羅 琳,何詩(shī)依,嚴(yán) 露,姬衛(wèi)秀,張 纓
4周有氧訓(xùn)練誘導(dǎo)AMPKα2對(duì)小鼠骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性的影響
羅 琳1,2,何詩(shī)依1,嚴(yán) 露1,姬衛(wèi)秀1,張 纓1
目的:探討4周有氧訓(xùn)練誘導(dǎo)AMPKα2對(duì)小鼠骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合轉(zhuǎn)錄活性的影響及可能機(jī)制。方法: AMPKα2轉(zhuǎn)基因(TG)小鼠及其野生型(WT),隨機(jī)分為對(duì)照組和訓(xùn)練組,每組各10只。訓(xùn)練組每天進(jìn)行坡度為0、速度為12 m/min的跑臺(tái)訓(xùn)練、1 h/天、6天/周,持續(xù)4周。對(duì)照組不參與訓(xùn)練。最后一次跑臺(tái)訓(xùn)練結(jié)束48 h后取材,測(cè)定骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性、抗氧化酶 mRNA和蛋白表達(dá)以及骨骼肌ROS含量。結(jié)果:4周有氧訓(xùn)練后:1)WT和TG小鼠骨骼肌ROS水平、Nrf2-ARE結(jié)合活性顯著增加(P<0.05);與訓(xùn)練組WT鼠相比,訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌ROS水平顯著降低,Nrf2-ARE結(jié)合活性顯著增加(P<0.05)。2)訓(xùn)練組WT鼠骨骼肌HO-1 mRNA和訓(xùn)練組TG鼠骨骼?。℅px-1、NQO-1、HO-1、CAT )mRNA表達(dá)顯著增加(P<0.05)。3)訓(xùn)練組WT鼠骨骼肌蛋白(CAT、SOD1、HO-1、GSR,P<0.05)表達(dá),訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌蛋白(Gpx-1、CAT、SOD2、NQO-1,P<0.05)和(GCLc、SOD1、HO-1、GSR,P<0.01)表達(dá)顯著增加;與訓(xùn)練組WT鼠相比,訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌蛋白(Gpx-1、SOD1、SOD2、HO-1、GSR、NQO-1,P<0.05) 和GCLc(P<0.01)蛋白表達(dá)顯著增加。結(jié)論:4周有氧訓(xùn)練可能誘導(dǎo)AMPKα2,促進(jìn)Nrf2-ARE結(jié)合活性,進(jìn)而增加抗氧化酶的蛋白表達(dá),提高機(jī)體抗氧化能力。
AMPKα2;Nrf2;有氧訓(xùn)練;骨骼肌
腺苷酸激活蛋白激酶(Amp activated protein kinase,AMPK)在機(jī)體物質(zhì)代謝及能量代謝中的作用已被充分證實(shí)[7]。然而,近年來(lái)有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),AMPK不光參與細(xì)胞能量代謝調(diào)節(jié),還可被氧化應(yīng)激激活[8,9],進(jìn)而參與機(jī)體抗氧化物質(zhì)的調(diào)節(jié)。
核因子 E2相關(guān)因子2(nuclear factor E2 related factor 2,Nrf2)是機(jī)體的重要核轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)敏感,能引起細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)發(fā)生改變的因素,如缺氧、炎癥、運(yùn)動(dòng)等均可能導(dǎo)致Nrf2轉(zhuǎn)錄活性發(fā)生變化[8]。