Role of nuclear factor κB and mitogen-activated protein kinase signaling in exercise-induced antioxidant enzyme adaptation

摘要

Activation of nuclear factor (NF) κB and mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways in skeletal muscle has been shown to enhance the gene expression of several enzymes that play an important role in maintaining oxidant-antioxidant homeostasis, such as mitochondrial superoxide dismutase (MnSOD) and inducible nitric oxide synthase (iNOS). While an acute bout of exercise activates NFκB and MAPK signaling and upregulates MnSOD and iNOS, administration of chemical agents that suppress reactive oxygen species (ROS) production can cause attenuation of exercise-induced MnSOD and iNOS expression. Thus, ROS generation during exercise may have duel effects: the infliction of oxidative stress and damage, and the stimulation of adaptive responses favoring long-term protection. This scenario explains why animals and humans involved in exercise training have demonstrated increased resistance to oxidative damage under a wide range of physiological and pathological stresses.L'activation du facteur nucléaire (NF) κB et de la protéine kinase stimulée par le mitogène (MAPK) dans le muscle squelettique améliore, semble-t-il, l'expression des gènes de quelques enzymes telles l'oxyde nitrique synthase inductible (iNOS) et la superoxyde dismutase mitochondriale (MnSOD) qui jouent un rôle important dans le maintien de l'homéostasie de l'oxydation-antioxydation. Alors qu'une séance d'exercice physique améliore la signalisation apportée par le NFκB et la MAPK et augmente le taux de MnSOD et de l'iNOS, l'administration d'agents chimiques qui suppriment les espèces réactives oxygénées (ROS) peut atténuer l'expression de MnSOD et de l'iNOS stimulée par l'exercice physique. En conséquence, la production d'espèces réactives oxygénées peut avoir des effets opposés : provoquer un stress oxydatif et des lésions et stimuler les adaptations en vue d'une protection à long terme. Ce scénario explique pourquoi dans un programme d'entraînement physique, des animaux et des humains démontrent une plus grande résistance aux lésions oxydatives dans des conditions variées de stress physiologique et pathologique.