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研究目的: 通过观察实验大鼠腓肠肌糖酵解酶(LDH、PK、HK和ALD)和有氧氧化酶(SDH、MDH和CCO)水平和调节因子(HIF1α和PGC1)基因表达的变化,从机体糖酵解酶、有氧氧化酶及其调节的角度探讨低氧训练对机体糖代谢潜能的影响。 研究方法: 选用6周龄雄性SD大鼠90只,经2周适应性训练后,筛选出60只,随机分为6组:1)恒定负荷低住低练组(S-LoLo),2)恒定负荷高住高练组(S-HiHi),3)恒定负荷高住低练组(S-HiLo),4)递增负荷低住低练组(P-LoLo),5)递增负荷高住高练组(P-HiHi),6)递增负荷高住低练组(P-HiLo)。采用水平动物跑台进行耐力训练,恒定负荷常氧训练强度为35m/min,恒定负荷低氧训练强度为30m/min,递增负荷常氧训练以35m/min训练1周后,在第2周内分2次递增负荷强度到39m/min,然后以此强度进行训练,递增负荷低氧训练以30m/min训练1周后,在第2周内分2次递增负荷强度到34m/min,然后以此强度进行训练,持续时间为4w,每周训练5d。所有训练组均在4w末最后一次训练恢复24h后取材。采用半自动生化分析仪测定HK、ALD和MDH活性,核酸蛋白分析仪测定LDH和PK活性,紫外分光光度计测定SDH活性,酶标仪测定CCO含量,采用实时荧光定量PCR(RQ-PCR)技术测试HIF1α和PGC1mRNA。 研究结果 1.与S-LoLo相比,S-HiHi大鼠腓肠肌LDH活性有所下降,PK、HK和ALD活性无明显变化,S-HiLo大鼠腓肠肌LDH、ALD活性都有升高(P<0.01,P>0.05),PK、HK活性均有下降(P>0.05,P<0.01);S-HiLo大鼠腓肠肌LDH活性显著高于S-HiHi,ALD活性略有上调,HK活性显著低于后者,PK活性无明显变化。 与S-LoLo相比,S-HiHi大鼠腓肠肌SDH活性非常显著性提高(P<0.01),MDH活性和CCO含量有所升高,S-HiLo大鼠腓肠肌SDH和MDH活性均明显下降(-41.3%,P<0.01;-41.2%,P<0.05),CCO含量略有下降;与 S-HiLo相比,S-HiHi大鼠腓肠肌SDH、MDH活性均非常显著性升高(P<0.01),CCO含量略有增加。 与S-LoLo相比,S-HiLo大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量明显增加(P<0.05),S-HiHi有所降低,S-HiLo大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量明显高于S-HiHi(P<0.05);与S-LoLo相比,S-HiHi大鼠腓肠肌PGC1mRNA表达量明显增加(P<0.05),S-HiLo略有下降,S-HiHi大鼠腓肠肌PGC1mRNA表达量非常显著性高于S-HiLo(P<0.01)。 2.P-HiHi大鼠腓肠肌LDH、PK、HK和ALD活性均低于P-LoLo(P>0.05,P<0.05,P<0.05,P>0.05);P-HiLo较P-LoLo LDH和ALD活性均显著升高(P<0.05),PK和HK活性有增加趋势;P-HiLo大鼠腓肠肌LDH、PK、HK和ALD活性较P-HiHi均有非常显著性增加(P<0.01)。 P-HiHi大鼠腓肠肌SDH、MDH、CCO水平均高于P-LoLo,其中,MDH、CCO水平具显著性差异(P<0.05,P<0.05),P-HiLo大鼠腓肠肌SDH活性与P-LoLo相比有降低趋势,MDH活性有所增加(P>0.05),CCO含量无明显变化;P-HiHi大鼠腓肠肌SDH活性和CCO含量较P-HiLo明显升高(P<0.05,P<0.01),两组MDH活性无明显差异。 