Nrf2可與靶基因DNA啟動(dòng)子上的抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element,ARE)相互作用,啟動(dòng)下游包括過(guò)氧化氫酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxidase dismutase ,SOD)、NADPH醌氧化還原酶1(NADPH quinine oxidoreductase1,NQO1)、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferase,GST)、血紅素加氧酶1(hemeoxygenase1,HO-1)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶 1(Glutathione peroxidase 1,Gpx-1)、谷胱甘肽還原酶(Glutathione reductase ,GSR)和氨酰半胱氨酸連接酶催化亞基(Cysteine ligase catalytic subunit,GCLC)等一系列抗氧化酶和II相解毒酶基因的轉(zhuǎn)錄[9,10,16]。進(jìn)而進(jìn)一步提高機(jī)體的抗氧化能力。
以往研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期耐力訓(xùn)練可使Nrf2轉(zhuǎn)錄活性和表達(dá)量增加[6,21]。但在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中, AMPK是否參與Nrf2轉(zhuǎn)錄活性變化的調(diào)節(jié),從目前文獻(xiàn)所見(jiàn),仍缺乏直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。因此,本研究通過(guò)野生型小鼠和AMPKα2轉(zhuǎn)基因小鼠,觀察4周有氧訓(xùn)練下骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性的變化。
健康2月齡AMPKα2轉(zhuǎn)基因小鼠(TG鼠)以及野生型小鼠(WT鼠,兩種鼠均屬于C57BL/6J品系)各20只,分別隨機(jī)分為對(duì)照組(Control group,C)和訓(xùn)練組(Trainning group,T),每組各10只。TG鼠由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所制備并繁育。WT鼠由北京維通利華公司提供。小鼠體重(18.42±1.96)g,按性別、鼠種分籠飼養(yǎng),每籠3~4只。飼養(yǎng)環(huán)境溫度20~25℃,相對(duì)濕度50%~70%,每天光照12 h。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼料飼養(yǎng) ,自由進(jìn)食和飲水。
所有小鼠在北京體育大學(xué)動(dòng)物房進(jìn)行飼養(yǎng)和訓(xùn)練,訓(xùn)練組小鼠正式實(shí)驗(yàn)前3天每天安排適應(yīng)性訓(xùn)練。正式實(shí)驗(yàn)為:1周6天,每天進(jìn)行坡度為0、速度12 m/min、接近于75% V.O2max強(qiáng)度[4]的跑臺(tái)有氧訓(xùn)練1 h,總共持續(xù)4周。訓(xùn)練組飼養(yǎng)及飲食條件與對(duì)照組一致。最后一次運(yùn)動(dòng)結(jié)束48 h后,采用脫頸法處死小鼠,迅速取小鼠小腿骨骼肌于-80 ℃凍存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.1 骨骼肌活性氧(ROS)水平測(cè)定
取50 mg小腿骨骼肌組織,采用ROS試劑盒(GMS10016.3,GENMED),測(cè)定骨骼肌ROS水平,嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作,使用多功能熒光酶標(biāo)儀,對(duì)樣品進(jìn)行490/520 nm,RFU值檢測(cè),結(jié)果以測(cè)定孔R(shí)FU值-空白孔R(shí)FU值表示。
1.3.2 骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性測(cè)定
取50 mg小腿骨骼肌組織,采用Trans AM ? Nrf2試劑盒(Active Motif,美國(guó)),測(cè)定骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性,嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作,利用比色法讀取450 nm的OD值,結(jié)果以測(cè)定孔OD值-空白孔OD值表示。
1.3.3 RT-PCR法測(cè)定骨骼肌抗氧化酶mRNA表達(dá)
