PGC-1α对有氧运动诱导增龄性大鼠骨骼肌纤维转化的调控作用与机理

摘要

目的:探讨有氧运动对增龄大鼠比目鱼肌和腓肠肌Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维分布的影响,阐述PGC-1α及相关因子MEF-2在运动诱导肌纤维转化中的作用.方法:健康雄性4、12、16月龄SD大鼠,按体重随机分为青年、中青年、中年对照组(YC、MC、OC)和运动组(YE、ME、OE).运动组大鼠采用跑台运动方式:坡度0°,以17m/min× 35min逐日递增至19m/min× 60min(相当于70％ VO2max),维持8周.采用ATP酶染色法鉴定肌纤维类型,Western Blotting检测PGC-1α蛋白表达水平、实时荧光定量PCR检测PGC-1α和MEF-2mRNA表达水平.结果:(1)运动组比目鱼肌肌纤维数密度:YE组Ⅰ型增加,Ⅱ型减少,但差异均不显著;ME组Ⅰ型减少,Ⅱ型显著增加(p＜0.05);OE组Ⅰ型显著减少(p＜0.05),Ⅱ型增加;腓肠肌除ME组Ⅱ型肌纤维数密度显著减少(p＜0.01)外,其他各运动组Ⅰ型、Ⅱ型差异不显著.(2)大鼠自然增龄与比目鱼肌中PGC-1α蛋白表达水平呈负相关,且差异显著,ME组显著(p＜0.01)低于MC组外,YE组和OE组均有所增加,且YE组差异显著(p＜0.01);与腓肠肌中PGC-1α蛋白表达水平呈正相关,除ME组显著增高(p＜0.01)外,YE组和OE组均减少,且YE组差异具有统计学意义(p＜0.05).(3)大鼠自然增龄过程中PGC-1α mRNA表达水平在MC组的目鱼肌和腓肠肌中达最高,而YC组明显低于MC组,却显著高于OC组;各年龄运动组比目鱼肌、腓肠肌中PGC-1α mRNA表达水平均显著增加(p＜0.01).(4)对照组比目鱼肌、腓肠肌中MEF-2mRNA表达水平MC组最高,且显著高于OC组(p＜0.01),而YC组腓肠肌中表达水平低于MC组(p＜0.05),却显著高于OC组(p＜0.01);各运动组比目鱼肌、腓肠肌中MEF-2mRNA表达水平均显著增加.结论:(1)大鼠增龄过程中,比目鱼肌Ⅰ型、Ⅱ型肌纤维数密度整体呈现先增至中青年后减少的趋势,而腓肠肌中Ⅰ型、Ⅱ型肌纤维数密度整体呈现下降趋势.青年时期PGC-1α蛋白表达主要集中在慢肌;而中青年和中年时期PGC-1α蛋白表达却主要集中在快肌.(2)有氧运动刺激下,PGC-1α可能促进青年大鼠比目鱼肌纤维发生Ⅱ型→工型的转化;中青年和中年大鼠比目鱼肌纤维转化方向为Ⅰ型→Ⅱ型,且中青年比目鱼肌Ⅰ型肌纤维数密度的变化与PGC-1α蛋白表达呈正相关;而PGC-1α可能促进大鼠腓肠肌纤维发生Ⅱ型→Ⅰ型的转化.大鼠骨骼肌PGC-1α和MEF-2的mRNA表达水平与增龄呈正相关.