运动时长和强度对大鼠骨骼肌线粒体自噬的影响及其机制

作者：于亮; 史霄雨; 刘子铭; 王祯; 李琳; 高久翔; 刘晓然; 王瑞元^*

来源：生理学报, 2020, 72(05): 631-642.

DOI：10.13294/j.aps.2020.0066

• 线粒体自噬
• FUNDC1
• 运动
• 骨骼肌
• 能量代谢

本文旨在探讨不同时长、不同强度运动对大鼠骨骼肌线粒体功能和自噬的影响及FUNDC1的作用。选取60只雄性SD大鼠随机分为2周、4周的安静对照组(Con组)、中等强度运动组(M-ex组,跑台运动16 m/min,1 h/d,6 d/week)和大强度运动组(Hi-ex组,跑台运动35 m/min,20 min/d,6 d/week),每组10只。干预结束后分离双侧比目鱼肌,石蜡切片制备透射电镜样本,用ELISA检测柠檬酸合成酶(citrate synthase, CS)的含量,用冰冻切片免疫荧光染色法观察微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)/细胞色素c氧化酶IV亚型(cytochrome c oxidase IV, COX-IV)、FUNDC1/COX-IV及LC3/FUNDC1的共定位情况。提取骨骼肌线粒体,用Western blot检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγco-activator-1α, PGC-1α)、COX-I、腺苷酸活化蛋白激酶α(AMP-activated protein kinaseα,AMPKα)、p-AMPKα、Unc-51样激酶1 (Unc-51 like kinase 1, ULK1)、FUNDC1、LC3、自噬选择性底物(p62)等自噬相关蛋白表达。结果显示,运动可上调线粒体功能,即PGC-1α、COX-I蛋白表达和CS含量,2周Hi-ex组和2周M-ex组之间无差异,而4周Hi-ex组显著低于4周M-ex组。在运动强度相同的情况下,4周运动组大鼠的骨骼肌线粒体自噬激活程度高于2周运动组;在运动时长相同的情况下,Hi-ex组的线粒体自噬激活程度高于M-ex组。2和4周运动干预均可提高LC3/COX-IV、COX-IV/FUNDC1、FUNDC1/LC3共定位。运动可提高LC3-II/LC3-I比值,下调p62蛋白表达水平,上调FUNDC1、ULK1蛋白表达水平和AMPKα磷酸化水平,4周Hi-ex组的这些蛋白表达变化幅度显著大于4周M-ex组。以上结果提示,运动可诱导骨骼肌线粒体自噬,自噬的激活程度与运动时间和强度有关,运动的诱导机制可能是通过AMPK-ULK1通路影响FUNDC1的表达。

• 单位
  首都体育学院; 北京体育大学; 国家体育总局