取小鼠小腿骨骼肌50 mg,使用 Trizol 試劑(Invitrogen)提取總RNA,以紫外分光光度計(jì)確定提取的總RNA純度和濃度,采用RT-PCR試劑盒(Toyobo)和PCR擴(kuò)增儀(MG96+/Y型,杭州朗基科學(xué)儀器有限公司)將RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,使用RT-PCR儀(7500,ABI公司)測(cè)定18 s rRNA 和各目標(biāo)抗氧化酶mRNA〔引物QIAGEN:18srRNA(QT00157248)SOD1(QT00165039),SOD2(QT00161707),GCLc(QT00130543),CAT(QT010558106),GSR(QT01758232),GPX1(QT01195936),NQO-1(QT00094367),HO-1(QT00159915),SYBR染料(SYBR Green Realtime PCR Master Mix,TOYOBO公司)〕。使用該儀器自帶軟件讀取目的基因熒光定量CT值。目的基因結(jié)果以比較CT法相對(duì)定量表示。計(jì)算公式為[16]:目的基因=2-△△CT。
1.3.4 Western Blot法測(cè)定骨骼肌抗氧化酶蛋白表達(dá)
取小鼠小腿骨骼肌100 mg,使用1 mL蛋白裂解液,剪碎,超聲勻漿,冰上靜置10 min,4 ℃ 12 000 r/min離心5 min,提取上清液。BCA試劑盒(Pierce公司)測(cè)定蛋白濃度。根據(jù)蛋白濃度及上樣蛋白量20 μg計(jì)算上樣的體積。采用Bolt 4%~12% Bis-Tris Plus凝膠(Life Technologies)和Mops緩沖液進(jìn)行蛋白電泳,通過(guò)iBlot Gel Transfer System(Invitrogen)將凝膠內(nèi)蛋白轉(zhuǎn)印到NC膜上。NC膜用5%牛奶封閉1 h,加入一抗[抗體信息如下:β-actin(1:1 000,Santa sc 47778)、AMPKα2 (1:1 500,Santa sc19 129)HO-1(1:1 000,Abcam ab13 248)、GSR(1:1 000,Santa sc133245)、CAT(1:500,Santa sc50508)、NQO1(1:500,Santa sc16464)、GCLc(1:500,Santa sc2255)、SOD2(1:500,Santa sc30080)、SOD1(1:500,Santa sc11407)、GPX-1(1:500,Santa sc22145)]過(guò)夜,二抗室溫孵育1 h。使用化學(xué)發(fā)光液(Thermo公司)在成像儀(BIO-RAD公司)成像,Image Lab4.1軟件讀取條帶積分灰度值 ,結(jié)果用目的蛋白積分灰度值與內(nèi)參積分灰度值的比值/對(duì)照目的蛋白積分灰度值與內(nèi)參積分灰度值比值表示。
所有數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示,使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,采用雙因素方差分析。差異具有顯著性,P<0.05;差異具有非常顯著性,P<0.01。
TG鼠骨骼肌AMPKα2蛋白表達(dá)量始終高于WT鼠(P<0.05)。
圖1 AMPKα2蛋白表達(dá)圖譜Figure 1. Representative Immunoblots of AMPKα2 Protein in Various Groups
4周有氧訓(xùn)練后,WT和TG鼠骨骼肌ROS水平顯著增加(P<0.05)。與訓(xùn)練組WT鼠相比,訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌ROS水平顯著降低(P<0.05,圖2A)。
4周有氧訓(xùn)練后,WT和TG鼠骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性顯著增加(P<0.05);與訓(xùn)練組WT鼠相比,訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合活性顯著增加(P<0.05,圖2B)。
4周有氧訓(xùn)練后,WT鼠骨骼肌HO-1 mRNA和TG鼠骨骼肌(Gpx-1、NQO-1、HO-1、CAT) mRNA表達(dá)顯著增加(P<0.05,圖3)。
