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铁是人体内不可或缺的一种微量元素。随着年龄增长,机体内铁含量增多,出现铁沉积现象,过多的铁会导致细胞损伤和增加一些慢性疾病的患病风险。肝脏是体内担负铁贮存和代谢的主要器官,许多疾病都有明显的肝铁累积现象。当肝脏内存在过多铁时,会诱导肝细胞的凋亡,从而促使肝纤维化和肝癌的发生。有氧运动可增加机体铁的消耗,降低机体铁含量。在中老年小鼠肝脏铁含量逐步累积的过程中,有氧运动能否通过促进机体肝脏铁的释放从而缓解肝脏铁沉积现象,进而对肝脏铁和其他组织铁进行重新分配还需要进一步研究。本研究以自然衰老的小鼠为实验动物模型,通过有氧运动干预,探讨有氧运动对成年小鼠肝脏铁沉积的预防效果,为运动预防铁过载相关慢性疾病提供实验依据。研究内容与方法:第一部分:不同年龄段小鼠的铁状态。13月龄C57BL/6雄性小鼠16只,体重30g±2g。随机分为13月龄组(13 months,13M)和18月龄组(18 months,18M),每组各8只。13M组适应喂养后取材,18M组安静喂养至18月龄后取材。采用ELISA检测小鼠血清铁蛋白含量;分光光度法检测血清铁含量、血清总铁结合力水平以及肝、心、脾、肾、腓肠肌和骨髓的组织铁含量;Western Blot检测肝脏FPN1、DMT1和CP等相关蛋白的浓度;Real Time-PCR检测小鼠肝脏Hepcidin mRNA的表达量。第二部分:运动对小鼠铁状态的影响。采用13月龄C57BL/6雄性小鼠16只,随机分为安静对照组(control,C)和运动组(exercise,E),每组8只。对照组进行安静喂养,运动组进行有氧运动干预。运动干预采用小鼠跑台,适应训练3天,正式运动22周,每周运动6天,休息1天。运动时间45min/d,速度10m/min,运动坡度为0,每两周递增1m/min直至15m/min,然后每两周递减1m/min直至10m/min。运动干预22周后取材。测定小鼠血清铁含量、总铁结合力水平、血清铁蛋白含量以及肝、心、脾、肾、腓肠肌和骨髓的组织铁含量;检测肝脏FPN1、DMT1和CP等相关蛋白的浓度以及肝脏Hepcidin mRNA的表达量。所得实验数据均采用SPSS20.0统计软件进行处理分析,且所有数值均以“平均数±标准差”表示,组间比较使用独立样本t检验,P<0.05表示差异具有显著性,P<0.01表示差异具有高度显著性。研究结果:(1)不同年龄段小鼠机体铁水平:18月龄小鼠血清铁含量、血清总铁结合力、转铁蛋白饱和度以及血清铁蛋白含量都明显低于13月龄组(P<0.01),组织铁水平高于13月龄组。与13月龄组相比,18月龄组小鼠主要储铁器官肝脏和脾脏的铁含量有显著性升高(P<0.05);心脏、肾脏和骨髓的组织铁水平有非常明显的升高现象(P<0.01);而腓肠肌的铁含量则有明显下降的趋势(P<0.05)。(2)不同年龄段小鼠肝脏相关蛋白表达:18月龄组小鼠肝脏FPN1蛋白、CP蛋白的表达降低(P<0.05,P<0.01)。与13月龄组相比,18月龄组小鼠DMT1(+IRE)蛋白的表达量明显降低(P<0.01),DMT1(-IRE)蛋白的表达量减少(P<0.05)。18月龄小鼠肝脏Hepcidin mRNA的表达量显著高于13月龄组(P<0.01)。(3)运动对小鼠机体铁水平的影响:与对照组相比,运动组血清铁含量和血清总铁结合力水平升高(P<0.01),转铁蛋白饱和度和血清铁蛋白含量也升高(P<0.05)。有氧运动干预后,运动组主要储铁器官肝脏和脾脏以及心脏的组织铁含量下降(P<0.01);肾脏和骨髓的组织铁水平降低(P<0.05);运动组腓肠肌组织铁含量则呈现升高的趋势,并且与对照组相比有非常明显的差异(P<0.01)。(4)运动对小鼠肝脏相关蛋白表达的影响:5个月的有氧运动干预后,运动组小鼠肝脏FPN1蛋白、DMT1(+IRE)和DMT1(-IRE)蛋白的表达都显著高于对照组(P<0.01),CP蛋白表达量也升高(P<0.05)。有氧运动干预后小鼠肝脏Hepcidin mRNA的表达量下降(P<0.05)。研究结论:(1)随着年龄的增长,老年小鼠肝脏铁含量升高,出现铁沉积。肝脏FPN1、CP和DMT1蛋白表达降低,Hepcidin mRNA的表达量升高。(2)有氧运动可以促进肝脏铁的释放,缓解老年小鼠肝脏铁沉积。有氧运动降低了老年小鼠肝脏Hepcidin mRNA的表达量,增加了肝脏FPN1、CP和DMT1蛋白的表达。