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低氧、运动对大鼠骨骼肌蛋白分解代谢及肌球蛋白重链(MHC)亚型基因表达的影响本文旨在研究低氧、运动对大鼠骨骼肌蛋白分解代谢、横桥性能及肌球蛋白重链(MHC)亚型基因表达的影响。1 实验方法1.1 急性实验方法:取健康SD雌性大鼠152只,随机分成四大组:(1)常氧对照组(C),(2)常氧力竭组(NE),(3)低氧对照组(HC),(4)低氧力竭组(HE)。其中HC、HE两个低氧组在模拟4000米高原的低氧舱(氧浓度12. 7%)进行低氧暴露及力竭后的低氧恢复, 3天后NE、HE两个运动组均在常氧下进行一次力竭性跑台下坡运动,跑速16米/分,坡度-160,各组均于力竭后即刻、12h、1d、2d、4d、7d用戊巴比妥钠腹腔麻醉、宰杀,迅速选取股四头肌样本液氮保存。1.2 慢性实验方法:取健康SD雄性大鼠32只,随机分成4组:(1)慢性对照组(Cm),(2)常氧训练组(NT),(3)低氧安静组(HC),(4)低氧训练组(HT)。其中HC、HT两个低氧组每天保证22小时生活在模拟4000米高原的低氧舱(氧浓度12.7%),经2天跑台适应后, NT、HT两个训练组每天进行跑台上坡训练1小时,跑速定为20米/分,坡度+100。28天后,各组均于安静状态下麻醉、宰杀,迅速选取股四头肌样本液氮保存。1.3 测定指标:用紫外分光光度法测定骨骼肌组织蛋白酶D活性(游离),比色法测定肌原纤维ATPase活性。采用半定量反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)法,测定骨骼肌MHC Ⅰ、Ⅱa、Ⅱx、Ⅱb四种亚型的mRNA基因表达。采用SDS-PAGE分析骨骼肌MHC含量及MHC亚型百分组成的变化。并用免疫印记Western Blot方法,观察、验证MHC电泳条带。 2 结果与分析2.1急性实验结果在力竭后及恢复期间,与对照组(C)相比,低氧安静组(HC)、低氧力竭组(HE)组织蛋白酶D有明显升高(P<0.05)(P<0.01),其中HE组升高幅度更大;而常氧力竭组(NE)变化不显著。HE和HC、NE相比差异亦显著(P<0.01),表明低氧和运动两种因素共同作用,对骨骼肌溶酶体组织蛋白酶D的影响更大。与常氧对照组(C)相比,低氧对照组(HC)在低氧数天后,股四头肌肌原纤维ATPase活性明显升高(P<0.01),常氧力竭组(NE)力竭后24h才出现升高;而低氧力竭组(HE)则无显著变化。说明单纯低氧或常氧运动可引起肌原纤维ATPase活性升高,但两种因素并不是简单叠加,力竭后低氧恢复对肌纤维收缩活性不利。本实验SDS-PAGE电泳图谱上Marker所指的MHC及其亚型条带已通过免疫印迹方法得到证实。从MHC蛋白水平电泳结果来看,与对照组(C)相比,低氧力竭组(HE)MHC快Ⅱa+Ⅱx百分比显著降低 (P<0.01),快Ⅱb则升高,即有“由慢到快”趋势;低氧安静组(HC)亦有“由慢到快”趋势,而常氧力竭组(NE)则有“由快到慢”趋势,但统计差异不显著(P>0.05)。 从基因表达水平观察,与常氧对照组(C)相比,低氧对照组(HC)总MHC及各亚型 mRNA表达量均显著升高( P<0.05),各时间点无明显区别;其它组几种亚型mRNA表达量虽有差异,但低氧或力竭后各组总体上表现为上升趋势。MHC 各亚型mRNA所占百分比分析显示,单纯低氧能刺激MHC亚型 mRNA表达出现“由慢到快”的趋势;另一方面,<WP=3>力竭运动能刺激MHC mRNA表达出现“由快到慢”的趋势。与上述蛋白水平基本一致。2.2 慢性实验结果慢性实验28天后,与常氧对照组(Cm)相比,低氧对照组(HC)、低氧训练组(HT)和常氧训练组(NT)安静时骨骼肌组织蛋白酶D活性均有所升高,其中HC组差异显著(P<0.05)。结果表明,慢性低氧对溶酶体组织蛋白酶D的影响较大,对肌肉内部组织的水解影响较大。另外,慢性实验28天后,与常氧对照组(Cm)相比,低氧对照组(HC)、低氧训练组(HT)和常氧训练组(NT)安静时肌原纤维ATPase活性均有所升高,但差异不显著(P>0.05)。28天的慢性低氧下,动物可能已出现一定程度的低氧习服,不象急性力竭运动那样引起肌原纤维ATPase活性的显著升高。与常氧对照组(Cm)相比,其余各组MHC各亚型mRNA表达量总体呈上升趋势,但低氧训练组(HT)MHC-Ⅱa亚型mRNA表达量明显下降(P<0.05);另一方面,MHC 各亚型mRNA所占百分比分析显示,慢性低氧能导致MHC亚型mRNA表达出现“由慢到快”趋势,与急性低氧比较一致。另外,慢I型百分比并未受慢性低氧及训练的影响。