4周有氧訓(xùn)練后,WT鼠骨骼肌蛋白(CAT、SOD1、HO-1、GSR)表達(dá)顯著增加(P<0.05);TG鼠骨骼肌蛋白(Gpx-1、CAT、SOD2、NQO-1,P<0.05)和(GCLc、SOD1、HO-1、GSR,P<0.01)表達(dá)顯著增加;此外,與訓(xùn)練組WT鼠相比,訓(xùn)練組TG鼠骨骼肌蛋白(Gpx-1、SOD1、SOD2、HO-1、GSR、NQO-1,P<0.05)和GCLc(P<0.01)蛋白表達(dá)顯著提高(圖4)。
圖2 骨骼肌ROS水平和Nrf2-ARE結(jié)合活性Figure 2. ROS Level and Nrf2 –ARE Binding Activity of Skeletal Muscle
劇烈運(yùn)動(dòng)可以造成體內(nèi)ROS產(chǎn)生增多[6],使機(jī)體氧化還原系統(tǒng)失衡,過(guò)多的ROS可引起脂質(zhì)過(guò)氧化,以及DNA、蛋白質(zhì)的破壞,導(dǎo)致組織出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)性損傷[17,21]。ROS是Nrf2活化的關(guān)鍵因子,可激活Nrf2轉(zhuǎn)錄活性增加[19],進(jìn)而提高機(jī)體抗氧化能力。1次持續(xù)6 h的急性劇烈運(yùn)動(dòng)即可提高小鼠骨骼肌Nrf2-ARE結(jié)合轉(zhuǎn)錄活性[1]。長(zhǎng)期耐力訓(xùn)練也可使機(jī)體ROS生成增多,提高Nrf2及抗氧化酶的表達(dá)[4,12]。有文獻(xiàn)報(bào)道,成年男性經(jīng)過(guò)12周低強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后,骨骼肌GSR和SOD蛋白表達(dá)顯著增加[13]。大鼠游泳訓(xùn)練(1 h/天,5天/周,持續(xù)10周),可以使Nrf2蛋白表達(dá)增加[23]。年輕和老年小鼠10周耐力訓(xùn)練后,骨骼肌ROS水平增加,SOD、CAT蛋白表達(dá)提高[3]。Gounder的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)6周適宜強(qiáng)度訓(xùn)練后,年輕和老年小鼠骨骼肌蛋白(Nrf2、GSR、HO-1、GPX-1)表達(dá)增加,但年輕鼠比老年鼠Nrf2轉(zhuǎn)錄活性顯著增加[11,14]。本研究結(jié)果顯示,4周有氧訓(xùn)練后,野生鼠骨骼肌ROS水平、Nrf2-ARE結(jié)合活性、HO-1 mRNA、蛋白(CAT、SOD1、HO-1、GSR)表達(dá)顯著增加,提示,長(zhǎng)期有氧耐力訓(xùn)練骨骼肌產(chǎn)生ROS,可誘導(dǎo)Nrf2-ARE結(jié)合活性的增強(qiáng),進(jìn)而提高抗氧化酶的表達(dá)水平。
圖3 骨骼肌抗氧化酶mRNA表達(dá)Figure 3. Antioxidant Enzymes mRNA Expression of Skeletal Muscle
圖4 骨骼肌抗氧化酶蛋白表達(dá)Figure 4. Antioxidant Enzymes Protein Expression of Skeletal Muscle
當(dāng)細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP比值增加時(shí),AMPK可被激活從而開始復(fù)雜的能量代謝調(diào)控[9],近來(lái)的研究顯示,氧化應(yīng)激同樣可以激活A(yù)MPK[6]。Wu的研究報(bào)道,在體外培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞中加入二甲雙胍,激活A(yù)MPK的同時(shí),觀察到Nrf2及其下游抗氧化酶HO-1、NQO-1、GPx-1蛋白表達(dá)增加[21]。Mabfredi將具有抗腫瘤作用的β-內(nèi)酰胺酶作用于大鼠神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)Nrf2及其下游抗氧化酶(HO-1、NQO1和CAT)蛋白表達(dá)增加;如果加入AMPK抑制劑,則這些酶的蛋白表達(dá)受到抑制[17]。Park等人研究發(fā)現(xiàn),使用大黃素刺激神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞后,Nrf2對(duì)HO-1和NQO1的轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng),加入AMPK抑制劑后,這一作用受到阻滯[20]。Nrf2敲除鼠和野生鼠通過(guò)藥物誘導(dǎo)成為肝癌小鼠,培養(yǎng)其肝細(xì)胞,而后分別給予兩種鼠的肝細(xì)胞AMPK激動(dòng)劑——AICAR孵育,表明野生肝癌鼠的肝細(xì)胞呈現(xiàn)Nrf2活化及有益的氧化還原反應(yīng)改變,Nrf2敲除鼠的肝細(xì)胞沒(méi)有這一變化[22]。以上研究表明,AMPK與Nrf2信號(hào)通路密切相關(guān)。
