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目的:低氧运动可以提高机体血液运输氧和肌细胞利用氧的能力,以达到提高有氧耐力素质的目的。p53作为一种调节细胞能量代谢信号通路的转录因子,位于细胞信号转导通路的核心位置,当细胞受到低氧环境和运动训练等外界刺激时,p53在调节细胞能量代谢、维持氧化应激水平和生物稳态效应等方面发挥着重要作用,并通过诱导SCO2和GLS2基因表达促使线粒体有氧呼吸功能增强。近年来有关运动与线粒体能量代谢及p53调节细胞能量代谢和氧化应激方面的研究较多,主要集中在p53调控能量代谢、衰老与细胞凋亡和线粒体生物合成等方面,低氧训练对p53调控能量代谢信号通路方面的研究较少。但低氧条件下p53对调节细胞能量代谢信号通路具有一定的影响作用,及适宜运动可能是维持p53信号通路稳态的有效手段,促使机体细胞氧化酶、调节蛋白、肌原纤维蛋白等发生明显变化,诱导细胞能量代谢水平产生一系列良好地适应性改变。因此,本研究将p53对骨骼肌线粒体有氧代谢、氧化应激作用的调节等作为理论基础,结合人工模拟低氧环境与低氧训练方案,以p53调节机体能量代谢信号通路相关基因表达和酶活性作为研究重点,探讨不同低氧训练对大鼠骨骼肌线粒体p53基因表达和蛋白含量及p53信号转录因子SCO2、GLS2和mtco1基因表达和骨骼肌线粒体酶活性或酶含量的影响,进一步探讨低氧训练对机体维持氧化应激平衡和线粒体有氧呼吸功能增强的生理学机制,归纳并分析不同低氧训练对大鼠骨骼肌p53调控线粒体能量代谢信号通路产生适应性改变的影响,为寻求有效的低氧训练方法在改善机体机能状况和提高运动成绩提供一些理论参考依据。方法:本研究根据模拟低压低氧训练方法,结合3种低氧训练模式,即高住低练、低住高练和高住高练低训,并制定实验大鼠训练安排表。采用50只2月龄Wistar雄性大鼠,体重为180±20g,普通干燥饲料饲养,自由饮水,室内温度为23℃~25℃,40%~60%的湿度。常氧环境以兰州市海拔高度1500m为准,人工模拟低压低氧海拔高度为3500m,并将实验大鼠随机分为5组(n=10),即对照组低住低练组(NN)、高住高练组(HH)、高住低练组(HN)、低住高练组(NH)和高住高练低训组(HHN),按常氧和低氧训练安排表训练5周。5周训练结束后,大鼠休息一天,次日取材,按体重与戊巴比妥钠溶液为0.3mL/100g的剂量,腹腔注射麻醉大鼠,心脏取血3~5mL用于血液三项指标测定和血清提取,分离股四头肌放入液氮数小时后取出置于-80℃冰箱保存待测。骨骼肌线粒体分离采用组织匀浆、蛋白酶消化和差速离心,线粒体蛋白浓度采用BCA试剂盒(Thermo Science,23225)测定,骨骼肌线粒体酶活性和含量的测定均采用试剂盒,q-PCR检测p53、GLS2、SCO2和mtco1的基因表达量,Westernblot检测骨骼肌目的蛋白表达量。结果:(1)2周训练结束后,与HH组相比,HHN组大鼠体重降低;4周训练结束后,与HH组相比,HHN和NN体重降低。5周训练结束后,与NH相比,HH组大鼠骨骼肌重量增加,其它组变化均不明显。(2)5周训练结束后,与NN组相比,HH组和HN组大鼠血液RBC数量增加,与HH组相比,HHN组大鼠血液RBC数量降低。与NN组相比,HHN组、HH组、HN组和NH组大鼠血液WBC数量增加;与HH组相比,HHN组大鼠血液Hb含量降低;与NN组相比,HH组大鼠血液Hb含量增加。(3)5周训练结束后,与NN相比,HHN组、HH组和HN组大鼠血清ROS含量下降,NH组大鼠血清ROS含量增加;与NH组相比,HHN组、HH组和HN组大鼠血清ROS含量下降。