急性运动诱导大鼠骨骼肌线粒体生物合成:H2O2参与介导PGC-1α转录

摘要

目的:线粒体产生的活性氧(ROS)是多种重要细胞信号转导通路的调节中心,本文拟探讨运动源性的过氧化氢(H2O2)是否作为信号分子参与了运动诱导的骨骼肌线粒体生物合成过程.方法:以大鼠急性递增负荷跑台运动为模型,连续观察和分别测定对照组(C),运动中45min、90min、120min 150min(分别以E45、E90、E120和E150组表示)及运动后恢复3h、6h、12h、18h和24h(分别以R3h、R6h、R12h、R18h和R24h组表示)各时间点骨骼肌组织中H2O2 浓度,PGC-1α、NRF-1、Tfam、COX IV Mrna表达,PGC-1α、Tfam、COX IV和P38mapk蛋白含量以及P38mapk活性的变化.结果:1)与对照组比较,E45组骨骼肌H2O2浓度即开始呈现显著性增加,并持续到R6h组(均P0.05),R24h组PGC-1α基因表达又呈现显著性增加(P0.05);4)除E150组外,从E90～R24h组的骨骼肌Tfam Mrna均较对照组显著增加(P<0.01和P<0.001).E45和E90组的Tfam蛋白含量较对照组呈现短暂的显著增加(P<0.001),在E120组降低后又呈现显著性增加,直至R24h组(均P<0.001);5)E120组骨骼肌COX IV基因表达较对照组显著增加(P<0.05),恢复期R3h～R18h组呈显著性增加(均P<0.001).运动中各组COX IV蛋白含量较对照组未呈现显著增加,但恢复期各时间段COX IV蛋白水平均呈显著性增加(均P<0.001);6)骨骼肌p38 MAPK活性(磷酸化p38 MAPK)在E90～R6h组,R18h～R24h组呈显著性增加(分别P<0.05、P<0.01和P<0.001).仅R3h组p38 MAPK蛋白含量较对照组呈显著性增加(P<0.05).结论:一次急性运动即可影响COX IV基因和蛋白表达,诱导骨骼肌线粒体生物合成;运动源性的H2O2可能通过先行激活P38mapk磷酸化和继发诱导P38mapk信号通路两个途径影响PGC-1α基因转录和线粒体生物合成的下游信号级联反应.