運(yùn)動(dòng)可造成機(jī)體氧化應(yīng)激,同時(shí)伴有自身能量代謝的改變,因此運(yùn)動(dòng)對(duì)AMPK的激活作用可能更為復(fù)雜。目前,關(guān)于AMPK與運(yùn)動(dòng)氧化應(yīng)激的關(guān)系并不十分清楚。有研究報(bào)道,肥胖大鼠經(jīng)過(guò)8周跑臺(tái)訓(xùn)練后,心肌組織AMPK活性提高,同時(shí),ROS水平下降和SOD生成增加[15]。王大磊的研究發(fā)現(xiàn),8周有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使大鼠海馬組織AMPK蛋白表達(dá)增加,ROS、丙二醇(MDA)含量顯著降低,SOD和 GPx-1 活性顯著升高[2]。Brandauer研究報(bào)道,骨骼肌中含有失效的AMPKα2過(guò)表達(dá)亞基的小鼠和野生小鼠進(jìn)行4周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,并伴隨每日AICAR肌肉注射后,野生鼠比AMPKα2亞基過(guò)表達(dá)失效的小鼠骨骼肌MnSOD水平顯著上升[5]。那么,長(zhǎng)期有氧訓(xùn)練是否誘導(dǎo)AMPK參與Nrf2-ARE結(jié)合活性的調(diào)節(jié)?目前鮮見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。
AMPK 是一種位于真核生物細(xì)胞中廣泛存在的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,是一種異源三聚體蛋白,由 α、β、γ,3種亞基組成,每種亞基存在2或3種亞型 (αl、α2、β1、β2、γ1、γ2、γ3) ,其中,α亞基是AMPK的主要催化亞基,β和γ亞基主要起調(diào)節(jié)作用,并且在不同的哺乳動(dòng)物組織中各種亞基的表達(dá)有所不同[18]。研究表明,AMPK的α2亞基與運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性最大[6],因此,本研究采用AMPKα2高表達(dá)轉(zhuǎn)基因小鼠及其野生型小鼠為研究對(duì)象。本研究發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練組AMPKα2轉(zhuǎn)基因鼠與野生鼠相比,骨骼肌ROS水平顯著降低,Nrf2-ARE結(jié)合活性顯著增加,蛋白(Gpx-1、SOD1、SOD2、HO-1、GSR、NQO-1和GCLc)表達(dá)顯著或非常顯著增加。結(jié)果表明,AMPKα2在有氧訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)造成的氧化應(yīng)激中,對(duì)Nrf2-ARE結(jié)合活性可能起著重要的正向調(diào)節(jié)作用,進(jìn)而有益于骨骼肌ROS的清除。然而,我們目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍無(wú)法確認(rèn)AMPK是直接還是通過(guò)其他中間分子間接激活Nrf2,以及AMPK除了調(diào)節(jié)Nrf2外,是否還參與其他轉(zhuǎn)錄因子對(duì)抗氧化酶基因轉(zhuǎn)錄作用的調(diào)節(jié),待于進(jìn)一步深入研究。
4周有氧訓(xùn)練可能誘導(dǎo)AMPKα2,促進(jìn)Nrf2-ARE結(jié)合活性,進(jìn)而增加抗氧化酶的蛋白表達(dá),提高機(jī)體抗氧化能力。
[1] 李鐵瑛,何詩(shī)依,劉思雪,等.急性運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠骨骼肌核蛋白Nrf2-ARE結(jié)合活性的影響[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2015,34(07):649-652,687.