与P-LoLo相比,P-HiHi和P-HiLo大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达均无明显变化,P-HiHi大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量较P-HiLo略有增加。与P-LoLo相比,P-HiLo大鼠腓肠肌PGC1mRNA表达量有所下降(-16%,P>0.05),P-HiHi大鼠腓肠肌PGC1 mRNA表达量明显高于P-LoLo和P-HiLo(P<0.05,P<0.01)。 3.与S-LoLo相比,P-LoLo大鼠腓肠肌LDH活性有所升高,PK和ALD活性无显著性变化(P>0.05),但两者均呈下降趋势,HK活性显著下降(P<0.05);P-HiHi除LDH活性略有升高外,PK、HK和ALD活性较S-HiHi均有显著性下降(P<0.05,P<0.01,P<0.05);P-HiLo较S-HiLo大鼠腓肠肌LDH活性无明显变化,PK、HK和ALD活性均有不同程度的增加(P>0.05,P<0.01,P<0.05)。 与S-LoLo相比,P-LoLo大鼠腓肠肌SDH活性略有升高,MDH活性、CCO含量都有下降;与S-HiHi相比,P-HiHi组SDH活性呈现非常显著性下降(P<0.01),MDH活性无明显变化,CCO含量有所增加;与S-HiLo相比,P-HiLo组SDH、MDH活性均有明显增加(P<0.05,P<0.01),CCO含量无明显变化。 P-LoLo大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量与S-LoLo基本一致,P-HiHi大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量高于S-HiHi,P-HiLo大鼠腓肠肌HIF1αmRNA表达量明显低于S-HiLo(P<0.05);P-LoLo大鼠腓肠肌PGC1mRNA表达量略高于S-LoLo;P-HiHi大鼠腓肠肌PGC1mRNA表达量较S-HiHi下降了93%,但不显著;P-HiLo腓肠肌PGC1mRNA表达量较S-HiLo有增加趋势。 4.S-LoLo:HIF-1αmRNA表达量与PK活性呈正相关,r=0.862(P<0.05);S-HiHi:PGC1mRNA表达量与SDH活性呈正相关,r=0.998(P<0.01);P-LoLo:HIF-1αmRNA表达量与ALD活性呈负相关,r=-0.959(P<0.05);P-HiHi:HIF-1αmRNA表达量与PK活性呈负相关,r=-0.738(P<0.05);P-HiLo:HIF-1αmRNA表达量与LDH活性呈正相关,r=0.834(P<0.05)。 结论: 1.恒定负荷不同低氧训练比较:高住低练比高住高练更能提高骨骼肌糖酵解潜能,高住低练和高住高练HIF1αmRNA表达对糖酵解酶水平均无明显影响;高住高练比高住低练更能提高骨骼肌有氧代谢潜能,高住高练PGC1mRNA表达对SDH活性有一定促进作用,高住低练PGC1mRNA表达对有氧氧化酶水平无明显影响。 2.递增负荷不同低氧训练比较:高住低练比高住高练更能提高骨骼肌糖酵解潜能,高住低练HIF1αmRNA表达对LDH活性有一定促进作用,高住高练HIF1αmRNA表达不能提高糖酵解酶水平;高住高练比高住低练更能提高骨骼肌有氧代谢潜能,高住高练和高住低练PGC1mRNA表达对有氧氧化酶水平均无明显影响。 3.恒定负荷、递增负荷两种低氧训练方案比较:高住低练训练方式,递增负荷比恒定负荷更能提高骨骼肌糖酵解潜能和有氧代谢潜能,递增负荷HIF1αmRNA表达对LDH活性有一定促进作用,恒定负荷HIF1αmRNA表达对糖酵解酶水平无明显影响,递增负荷和恒定负荷PGC1mRNA表达对有氧氧化酶水平均无明显影响;高住高练训练方式,恒定负荷比递增负荷更能提高骨骼肌糖酵解潜能和有氧代谢潜能,恒定负荷HIF1αmRNA表达对糖酵解酶水平无明显影响,递增负荷HIF1αmRNA表达不能提高糖酵解酶水平,恒定负荷PGC1mRNA表达对SDH活性有一定促进作用,递增负荷PGC1mRNA表达对有氧氧化酶水平无明显影响。