MyoD、myogenin在低氧、运动引起肌球蛋白重链转变中的调节作用

摘要

本研究目的在于探索肌球蛋白重链（MHC）转换的转录调控机制，研究肌源性调节因子MyoD和myogenin是否参与MHC转换的基因调控，为此，设定低氧和耐力训练的双重刺激，观察MHC表达不同改变条件下MyoD和myogenin的表达。从而从机制上探讨MHC改变的原因，为不同运动员选材和合理的营养干预提供理论基础。 方法：实验动物为SD大鼠40只，随机分为常氧对照组（NC）、常氧训练组（NT）、低氧对照组（HC）和低氧训练组（HT）。HC组和HT组动物均生活在模拟海拔4000米高度的低氧舱中（氧浓度12.7％），每天至少保证22小时低氧时间；NT和HT训练组进行跑台练习（均在常氧条件下进行）：跑台坡度＋10°，跑速20米／分，每天1次，每次1小时，每周训练6天，所有处理共计28天，28天后取浅层胫前肌和股中间肌，NC组加取两侧比目鱼肌。RT-PCR方法测定MyoD、myogenin及四种MHC亚型mRNA表达，SDS-PAGE方法测定各种MHC亚型蛋白表达，生化方法测定肌球蛋白Ca2+-ATPase活性。 结果：常氧耐力训练不影响MHC蛋白组成；MHC mRNA表达表现为MHC－Ⅱx mRNA显著下降，MHC－Ⅱa mRNA不显著性升高；MyoD和myogenin mRNA均显著下降；肌球蛋白Ca2+-ATPase活性无明显改变。单独低氧刺激使MHC－Ⅱa 蛋白表达显著下降, MHC－Ⅱx和MHC－Ⅱb 蛋白表达显著升高；低氧影响MHC基因表达为MHC－Ⅱa mRNA显著升高，MHC－ⅠmRNA不显著下降；Myogenin mRNA无显著改变，MyoD mRNA有下降趋势，但不具显著性；肌球蛋白Ca2+-ATPase活性显著增加。低氧运动组MHC蛋白组成的改变与低氧组一致，即MHC－Ⅱa显著下降, MHC－Ⅱx和MHC－Ⅱb显著升高；MHC mRNA表达为MHC－Ⅱb mRNA显著升高；Myogenin mRNA显著升高，MyoD mRNA 无明显改变。Myogenin与MHC－Ⅰ基因表达显著正相关（偏相关系数r =0.6874, P=0），MHC－Ⅱb与myogenin mRNA也显著正相关（偏相关系数r =0.4662, P = 0.029）。安静状态下，比目鱼肌Myogenin mRNA表达显著高于浅层胫前肌，MyoD mRNA 显著低于浅层胫前肌，Myogenin/MyoD比值比目鱼肌显著高于浅层胫前肌。 结论：1、耐力训练和低氧对于MHC改变是两种不同形式的刺激，耐力训练使慢型MHC表达升高，低氧使快型MHC表达升高。2、Myogenin与MHC－Ⅰ基因表达显著正相关说明myogenin可能在转录水平调节MHC－Ⅰ表达。3、MHC－Ⅱb与myogenin mRNA存在正相关，根据以往研究显示的MyoD在MHC－Ⅱb和MHC-Ⅱx区域选择表达的理论，MHC的转录调节可能更为复杂。4、肌球蛋白Ca2+-ATPase活性的改变始终与MHC组成的改变保持一致，即当MHC-Ⅱ增加时肌球蛋白Ca2+-ATPase活性增加；前者不变时，后者也保持不变。说明MHC组成决定了肌球蛋白Ca2+-ATPase活性。5、慢肌Myogenin基因表达高于快肌，快肌MyoD基因表达高于慢肌。 创新点：1、以往对于MyoD和Myogenin的研究主要集中于胚胎肌发生的过程，本研究首次利用运动模型探讨两因子的改变。2、首次进行运动模式下MHC的改变与MyoD和Myogenin关系的研究。3、首次探讨在多种MHC改变条件下（低氧、运动、低氧运动），MHC与MyoD和Myogenin关系。4、用电泳方法确定的MHC组成作为肌纤维分类的依据。