好書推薦！《動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)指南》電子版pdf，網(wǎng)盤發(fā)貨
《動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)指南》共674頁，涵蓋了常見的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，如小鼠、大鼠和斑馬魚，詳細(xì)描述了每一種行為測(cè)試的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測(cè)試設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程、評(píng)估指標(biāo)、預(yù)期結(jié)果、常見問題及解決方法、數(shù)據(jù)分析、模型應(yīng)用與局限性等各個(gè)方面。它通過快速引導(dǎo)，幫助研究人員高效地掌握實(shí)驗(yàn)的每個(gè)階段，減少了查閱文獻(xiàn)和尋找方法的時(shí)間，成為各類科研人員的重要參考資料。 《動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)指南》共計(jì)收錄了16種動(dòng)物行為類型，包括焦慮抑郁、學(xué)習(xí)記憶、痛覺、運(yùn)動(dòng)、恐懼、社交、癲癇、操作、成癮、視覺、癢覺、味覺、嗅覺、睡眠、斑馬魚行為以及常見動(dòng)物模型等內(nèi)容。每一類動(dòng)物行為下，都詳細(xì)介紹了多個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)范式，涵蓋了超過100種實(shí)驗(yàn)方法。 www.behaviewer.com
煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是一種普遍存在的電子載體，對(duì)能量代謝以及許多調(diào)節(jié)蛋白的翻譯后修飾至關(guān)重要。NAD代謝的失調(diào)普遍被認(rèn)為對(duì)健康有害，其中NAD的耗竭通常被認(rèn)為與衰老有關(guān)。然而，細(xì)胞內(nèi)的NAD濃度在何種程度上下降才不會(huì)產(chǎn)生不良后果仍不清楚。
基于此，2025年5月1日，哥本哈根大學(xué)Jonas T. Treebak研究團(tuán)隊(duì)在Cell Metabolism雜志發(fā)表了“NAD depletion in skeletal muscle does not compromise muscle function or accelerate aging”，揭示了骨骼肌中的NAD耗竭不會(huì)損害肌肉功能或加速衰老。即使肌肉NAD?水平顯著降低，肌肉的結(jié)構(gòu)、代謝以及線粒體功能依然保持正常，表明NAD的減少并不驅(qū)動(dòng)與年齡相關(guān)的肌肉衰退。
為了研究這一問題，作者構(gòu)建了一種小鼠模型，在該模型中，成年小鼠骨骼肌中由煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（NAMPT）介導(dǎo)的NAD?合成被中斷。這種干預(yù)導(dǎo)致肌肉中NAD?含量減少了85%，但組織的完整性和功能性仍然保持不變。具體表現(xiàn)為肌肉形態(tài)、收縮能力和運(yùn)動(dòng)耐受性均未受到影響。此外，終生的NAD耗竭并未加速肌肉衰老或損害全身代謝。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明NAD的減少并不導(dǎo)致骨骼肌功能隨年齡相關(guān)的衰退。
圖一 Nampt敲除會(huì)改變NAD代謝，但不會(huì)破壞基礎(chǔ)的全身代謝和肌肉功能
NAMPT催化煙酰胺轉(zhuǎn)化為煙酰胺單核苷酸。在成熟的骨骼肌中誘導(dǎo)性敲除Nampt基因?qū)е翹AMPT以及NAD?、NADH、NMN和其他與NAD相關(guān)的代謝物顯著減少。盡管如此，線粒體中參與NADP合成的酶NAD激酶2和NADPH產(chǎn)生的NAD(P)轉(zhuǎn)氫酶并未出現(xiàn)代償性上調(diào)，而負(fù)責(zé)由煙酰胺核糖生成NMN的酶煙酰胺核糖激酶2則表達(dá)上調(diào)。同時(shí)，肌肉中的NR水平及其轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)均未發(fā)生變化。然而不能排除煙酰胺核糖激酶2在維持NAD?水平中的作用。腺苷二磷酸核糖和煙酰胺的水平分別降低了60%和80%。這可能是因?yàn)闊燉０吠ㄟ^非甲基化途徑的外排增加，并進(jìn)一步降解為甲基吡啶類物質(zhì)，但未觀察到煙酰胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶的上調(diào)。