PGC-1α、运动与心肌能量代谢

过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1α（PGC-1α）在调控心肌能量代谢方面起着关键的作用。PGC—1α作为共激活剂,调节基因的转录,包括线粒体脂肪酸代谢、氧化磷酸化、DNA和生物合成。心肌富含PGC-1α,但PGC-1仅在人类衰竭的心脏和运动诱导生理性心肌肥大中作用尚缺相关的实验研究。这一问题的认识有助于了解运动诱导心肌的适应机制、运动训练计划的制定和心血管病人的运动康复计划的制定。     

PGC-1a适应骨骼肌不同持续时间与强度收缩活动的研究进展

本综述通过对PGC-1α依赖性信号传导的研究,描述不同持续时间、强度和模式的有氧运动,对调节骨骼肌线粒体生物合成的分子事件的影响。这对于治疗各种代谢性疾病以及优化运动训练计划至关重要。现有研究表明,30-90min的有氧运动无法提供额外的刺激来激活信号通路,以调节PGC-1α的翻译后修饰以及PPARGC1A的基因表达。而II型肌纤维募集的增加,导致运动强度显著影响线粒体的生物合成并伴随着明显的代谢变化,从而导致信号级联反应的激活和调控线粒体生物合成的基因的表达。因此,间歇性运动比连续运动能更有效地激活线粒体生物合成。在适应有氧训练的骨骼肌中,通过运动强度激活线粒体生物合成,主要与AMP激活的蛋白激酶/PGC-1α通路,PGC-1α调控的基因的表达,以及来源于由cAMP反应元件结合蛋白1相关转录因子及其共激活因子调控的诱导型可变启动子AP的PPARGC1A的表达有关。     

AMPK、p38 MAPK信号通路参与调控电刺激诱导骨骼肌细胞PGC-1α基因表达

目的采用急性电刺激(acute electrical stimulation)C2C12成熟肌管细胞模型,结合使用相关信号激酶通路特异性抑制剂,探究急性电刺激所诱发的细胞内信号激酶对PGC-1α基因表达的调控作用。旨在从细胞水平揭示肌肉收缩刺激调控PGC-1α基因表达的分子机制。方法体外培养小鼠成肌细胞系C2C12细胞,采用脂质体法分别转染含小鼠PGC-1α启动子DNA全序列的质粒(p2533)及装载有能够与PGC-1α全长基因序列相结合GAL4DNA结合区域的p Bind载体,细胞在转染后分化5-6 d形成成熟肌管,5 Hz,10 V强度急性电刺激2 h后即刻收集各组细胞,进行总蛋白或双荧光素酶检测。抑制剂处理组分别采用40μM Compound C(CC,AMPK抑制剂)与10μM BIRB796(BIRB,p38抑制剂)处理细胞。结果与对照组(CON)相比,电刺激组(STIM)细胞PGC-1α启动子活性显著增高52%(P<0.05),PGC-1α辅激活转录活性显著增高35%(P<0.05),同时伴随PGC-1α蛋白由细胞质向细胞核迁移的现象。此外,与CON组相比,STIM组细胞AMPK、p38信号激酶通路磷酸化水平显著上调(P<0.05),在分别采用AMPK、p38抑制剂处理后,其磷酸化水平显著受到抑制(P<0.01)。结论急性电刺激可诱导骨骼肌细胞PGC-1α转录水平以及翻译后蛋白水平活性上调,这一作用部分是通过AMPK或p38信号通路实现的。     

运动对胰岛素抵抗骨骼肌AMPK/SlRTl/PGC-1α轴影响的研究述评

SIRTI(沉默信息调节因子2相关酶I)是依赖于辅酶NAD+的去乙酰化酶,不仅与衰老、凋亡、DNA修复有关,还与不同营养应激状态的细胞代谢转换相关.SIRT1和AMPK(腺苷酸活化蛋白激酶)是细胞内的能量感受器,通过磷酸化、去乙酰化调节着PGC-1a的活性.骨骼肌AMPK/SIRTl/PGC-lα轴的活性调控直接影响着其下游相关基因的表达,与胰岛素抵抗的发生与发展密切相关.     

耐力训练对高脂膳食大鼠骨骼肌线粒体脂肪氧化及PGC- 1α 基因表达的影响

目的:研究耐力训练对高脂膳食大鼠骨骼肌线粒体脂肪氧化相关酶活性及基因表达的影响.方法:40只SD大鼠,随机分成普通膳食对照组(c)与耐力训练组(E);高脂膳食对照组(H)与耐力训练组(R),每组10只.两耐力训练组大鼠进行8周跑台训练.结果:耐力训练使高脂膳食大鼠体重(p=0.000)、IR指数(P=0.021)显著降低并维持在正常水平,使骨骼肌线粒体β-HAD(P=0.011)、CS活性(p=0.047)、CPT-1β mRNA (P=0.037)及PGC-1α蛋白表达水平(P=0.007)显著增高.结论:耐力训练通过适度调节参与线粒体脂肪氧化关键酶β-HAD、CS活性及CPT-1β、PGC-1α基因表达,优化高脂膳食机体在线粒体水平的脂肪氧化能力.     

