快速运动肌肉负责产生最高的功率输出，比慢速肌肉更容易受到衰老的影响。在这项研究中，我们旨在评估中年和自愿体力活动对快速运动肌肉毛细血管化和血管生成潜力的影响。将中年组（M组）和年轻组（Y组）野生型FVB雌性小鼠随机分配到久坐组或训练组，进行为期8周的自发轮跑（8-sWR）。通过免疫组织化学染色和Western免疫印迹法评估，15个月大的M组和4个月大的Y组小鼠的快速运动肌肉毛细血管密度没有显著差异。然而，M组快速肌肉中的关键促血管生成基因表达低于Y组。8-sWR对肌肉毛细血管化没有影响；然而，它增加了两组小鼠快速肌肉中Vegfa的表达。我们得出结论，虽然快速肌肉毛细血管化在中年时仍然保留，但此时的血管生成潜力（至少在基因表达水平上）显著降低。中等强度的自愿体力活动对毛细血管密度没有影响，但增加了快速肌肉的血管生成潜力。
结果
年轻和中年小鼠的身体表现
实验开始时，中年久坐组小鼠（M-Sed）的体重显著高于年轻久坐组（Y-Sed），并且在8周后的测量中仍保持较高水平。8周的自发轮跑物理活动仅降低了中年训练组小鼠（M-Tre）的体重，而年轻训练组小鼠（Y-Tre）的体重未受影响。
年轻和中年小鼠的运动表现
我们发现M-Tre组覆盖的总距离比Y-Tre组低约69%（分别为167±164公里和543±199公里）。此外，M-Tre组的总活动时间显著低于其年轻对照组（分别为158±116小时和358±89小时）。8-sWR期间的平均跑步速度在M-Tre组也较低（约50%）。然而，有趣的是，整个实验期间记录的最大跑步速度在M-Tre小鼠中比Y-Tre小鼠高约6%（分别为77.7±2.9米/分钟和73.6±5.1米/分钟）。
在每天的自愿活动方面，中年小鼠每天覆盖的距离为2.98±2.93公里，而年轻对照组为9.70±3.56公里。同样，M-Tre组小鼠每天在轮子上的时间（2.83±2.07小时）显著低于Y-Tre组小鼠（6.38±1.59小时）。
训练组小鼠（M-Tre和Y-Tre，n=29）的运动表现与训练前的体重呈负相关。具体来说，我们发现体重与总距离（r=-0.53; p=0.002）、总活动时间（r=-0.50; p=0.005）和平均跑步速度（r=-0.53; p=0.003）之间存在显著负相关。
8周自发轮跑后年轻和中年小鼠的运动肌肉毛细血管化
在本研究中，我们基于免疫组织化学染色评估了快缩糖酵解胫骨前肌（TA）的肌肉毛细血管密度。我们发现中年小鼠和年轻小鼠之间的快缩TA肌肉毛细血管密度没有显著差异。此外，在TA肌肉中，我们观察到中年小鼠每平方毫米横截面积的肌肉纤维数量有减少的趋势（约3-4%，p=0.09），而纤维横截面积（FCSA）在Y组和M组之间没有显著差异。有趣的是，TA肌肉中的毛细血管与纤维比率在中年小鼠中显著大于其年轻对照组（分别约为8%和5%）。
由于肌肉样本不足，我们没有对慢缩氧化腓肠肌（Sol）进行免疫组织化学分析。然而，我们通过Western免疫印迹分析了两种类型的运动肌肉（即快缩TA和慢缩Sol）的毛细血管化（CD31蛋白表达）。我们在基线条件下（年轻和中年小鼠的久坐组）检测到快缩TA肌肉中的CD31蛋白水平比慢缩Sol肌肉低约6倍。然而，中年对快缩TA（图4A）或慢缩Sol（图4B）的CD31蛋白表达没有影响。
自发轮跑8周后年轻和中年小鼠快速运动肌肉中的血管生成相关基因表达
与年轻对照组相比，中年小鼠的快速伸趾长肌（EDL）中关键促血管生成基因的表达显著降低，包括血管内皮生长因子A（Vegfa）（约21%）、FMS样酪氨酸激酶1（Flt1）（约35%）、缺氧诱导因子1α亚单位（Hif1a）（约24%）和基质金属蛋白酶14（Mmp14）（约20%）。中年对快速伸趾长肌中的神经元或内皮一氧化氮合酶（Nos1和Nos3）的表达没有影响。此外，未检测到Nos2（可诱导的NOS同工型）表达的显著差异。
8周的自发轮跑显著增加了中年（约23%）和年轻小鼠（约13%）快速伸趾长肌中的Vegfa表达，而体力活动对Flt1、Hif1a或Mmp14基因表达没有影响。此外，年轻和中年小鼠的快速肌肉中Nos1和Nos3表达不受体力训练的影响。Nos2的表达在年轻组小鼠中显著增加（约38%，p=0.0008）。
8周自发轮跑后年轻和中年小鼠的肌肉氧化代谢和肌肉抗氧化保护
在本研究中，我们使用电子传递链（ETC）复合物II、III、IV和V的蛋白质总量作为线粒体含量的代理指标。我们发现中年对TA肌肉中的CS含量或ETC蛋白复合物总量没有影响。然而，当中年对线粒体抗氧化保护的影响时，我们检测到中年小鼠的超氧化物歧化酶2（SOD2）蛋白表达显著高于其年轻对照组（约25%）。慢缩Sol肌肉的蛋白质含量分析显示，中年对其蛋白表达没有影响。
8周的自发轮跑对快缩TA或慢缩Sol肌肉的氧化代谢标志物没有影响。有趣的是，8-sWR增加了年轻（约28%）和中年小鼠（约13%）的SOD2表达，但仅限于快缩TA肌肉。
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