為了評(píng)估NAD耗竭是否引發(fā)類似衰老的肌肉表型，作者評(píng)估了肌肉的形態(tài)和功能。盡管NAD水平較低，小鼠的脛骨前肌纖維仍保持正常的結(jié)構(gòu)和大小。趾長伸肌和腓腸肌在單次收縮和強(qiáng)直收縮中的力量輸出在實(shí)驗(yàn)組和野生型小鼠之間沒有差異。然而，在重復(fù)強(qiáng)直收縮過程中，實(shí)驗(yàn)組的趾長伸肌肌肉表現(xiàn)出更強(qiáng)的力量恢復(fù)能力，提示其疲勞程度降低，這可能與糖原含量升高有關(guān)?？傮w而言，盡管NAD被耗竭，肌肉結(jié)構(gòu)和收縮功能仍然保持正常。鑒于骨骼肌在代謝中的重要性，作者進(jìn)一步檢測(cè)了全身生理狀況。實(shí)驗(yàn)組和野生型小鼠在體重和身體組成以及代謝標(biāo)志物方面無明顯差異。間接測(cè)熱法顯示，呼吸、活動(dòng)量和攝食行為在不同基因型之間無顯著差異。呼吸交換率也保持不變，說明底物氧化功能正常。晝夜能量消耗波動(dòng)和活動(dòng)模式也未受影響，證實(shí)NAD耗竭不會(huì)損害全身代謝。
圖二 盡管在急性運(yùn)動(dòng)時(shí)的代謝反應(yīng)有所改變，iSMNKO小鼠仍保持完整的運(yùn)動(dòng)能力
運(yùn)動(dòng)能夠激活肌肉的氧化代謝，并對(duì)全身能量需求產(chǎn)生顯著壓力。為了評(píng)估運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，作者監(jiān)測(cè)了小鼠的自主跑輪活動(dòng)。兩種基因型小鼠在跑步頻率、速度和距離方面相似，能量消耗也沒有差異。高強(qiáng)度跑步機(jī)測(cè)試，包括力量測(cè)試和遞增最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試，顯示實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠的表現(xiàn)相當(dāng)。然而，實(shí)驗(yàn)組小鼠在力量測(cè)試后的乳酸水平升高。盡管如此，最大攝氧量及相關(guān)參數(shù)保持不變，這證實(shí)骨骼肌中NAD的減少并不損害運(yùn)動(dòng)耐受能力。在中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，實(shí)驗(yàn)組小鼠表現(xiàn)出更高的血液乳酸水平，盡管兩種基因型的乳酸水平都出現(xiàn)了類似的增長。在靜息狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)組股四頭肌的糖原含量高出20%，但在運(yùn)動(dòng)過程中，葡萄糖攝取和糖原利用與對(duì)照組相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)組肌肉中AMP水平升高，表明其能量壓力更大，但AMPKγ1或γ3復(fù)合體的活性沒有變化。此外，AMPK-γ1/γ3的動(dòng)態(tài)變化與NAD的可用性無關(guān)，在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)活性相似，并在運(yùn)動(dòng)后20分鐘恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。AICAR是一種藥理學(xué)上的AMPK激活劑可通過AMPK-γ3依賴的方式增加肌肉葡萄糖攝取。為了進(jìn)一步研究在低NAD條件下AMPK-γ3復(fù)合體的激活情況，作者評(píng)估了AICAR在實(shí)驗(yàn)組小鼠中降低血糖的能力，但未發(fā)現(xiàn)兩種基因型之間存在差異。在肌肉收縮過程中，實(shí)驗(yàn)組骨骼肌利用了更多的糖原。肌肉糖原在一次運(yùn)動(dòng)后迅速恢復(fù)。在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中，股四頭肌和腓腸肌的糖原在20分鐘內(nèi)幾乎完全恢復(fù)，而肝臟則沒有這種變化。為了評(píng)估一小時(shí)中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的全身葡萄糖氧化情況，作者使用了均勻標(biāo)記的13C葡萄糖，并結(jié)合穩(wěn)定同位素分析儀和間接測(cè)熱法進(jìn)行檢測(cè)。在靜息狀態(tài)下，13C標(biāo)記的CO?釋放率沒有差異；但在運(yùn)動(dòng)后僅在實(shí)驗(yàn)組中下降，表明其葡萄糖氧化減少，而在恢復(fù)期間糖原合成速率更高。然而，這并未影響運(yùn)動(dòng)后數(shù)小時(shí)至數(shù)天內(nèi)的呼吸交換率和能量消耗。