[2] 王大磊,王童.有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)老年大鼠海馬氧化應(yīng)激水平、AMPK及PGC-1α蛋白表達(dá)的影響[J].西安體育學(xué)院學(xué)報(bào),2014,24(3):350-354,363.
[3] AMY L S,REYES R,CHEN B,et al. Age and exercise training alter signaling through reactive oxygen species in the endothelium of skeletal muscle arterioles[J].J Appl Physiol,2013,114(5):681-693.
[4] BAAR K,WENDE A R,JONES T E,et al. Adaptations of skeletal muscle to exercise rapid increase in the transcriptional coacti vator PGC-1[J].FASCB J,2002,16(14):1879-1886.
[5] BRANDAUER J,ANDERSEN M A,KELLEZI H,et al.AMP-activated protein kinase controls exercise training- and AICAR-induced increases in SIRT3 and MnSOD[J].Front Physiol,2015,24(5):85-86.
[6] CACICEDO J M,GAUTHIER M S,LEBERASSEUR N K,et al.Acute exercise activates AMPK and eNOS in the mouse aorta [J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2011,301(4) :H1255-65.
[7] CHEN Z P,STEPHENS T J,MURTHY S,et al. E ff ect of exercise intensity on skeletal muscle AMPK signaling in humans[J].Diabetes,2003,52:2205-2212.
[8] CHOI S L,KIM S J,LEE K T,et al. The regulation of AMP-activated protein kinase by H2O2[J].Biochem Biophys Res Commun,2001,287(1):92-97.
[9] EMERLING B M,WEINBERG F,SNYDER C,et al.Hypoxic activation of AMPK is dependent on mitochondrial ROS but independent of an increase in AMP/ATP ratio[J].Free Radic Biol Med,2009,46:1386-1391.
[10] FERNANDO P,BONEN A,HOFFMAN-GOETZ L.Predicting submaximal oxygen consumption during treadmill running in mice[J].Can J Physiol Pharm,1993,71(10-11):854-857.
[11] GOUNDER S S,KANNAN S,DEVADOSS D,et al. Impaired transcriptional activity of Nrf2in age-related myocardial oxidative stress is reversible by moderate exercise training[J].PLoS ONE,2012,7:e45697.
[12] JIANG H K,MIAO Y,WANG Y H,et al. Aerobic interval training protects against myocardial infarction-induced oxidative injury by enhancing antioxidase system and mitochondrial biosynthesis [J].Clin Exp Pharmacol,2014,41(3):192-201.
[13] KOUBAA A,TRIKI M,TRABELSI H,et al. Changes in antioxidant defense capability and lipid pro fi le after 12-week low- intensity continuous training in both cigarette and hookah smokers:A follow-up study[J].PLoS One,2015,10(6):e0130563.
[14] LAUGHLIN M H,MCALLISTER R M.Exercise training-induced coronary vascular adaptation[J].J Appl Physiol,1992,73(2):2209-2225.
[15] LI L,MENG F,LI N,et al.Exercise training prevents the attenuation of anesthetic pre-conditioning-mediated cardioprotection in diet-induced obese rats[J].Acta Anaesthesiol Scand,2015,59(1):85-97.
[16] LIVAK K J,SCHMITTGEN T D.Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ddCT method[J]. Methods,2001,25:402-408.
[17] MANFREDI T,F(xiàn)IELDING R A,OREILLY K P,et al. Plasma creatine kinase activity and exercise-induced muscle damage in older men[J]. Med Sci Sports Exerc,1991,23(9):1028-1034.[18] MISRA P. AMP activated protein kinase:a next generation target for total metabolic control[J]. Expert Opin Ther Tar,2008,12(1):91-100.
[19] MUTHUSAMY V R,KANNAN S,SADHAASIVAM K,et al.Acute exercise stress activates Nrf2/ARE signaling and promotes antioxidant mechanisms in the myocardium[J].Free Radic Biol Med,2012,52(2):366-376.
