< 0.001	< 0.001