為了進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)組小鼠肌肉糖原代謝的調(diào)控機(jī)制，作者采用了坐骨神經(jīng)電刺激誘發(fā)的在體肌肉收縮方法，以精確控制收縮的時(shí)間和強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的小鼠趾長伸肌和脛骨前肌中，收縮導(dǎo)致的糖原下降程度相似。然而，實(shí)驗(yàn)組肌肉平均利用了約50%更多的糖原。肝臟和腓腸肌的糖原儲(chǔ)備未受影響。接著，作者評(píng)估了在收縮后恢復(fù)期間是否出現(xiàn)葡萄糖攝取增加。在四個(gè)被檢測(cè)的肌肉群中有三個(gè)在基因型之間葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)量無差異。但在趾長伸肌中，實(shí)驗(yàn)組的葡萄糖攝取高于對(duì)照組。為了直接評(píng)估糖原含量及其再合成速率，作者測(cè)量了放射性標(biāo)記葡萄糖整合到糖原中的情況。雖然兩種基因型的糖原再合成速率相似，但實(shí)驗(yàn)組肌肉在收縮后30分鐘內(nèi)未能恢復(fù)到收縮前的水平?？傮w來看，這些數(shù)據(jù)表明實(shí)驗(yàn)組小鼠的基礎(chǔ)肌肉糖原水平較高，并且在收縮過程中被更大量地消耗。然而，收縮后幾分鐘內(nèi)的糖原合成速率并未受到肌肉NAD降低的限制。綜上所述，糖原供應(yīng)增加可能是實(shí)驗(yàn)組肌肉的一種適應(yīng)機(jī)制，使其能夠在NAD減少的情況下維持正常功能。
圖三 衰老對(duì)肌肉功能的影響與肌肉中NAD的含量無關(guān)
對(duì)成年iSMNKO小鼠的全面分析表明，肌肉中NAD的耗竭是可以被良好耐受的，對(duì)肌肉功能、運(yùn)動(dòng)能力和代謝健康均無不良影響。然而，慢性NAD缺乏是否會(huì)加劇與年齡相關(guān)的功能衰退仍有待明確。為此，作者進(jìn)一步研究了老年iSMNKO小鼠，結(jié)果顯示，兩種基因型小鼠的體重和身體組成相似均主要通過脂肪和自由液體含量增加而增重。盡管衰老使野生型小鼠股四頭肌中的NAD?水平下降了10%，但在iSMNKO小鼠中NAD水平保持不變。在NAD衍生的代謝物中，只有ADPR隨著年齡增長而減少，并且在iSMNKO肌肉中始終處于較低水平。相應(yīng)地，無論年齡如何，iSMNKO肌肉中ADP-核糖化蛋白的含量均降低，提示NAD裂解型ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性較低。相反，部分由NAD依賴性脫酰酶調(diào)控的全局蛋白乙?；絼t保持不變。為了評(píng)估代謝調(diào)控情況，作者進(jìn)行了口服葡萄糖耐量試驗(yàn)（OGTT）。老年小鼠表現(xiàn)出輕微升高的空腹胰島素水平和適度降低的空腹血糖濃度。兩種基因型小鼠在葡萄糖負(fù)荷后的血糖和胰島素反應(yīng)相似。值得注意的是，老年小鼠表現(xiàn)出更好的葡萄糖耐量，表現(xiàn)為更低的血糖峰值和曲線下面積（AUC），這可能與胰島素分泌增強(qiáng)有關(guān)，這一現(xiàn)象也與以往研究結(jié)果一致。這種趨勢(shì)在老年雌性小鼠中同樣存在，說明血糖調(diào)節(jié)是通過輕度高胰島素血癥實(shí)現(xiàn)的，且不受肌肉NAD含量的影響。代謝評(píng)估顯示，兩個(gè)基因型的老年小鼠呼吸交換率（RER）降低，能量消耗（EE）增加，但攝食行為和累計(jì)活動(dòng)量無明顯差異。盡管在黑暗期行走距離隨年齡增長而減少，整體活動(dòng)模式在各組之間相似。為了評(píng)估自主運(yùn)動(dòng)行為，作者給予動(dòng)物自由使用跑輪的機(jī)會(huì)。結(jié)果顯示，老年小鼠的跑步量顯著低于年輕小鼠，但在跑步距離、速度或凈運(yùn)輸成本方面沒有基因型之間的差異。綜上所述，即使在衰老過程中，骨骼肌中長期的NAD缺乏也并未引發(fā)明顯的功能惡化或代謝紊亂，提示NAD水平的降低并不必然導(dǎo)致與年齡相關(guān)的肌肉功能衰退。
圖四 全文摘要總結(jié)
總結(jié)
骨骼肌中的NAD耗竭并不會(huì)損害組織完整性和功能，也不會(huì)加速衰老，這一點(diǎn)在一個(gè)肌肉NAD?水平下降85%的小鼠模型中得到了證實(shí)。肌肉結(jié)構(gòu)、代謝和線粒體功能均未受到影響，表明NAD的減少并不是導(dǎo)致與年齡相關(guān)的肌肉功能衰退的原因。
文章來源
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.04.002
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