[20] PARK S Y,JIN M L,KO M J,et al. Anti-neuroinflammatory E ff ect of Emodin in LPS-Stimulated Microglia:Involvement of AMPK/Nrf2Activation[J].Neurochem Res,2016,307(4):138-149.
[21] POWERS S,JI L L,LEEUWENBURGH C. Exercise training–induced alterations in skeletal muscle antioxidant capacity:a brief review[J]. Med Sci Sports Exerc,1999,31(7):987-997.
[22] SID B,GLORIEUX C,VALENZUELA M,et al.AICAR induces Nrf2activation by an AMPK- independent mechanism in hepatocarcinoma cells[J].Biochem Pharmacol,2014,91(2):168-80.
[23] WHYTE J J,LAUGHLIN M H.The e ff ects of acute and chronic exercise on the vasculature[J]. Acta Physiol,2010,199(4):441-450.
E ff ects of AMPKα2on Nrf2-ARE Binding Activity in Skeletal Muscle of Mice Induced by Aerobic Training for Four Weeks
LUO Lin1,2,HE Shi-yi1,YAN Lu1,JI Wei-xiu1,ZHANG Ying1
Objective:To investigate the e ff ects of AMPK alpha 2 on Nrf2-ARE binding activity in skeletal muscle of mice induced by aerobic training for four weeks and its possible mechanism.Methods:AMPK alpha 2 transgenic (TG) mice and its wild type (WT) were randomly divided into two groups,the control group and the training group,each group had 10 rats. The training group was carried on treadmill training with the slope of 0%,the speed of 12 m/min,1h/ days,6 days / week,for four weeks. Control group did not participate in training. 48 hours after the last training,the Nrf2-ARE binding activity of skeletal muscle,mRNA,protein expression and ROS content in skeletal muscle were measured. Results:After aerobic training for four weeks,1) ROS level and Nrf2-ARE binding activity in skeletal muscle of WT and TG mice increased signi fi cantly (P<0.05);compared with training group of WT mice,ROS level of TG rats in training group decreased significantly,Nrf2-ARE binding activity increased signi fi cantly (P<0.05). 2) mRNA HO-1 in training group of WT mice and (Gpx-1,NQO-1,HO-1,and CAT mRNA) in training group of TG mice were signi ficantly increased (P<0.05). 3) Protein (CAT,SOD1,HO-1,GSR,P<0.05) expression in skeletal muscle of training group of WT rat,and protein (Gpx-1,CAT,and SOD2,NQO-1,P<0.05,SOD1,GCLc;HO-1,GSR,P<0.01) expression in skeletal muscle of training group of TG mice increased significantly;compared with WT rats,protein (Gpx-1,SOD1,SOD2,HO-1,GSR,NQO-1,P<0.05;GCLc,P<0.01) expression in skeletal muscle of TG rats in training group was signi fi cantly increased. Conclusion:Aerobic training of four weeks could induce AMPK alpha 2,promote the activity of Nrf2-ARE binding and improve the protein expression of antioxidant enzymes,which can improve antioxidant capacity.
AMPK alpha 2;Nrf2;aerobic training;skeletal muscle
G804.7
A
1002-9826(2017)06-0090-05
10. 16470/j. csst. 201706011
2016-12-30;
2017-08-19
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31471134);中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助課題(2016BS026);貴州省教育廳青年科技人才成長(zhǎng)項(xiàng)目(黔教合KY字[2016]129)。
羅琳,女,副教授,在讀博士研究生,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與骨骼肌代謝,E-mail:5925860@qq.com。
張纓,女,教授,博士,博士研究生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與骨骼肌代謝,Tel:(010)62989584,E-mail:zhyi9256@126.com。
1北京體育大學(xué) 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院,北京100084;2貴州師范大學(xué) 體育學(xué)院,貴州 貴陽(yáng)550001 1.Beijing Sport University,Beijing 100084,China;2.Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China.