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.2016年12月15日;594(24):7361-7379.
doi:10.1113/JP272487。 Epub 2016年10月23日。

失神经导致八十多岁老人骨骼肌线粒体功能障碍

附属公司

失神经导致八十多岁老人骨骼肌线粒体功能障碍

萨利·斯宾迪夫等。 生理学杂志. .

摘要

要点:线粒体经常与骨骼肌的衰老有关,尽管失神经在调节衰老肌肉线粒体功能中的作用尚不清楚。我们发现,对细胞凋亡起始的敏感性增加发生在持续去神经支配的证据之前,因此是衰老肌肉中值得治疗的主要线粒体缺陷。然而,在更高龄时,线粒体功能的改变明显受到持续的零星肌纤维失神经的影响,这表明线粒体可能是一个不太可行的治疗靶点。

摘要:实验性失神经调节线粒体功能,活性氧(ROS)和通透性转换敏感性的变化与肌肉萎缩有关。值得注意的是,虽然失神经偶尔发生在老化肌肉中,但其对老化肌肉线粒体的影响尚不清楚。由于这些信息对靶向衰老肌肉中的线粒体具有重要的治疗意义,我们检测了四组人类骨骼肌中的线粒体功能,包括两组活动组(平均±SD年龄:23.7±2.7岁和71.2±4.9岁)和两组非活动组(64.8±3.1岁和82.5±4.8岁),并将其与零星失神经小鼠模型进行比较。我们验证了这样一个假设,即尽管老年肌肉线粒体功能的某些改变可归因于初级细胞器缺陷,但线粒体功能障碍会受到老年持续失神经的影响。人类的衰老和小鼠的零星失神经都增加了线粒体对渗透性转变的敏感性(人类,P=0.004;小鼠,P=0.01)。为了确定零星失神经对线粒体功能的贡献,我们通过药物抑制失神经诱导的ROS反应。这使偶尔失神经小鼠肌肉中的活性氧释放量减少了60%(P=0.02),这与75岁以上(-66%,P=0.02。我们的结论是,对渗透性转变的敏感性增加是老化肌肉中的主要线粒体缺陷。然而,随着年龄的增长,肌肉萎缩在临床上变得更加严重,线粒体功能的改变会受到持续的零星失神经支配的显著影响,使线粒体成为不太可行的治疗靶点。