运动对胰岛素抵抗大鼠骨骼肌IRS-1与Tyr磷酸化及氧化应激的影响

目的研究运动对胰岛素抵抗大鼠骨骼肌IRS-1表达与酪氨酸磷酸化及MDA水平的影响,探讨运动改善骨骼肌胰岛素抵抗的机制。方法 22只SD雄性大鼠随机分为3组,空白对照组(CG)6只,胰岛素抵抗组(IRG)与胰岛素抵抗运动(EIRG)各8只,采用高脂膳食对IRG和EIRG大鼠诱导胰岛素抵抗模型。EIRG大鼠进行10周游泳训练,运动后测定各组大鼠骨骼肌IRS-1表达和其酪氨酸磷酸化水平及MDA含量。结果采用高脂膳食诱导胰岛素抵抗模型成功;运动干预后与CG比较I,RG大鼠骨骼肌IRS-1表达及其Tyr磷酸化水平显著降低(P<0.01),MDA含量与HOMA-IR显著升高(P<0.01);与IRG比较,EIRG大鼠骨骼肌IRS-1表达升高(P<0.05)I,RS-1Tyr磷酸化水平也显著增加(P<0.01);同时,胰岛素抵抗指数与MDA含量显著降低(P<0.05);MDA含量与IRS-1表达(r:-0.583;P:0.004)及其Tyr磷酸化水平(r:-0.634;P:0.002)均呈负相关。结论运动可提高胰岛素抵抗大鼠骨骼肌IRS-1蛋白表达,增加IRS-1 Tyr磷酸化水平,显著改善胰岛素抵抗;这可能主要与骨骼肌氧化应激降低诱导其IRS-1Tyr磷酸化水平增高有关。     

烟酸补充对单次非力竭离心运动大鼠骨骼肌SIRT1、p65及20S蛋白水解酶的影响

目的:观察补充烟酸对大鼠运动性骨骼肌损伤(EIMD)的影响。方法:成年大鼠90只随机等分为对照组(Cs)和烟酸组(Es),各组又分安静对照组、运动后即刻组、运动后24h、运动后48 h及运动后72 h组。运动方式:18 m/min,-16°,120 min。烟酸灌胃(10 mg/kg)每日1次至动物宰杀。腹主动脉血测肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)活性,比目鱼肌观察形态学变化及组蛋白去乙酰化酶1(SIRT1)、p65和20 S蛋白水解酶蛋白表达。结果:烟酸补充可减轻大鼠EIMD各时相点骨骼肌大量炎症灶的百分率,升高运动后即刻SIRT1水平及降低p65表达,对各时相点20 S蛋白水解酶及血清CK和LDH影响不明显。结论:烟酸通过上调骨骼肌SIRT1及降低p65表达,改善非力竭性EIMD炎症过程,但不影响20 S蛋白水解酶表达及血清CK和LDH水平。     

中等强度运动对去卵巢大鼠子宫刺激、骨骼肌MDA含量及SOD、GSH-PX活性的影响

目的:探讨中等强度运动对去卵巢子宫刺激、骨骼肌MDA含量及SOD、GSH-PX活性的影响。方法:将48只3月龄雌性大鼠按体重随机分成假手术组(Sham组)、造模组(Model组)、己烯雌酚组(DES组)、运动组(EX组),每组12只,假手术组仅切除卵巢附近一团脂肪,其余各组均切除双侧卵巢。术后按不同要求灌胃给药和运动,12周后称重后处死大鼠。分离子宫,测量子宫湿重及子宫内膜厚度。取各组大鼠股四头肌制备成10%的组织匀浆行MDA、SOD、GSH-PX检测,统计分析各组数据。结果:与DES组比较,其它各组体重显著降低(P<0.05或P<0.01);与DES组比较,其它各组子宫内膜厚度极显著降低(P<0.01);与Model组比较,DES组和EX组MDA均显著升高(P<0.05),SOD、GSH-PX均显著下降(P<0.05或P<0.01)。结论:中等强度的运动能维持去卵巢大鼠体重;对子宫刺激作用较雌激素低;能显著降低去卵巢大鼠骨骼肌MDA含量,增强SOD、GSH-PX活性,减少自由基的堆积,提高机体抗氧化能力,改善骨骼肌性能,延缓骨骼肌衰老。较雌激素药物干预更安全,优势明显,可作为临床选择。     

游泳训练及联合补充线粒体营养素α-硫辛酸对wistar2型糖尿病大鼠血脂代谢及脂质过氧化水平的影响

目的:观察2型糖尿病(T2DM)模型大鼠,经8周游泳训练后,血脂代谢、血清氧化应激、血糖(FBG)、胰岛素敏感性(ISI)及肝脏组织二相酶活性变化,检测联合作用方式(游泳训练及联合补充α硫辛酸)对wistarT2DM大鼠血脂代谢及脂质过氧化水平的影响,并探讨其内在影响机制。方法:实验材料wistar大鼠60只,造模完成后随机分成4组,对照组(CON);α硫辛酸(LA);游泳运动组(SEX);α硫辛酸+游泳运动组(LA+SEX),每组15只。进行游泳训练共计8周,观察各组大鼠血脂代谢水平、FBG、ISI及肝脏组织二相酶活性变化。结果:经联合作用方式可极显著性降低wistar大鼠血清总胆固醇和甘油三酯水平,降低LDL-C含量和FFA水平,提高HDL-C;在降低FBG,提高ISI作用上存在叠加效应(P<0.01),对胰岛素水平无显著性影响;在改善血清氧化应激水平作用上(降低ROS和提高SOD),存在增强作用(P<0.01);对肝脏组织二相酶的影响,在对谷胱甘肽-S-转移酶(GST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)存在增强作用,对醌氧化还原酶1(NQO-1)则无此作用。结论:联合作用方式可以有效降低血清及肝脏脂质过氧化水平,纠正血脂代谢异常,提高ISI。其保护作用可能是通过降低机体氧化应激水平,维持机体血脂正常代谢水平,减少氧化应激而实现。提示,联合作用方式可以为治疗T2DM提供新思路。