耐力训练对大鼠S6k1和4E-BP1蛋白激活水平的影响

摘要

机体在运动适应过程中,肌肉蛋白合成代谢至关重要.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR是哺乳动物细胞内感受外界刺激、能量水平以及生长因子等信号变化的一种丝/苏氨酸蛋白激酶.当受到外界刺激时,机体会通过对mTOR底物S6K1以及4E-BP1,促进细胞蛋白合成.S6K1即核糖体S6蛋白激酶1,能够磷酸化核糖体S6蛋白,参与体内氨基酸的合成,调节细胞的生长和代谢.4E-BP1即真核翻译起始因子4E-结合蛋白1,它是一类翻译抑制蛋白,通过和真核细胞翻译起始因子4E(eIF4E)结合,从而抑制蛋白翻译.mTOR通过两者之间的协调作用保持体内的内环境的稳态.目前,有关Akt-mTOR/S6k1、Akt-mTOR/4E-BP1信号通路在运动心肌和骨骼肌的作用机制已逐见报道,但是有关不同训练水平不同恢复阶段S6k1、4E-BP1蛋白激酶的变化规律还有待研究.本研究拟建不同训练水平不同恢复阶段耐力运动对大鼠心肌S6k1、4E-BP1蛋白激活水平表达的影响,探讨它们在运动心肌蛋白合成中的变化规律.采用8周龄SPF级雄性SD大鼠建立4W和10W两个耐力训练模型。大鼠进行跑台训练，每天训练一次，每周训练六天，休息一天。先进行4天的适应性训练，速度为10m/min，时间为10min，休息3天。进入正式训练4W，采用递增负荷训练，每天增长2m/min和10min/d，时间在第一周之后达到60min，速度逐步增长到为26m/min，坡度为10°。之后速度再逐渐增加到32m/min，时间为60min，坚持到10W。在训练过程中不使用电击但是进行驱赶以保证训练的质量，最后一次训练结束后分别在运动后0h、3h、24h和安静组分别处死。组织取材：大鼠腹腔注射麻醉剂，提取大鼠心肌组织，用Western Blot方法检测大鼠心肌组织中P-S6K、PS6K、P4E-BP1和4E-BP1蛋白激活的情况，数据用SPSS17.0进行处理分析。研究显示大鼠在长时间耐力训练初期心肌蛋白S6K激活水平增强，蛋白4E-BP1的抑制作用增强，从而满足机体适应运动的需要，进一步证实了机体为了适应外界刺激，会通过对mTOR底物S6K1的激活以及4E-BP1去磷酸化调控翻译，促进细胞蛋白合成。随着运动负荷和强度的增强以及机体对运动的适应蛋白S6k1的激活水平明显下降，蛋白4E-BP1的激活水平和安静对照组保持同一水平。在以往的研究当中也证实了在10W运动之后心肌细胞组织已经适应了运动强度的刺激，达到新的平衡。究其具体的作用机制还需要进一步深入探讨。