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《运动对线粒体生物发生和其信号转导机制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、运动对线粒体生物发生及其信号转导机制的研究【摘要】：耐力运动带来骨骼肌脂肪酸氧化和线粒体密度增加,且变化具有高度特异性,其确切的调节分子机制还有待研究。线粒体发生过程需要核DNA与线粒体DNA(mtDNA)共同协调表达,调节基因组间协调表达及mtDNA转录和复制的信号通路还不是特别清楚。运动刺激线粒体生物发生,其中一个重要的生物学过程就是活性氧自由基(ROS)的产生,导致细胞氧化还原状态的变化。长期适度运动产生适量的ROS可能在运动引起的线粒体发生中发挥关键作用。另有研究提示哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路与线粒体功能之间密切联系,且mTOR通
2、路受到细胞氧化还原状态的调节,这也许是mTOR感受营养等条件刺激及与线粒体活性间联系的潜在机制。运动对mTOR信号的诱导作用还不完全清楚。有人认为类似耐力运动的刺激选择性激活单磷酸腺苷激活蛋白激酶(AMPK)/过氧化物酶增殖激活受体γ-辅助激活因子-1α(PGC-1α)信号通路,抗阻训练则激活蛋白激酶B(Akt)/mTOR通路,且有氧运动后激活的AMPK/PGC-1α信号可能是mTOR信号通路抑制的原因之一。但还存在许多矛盾的结论,如抗阻运动后AMPK信号通路激活,而长期有氧运动激活Akt/mTOR信号通路等。总之,目前对于运动后AMPK/PGC-1α和
3、Akt/mTOR信号通路激活情况的认识还相当欠缺,而除了AMPK/PGC-1α信号通路之外,Akt/mTOR信号通路在线粒体发生过程中的作用也相当值得研究。长期训练后的适应性变化被认为源自每次急性运动后暂时性变化效应的累积。目前,对于急性运动后基因特异性转录激活的认识越来越多。这种激活,在某种水平上,起到恢复和维持运动后骨骼肌稳态的作用,同时也是长期训练后骨骼肌适应性变化的基础。PGC-1α被认为在骨骼肌适应性变化的过程中发挥关键性作用。PGC-1α具有结合和影响很多转录因子的作用,调节特定细胞进程;PGC-1α还辅助激活过氧化物酶增殖体激活受体(PPA
4、R)α和γ,调节脂肪酸摄取和β-氧化,及通过对解偶联蛋白(UCPs)的转录调节而调节解偶联呼吸;此外,PCG-1α和核受体相互作用,包括核呼吸因子(NRFs),参与多种核编码基因和线粒体转录因子A(Tfam)等的表达。转录因子Tfam、线粒体转录特异因子B1(TFB1M)及线粒体转录特异因子B2(TFB2M)与NRF-1和NRF-2关系密切,共同合作负责调节核及mtDNA编码的转录因子的表达,确保线粒体的发生。运动可以激活多种信号分了,包括AMPK,促进PGC-1α及其下游信号的表达。此外,目前研究已发现,除了PGC-1α外,耐力运动导致多种与线粒体发生
5、和代谢有关的基因表达变化,如NRFs、Tfam、PPARα、丙酮酸脱氢酶激酶(PDK4)、脂蛋白酯酶(LPL)、肉毒碱棕榈酰转移酶Ⅰ(CPTⅠ)等。本研究的目的在于:1)探讨不同运动强度(中等强度和大强度运动)对于线粒体发生的不同影响;2)探讨mTOR信号通路在运动介导的线粒体发生中的作用;3)探讨两种急性耐力运动后骨骼肌线粒体生物发生和脂肪酸氧化相关信号基因表达的变化。一单纯运动干预和运动联合mTOR信号抑制剂雷帕霉素(RPM)干预对大鼠线粒体生物发生的影响方法:SD大鼠42只,所有大鼠适应性饲养一周后,进行适应性训练3天。此后进行随机分组。第一批大鼠
6、18只实施单纯运动干预研究,分为3组:安静组(C组)、中等强度运动组(M组)和高强度运动组(H组);第二批大鼠24只实施运动联合RPM干预研究,分成4组:安静组(C组)、单纯RPM注射组(R组)、单纯中等强度运动组(M组)和中等强度运动加RPM注射组(MR组)。每组大鼠数量均为6只。第一批大鼠M组和H组分别在1周渐增强度训练后继续2周不同强度的跑台运动,每周5次,每次1小时。C组不参加运动训练。末次运动结束48小时候处死大鼠,取骨骼肌提取线粒体检测ROS水平,同时保存部分骨骼肌样本留待检测线粒体呼吸链酶复合物(complexⅠ,ⅡandⅣ)蛋白表达及mt
7、DNA和细胞色素氧化酶(COX)Ⅳ基因表达水平。第二批大鼠中M组和MR组进行1周渐增强度训练后继续2周中等强度跑台运动,每周5次,每次1小时,C组和R组不参加运动训练。同时,R组和MR组注射RPM(2mg/kg体重),每周5次,每次注射均在运动前1小时完成。末次运动结束后48小时处死大鼠,取骨骼肌、脑和肝脏三种组织,分别提取线粒体检测ROS生成水平和线粒体呼吸链酶复合物(complexⅠ)活性同时冷冻部分骨骼肌样本留待检测线粒体呼吸链复合物(complexⅠ,ⅡandⅣ)蛋白表达、相关信号蛋白PGC-1α、NRF-2和磷酸化Akt(P-Ser473-Ak
8、t)表达及mtDNA和COXⅣ基因表达水平。结果:1)第一批大鼠各组(C组、M组