关键词:老化;失神经;线粒体;肌肉萎缩;神经肌肉接头;肌肉减少。

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数字

图1
图1。Sarco小鼠神经胰蛋白酶过度表达及相关变化
A类,Sarco小鼠和WT小鼠(未配对)的神经胰蛋白酶定量(相对于WT)t吨测试,P=0.04)。B类,WT和Sarco小鼠神经肌肉接头的代表性图像,以及(C类)Sarco小鼠和WT小鼠NMJ片段的量化。中的更改(D类)体重(精确的Wilcoxon秩和,P(P) < 0.0001; 重量,n=16和Sarco,n=12) 和(E类)比目鱼Sarco小鼠的肌肉质量(n=13) 与WT小鼠相比(n=10) (精确的Wilcoxon秩和,P=0.03)。比例尺=10μm。[彩色图可在wileyonlinelibrary.com]
图2
图2。小鼠比目鱼肌线粒体含量的变化
A类,Sarco小鼠中VDAC含量增加(精确的Wilcoxon秩和,P=0.04).B类相反,与WT小鼠相比,Saco小鼠的复合物I含量没有改变。C类,尽管复合物II含量增加(精确的Wilcoxon秩和,P=0.04),其他亚单位均无变化(D类), (E类)和(F类)(在所有实验中,WT,n=8、Sarco小鼠,n=5,除非另有说明)。
图3
图3。小鼠比目鱼肌线粒体功能的变化
Sarco小鼠的线粒体耗氧量以前没有改变(A类)或之后(B类)CIII归一化(ANOVA混合模型,带调整事后(post-hoc)比较)。C类在VDAC正常化后,添加suc和抗坏血酸+TMPD后,Sarco小鼠线粒体呼吸显著降低(ANOVA混合模型事后(post-hoc)比较;以下日志转换没有显著异常值:P=0.001表示成功P=抗坏血酸+TMPD为0.02;异常值:P=0.045用于成功和P=抗坏血酸+TMPD为0.04)。D类,ACR是通过呼吸与G+M和ADP的商来确定的。WT和Sarco小鼠的ACR没有变化(精确的Wilcoxon秩和)。E类测定线粒体CRC,以应对渗透性肌纤维中的钙挑战。尽管正常化前CRC没有差异,但CRC(F类)减少(确切的Wilcoxon秩和,P=0.01)而不改变mPTP打开所需的时间(G公司)Sarco小鼠(WT,n=7; 萨科,n=5).H(H),cPLA的应用2抑制剂,AACOCF,降低了Sarco小鼠的ROS信号,表明零星失神经参与了该信号,(WT,n=8; 萨科,n=7;P=0.02; Wilcoxon符号秩)(在所有实验中,WT,n=8、Sarco小鼠,n=除非另有说明)。
图4
图4。人体肌肉中的肌纤维形态
A类对YA、OA、OI和VOI男性的横肌切片进行标记,以显示基底层和纤维类型。系统取样用于追踪至少200根纤维,以显示其尺寸。B类,经调整的方差分析事后(post-hoc)比较表明,群体状态对纤维大小有显著影响,YA组的纤维大小明显大于老年参与者(P(P) < 0.0001).C类,纤维尺寸分布显示VOI组(YA,n=11; 办公自动化,n=10; OI中,n=8; VOI(旁白),n=8). 比例尺=100μm。[彩色图形可在以下位置查看wileyonlinelibrary.com]
图5
图5。人股外侧肌线粒体含量的变化
A类组间VDAC含量相似(YA,n=11; 办公自动化,n=10; 氧指数,n=8; VOI(旁白),n=8; 精确的Wilcoxon秩和)。虽然复合物I没有差异(B类)和II(C类),与OI参与者相比,VOI中复合物III核心II亚基含量更低(D类). 复合物IV(E类)和V(F类)也没有变化(YA,n=11; 办公自动化,n=10; 氧指数,n=8; VOI(旁白),n=8; 精确的Wilcoxon秩和,P=0.04).
图6
图6。人股外侧肌的线粒体功能
A类与OA相比,OI的耗氧量稍低,尽管这并不显著。B类在正常化为CIII后,年轻和老年参与者之间的耗氧量没有减少(YA,n=7; 办公自动化,n=10; 氧指数,n=8; VOI(旁白),n=8,经调整的方差分析混合模型事后(post-hoc)日志转换后的比较),尽管在添加G+M和succ后OA和OI参与者之间显著减少(P=0.0074)。C类在VDAC正常化后,OI参与者的呼吸仍有中度下降(ANOVA混合模型,经调整事后(post-hoc)比较;日志转换后,P=0.05).D类ACR测定采用G+M和ADP测定呼吸商。在年轻组和老年组之间ACR显著降低(YA,n=7; 办公自动化,n=10; 氧指数,n=8; VOI(旁白),n=8; 精确的Wilcoxon秩和,P=0.0003).E类与年轻受试者相比,老年受试者对钙挑战的反应是钙潴留能力显著降低。F类线粒体含量正常化后,这种减少持续存在。此外,mPTP打开的时间(G公司)年龄较大的受试者(YA,n=11; 办公自动化,n=10; 氧指数,n=8; 瞧,n=8; 精确的Wilcoxon秩和,P=0.004和P=0.01)。
图7
图7。老年人失神经及其对线粒体功能调节的证据
A类,cPLA的应用2抑制剂,AACOCF,并没有减少75岁以下受试者的ROS信号,表明失神经对ROS信号没有贡献。然而,在75岁以上的受试者中,AACOCF显著降低ROS信号[<75岁,n=9(两次检测均未成功),>75年,n=7(一次分析不成功),P=0.02; 威尔科克森签署军衔]。B类,分析失神经后改变的关键转录物(精确的Wilcoxon秩和;麝香<75岁,n=8(去除一个异常值,两个样本材料不足),>75年,n=7(一个材料不足的样品),P=0.03; Hsp27<75岁,n=8(三个样品材料不足),>75年,n=6(两个材料不足的样品),P=0.02; AChRε<75年,n=5(去除一个异常值,五个样本材料不足),>75年,n=6(两个材料不足的样品),P=0.02; Nav 1.4<75岁,n=8(三个样品材料不足),>75年,n=6(两个材料不足的样品)],P=0.01之间。

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