AMPK/PGC-1α通路与运动诱导的骨骼肌线粒体生物合成

骨骼肌运动适应的重要表现之一是线粒体的含量增加和构成改变,即"线粒体生物合成"。过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子是调节线粒体生物合成的关键性信号分子,在缺血、缺氧、低温、收缩及运动等刺激下,其表达增加激活包括核呼吸因子1和2及线粒体转录因子A在内的一组转录因子,启动线粒体DNA复制和转录而诱导线粒体生物合成。5′-一磷酸腺苷激活的蛋白激酶能通过一氧化氮、肌细胞增强因子-2、P38MAPK等靶点刺激PGC-1αmRNA和蛋白表达增加,并直接或间接作用于核呼吸因子、线粒体转录因子A等转录因子,从而在运动诱导的骨骼肌线粒体生物合成中发挥重要作用。     

7周不同强度耐力运动对大鼠骨骼肌线粒体相关信号PGC- 1α、UCP3和COXⅣ表达的影响*

目的：探讨不同强度长期耐力运动对反映骨骼肌线粒体生成和氧化功能的相关分子信号和生物酶的影响。实验方法：42 只雄性 SD 大鼠分为安静组(C,n=6)、中等强度运动组(M,n=18)和大强度运动组(H,n=18)。运动负荷为中等强度组 28 m/min,60 min/天、大强度组 38 m/min,60 min/天,每周运动5天,休息2 天,共7周。运动组动物分别在运动后即刻、6 h和24 h取材。荧光定量PCR检测PGC-1α 、NRF1、COXIV、CS基因表达,Western blot测定线粒体UCP3蛋白表达。实验结果：（1）7周中等强度耐力运动后即刻、6h、24h,骨骼肌PGC- 1α mRNA表达分别为安静组的362%（P＜0.05）、657%（P＜0.05）、116%,线粒体UCP3蛋白表达分别为安静组的111%、149%（P＜0.05）、121%,COXⅣ mRNA表达分别为安静组的223%（P＜0.01）、410%（P＜0.01）、124%,NRF1和CS mRNA表达分别是安静组的1071%、429%、199%（三者均P＜0.01）和839%、210%、203%（三者均P＜0.01）;（2）大强度耐力运动后即刻、6h、24h,骨骼肌PGC- 1α mRNA表达分别为安静组的274% （P＜0.01）、130%（P＜0.05）和68%（P＜0.05）,线粒体UCP3蛋白表达分别为安静组的87%、33%（P＜0.01）和81%,COXⅣ mRNA表达分别为安静组的29%（P＜0.01）、60% （P＜0.05）和55%（P＜0.05）,NRF1和CS mRNA表达分别是安静组的235%（P＜0.01）、362%（P＜0.01）、85%和289%（P＜0.01）、162%（P＜0.05）、108%。结论：（1）7周中等强度耐力运动增加骨骼肌线粒体生物合成;（2）7周大强度耐力运动使骨骼肌PGC-1α、COXⅣmRNA和UCP3蛋白表达出现下降,其中尤以COXⅣ和UCP3下降明显,这可能是骨骼肌线粒体生成受损的信号。