与NN组相比,HHN组、HH组和HN组大鼠血清SOD活力降低;与NH组相比,HH组和HN组大鼠血清SOD活力降低。(4)5周训练结束后,与NN相比,HHN组、HN组和NH组大鼠骨骼肌α-KGDHC活性增加;与HH组相比,HHN组大鼠α-KGDHC活性增加;与NH组相比,HH组大鼠α-KGDHC活性降低;与NN组相比,HH组大鼠α-KGDHC活性较低。与NN组相比,HHN组、HN组和NH组大鼠骨骼肌线粒体COXⅣ活性增加,且HH组下降;与HN组和NH组相比,HHN组大鼠骨骼肌线粒体COXⅣ活性增加,HH组下降。与NN组比较,HHN组、HH组、HN组和NH组大鼠骨骼肌线粒体ATP合成酶总活性增加,与NH组相比,HHN组、HH组和HN组大鼠骨骼肌线粒体ATP合成酶活性增加;与HH组相比,HHN组大鼠骨骼肌线粒ATP合成酶总活性下降;与HN组相比,HH组大鼠骨骼肌线粒体ATP合成酶总活性增加。(5)5周训练结束后,与NN组相比,HHN组和NH组大鼠骨骼肌GLS2酶含量增加;与HH组相比,HHN组和NH组大鼠骨骼肌GLS2酶含量增加;与HN组比较,HH组大鼠骨骼肌GLS2酶含量下降。(6)5周训练结束后,与NN组比较,HHN组、HH组、HN、NH组大鼠骨骼肌p53基因表达量增加,HHN组、HN组和NH组p53蛋白含量降低;与NH组比较,HHN组大鼠骨骼肌p53基因表达量增加,HN组下降;与HN组比较,HHN组和HH组大鼠骨骼肌p53基因表达量增加;与HH组比较,HHN组大鼠骨骼肌p53基因表达量增加,p53蛋白含量较低。与NN组、HN组和NH组比较,HHN组和HH组大鼠骨骼肌SCO2基因表达量增加;与HH组比较,HHN组大鼠骨骼肌SCO2基因表达量增加;与NN组比较,HHN组、HH组、HN组和NH组SCO2蛋白表达增加;与NH组比较,HH组、HN组、HHN组SCO2蛋白表达增加;与HH组比较,HHN组大鼠骨骼肌SCO2蛋白表达下降。与NN组、HN组和NH组相比,HHN组和HH组大鼠骨骼肌GLS2基因表达量增加,HHN组和NH组GLS2蛋白表达量下降;与HH组比较,HHN组大鼠骨骼肌GLS2基因表达量增加,GLS2蛋白表达下降。与NN组、HH组、HN组和NH组相比,HHN组大鼠骨骼肌mtco1基因表达量增加,与NN组、HN组和NH组相比,HH组大鼠骨骼肌mtco1基因表达量下降,HH组、HN组和HHN组大鼠骨骼肌mtco1蛋白表达量增加;与HH组和NH组相比,HN组大鼠骨骼肌mtco1基因表达量上升。结论:(1)1周低氧训练后大鼠体重均出现下降趋势,HHN组下降最明显。5周低氧训练后,大鼠体重变化不明显,这说明低氧训练对大鼠体重变化没有影响。(2)低氧训练后大鼠骨骼肌重量出现不同程度变化,HH组骨骼肌重量增加最明显,运动能力与骨骼肌重量不相关,与毛细管增生及肌细胞器肿胀有密切的关系。(3)低氧训练后大鼠血液RBC和WBC数量及Hb含量增加,导致机体Hb运输氧的能力和有氧运动能力提高。(4)低氧训练后大鼠SOD活性与ROS含量相辅相成,机体抗氧化能力和氧化应激水平整体提高。(5)低氧训练后大鼠骨骼肌线粒体α-KGDHC活性及COXⅣ和ATP合成酶活性增加,GLS2酶含量增加,导致ATP产生增多,有氧运动能力增强,HHN组效果最好。(6)低氧训练后大鼠骨骼肌p53、SCO2、GLS2和mtco1mtRNA基因表达量增加,其蛋白表达量出现不同程度变化,这则说明低氧训练刺激p53调节线粒体能量代谢通路的靶蛋白含量增加,对提高线粒体有氧呼吸功能具有重要的作用。