低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌HIF-1mRNA表達(dá)及其對(duì)骨骼肌鐵代謝影響的調(diào)節(jié)機(jī)制.pdf

1、鐵參與機(jī)體氧的轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存與利用及ATP合成等許多生理過(guò)程。血紅蛋白和肌紅蛋白與氧氣的運(yùn)輸和擴(kuò)散有著密切的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和低氧環(huán)境均可改變機(jī)體鐵狀態(tài)。低氧訓(xùn)練能發(fā)揮缺氧和運(yùn)動(dòng)雙重刺激,提高機(jī)體運(yùn)載及利用氧的能力。骨骼肌作為運(yùn)動(dòng)中利用氧和鐵的重要組織,低氧刺激下可引起骨骼肌中鐵代謝發(fā)生適應(yīng)性變化。然而國(guó)內(nèi)尚缺乏低氧訓(xùn)練對(duì)骨骼肌鐵代謝的機(jī)制研究,因此本研究采用在體和離體實(shí)驗(yàn)結(jié)合分析的方法,以闡明低氧訓(xùn)練對(duì)骨骼肌鐵代謝的影響機(jī)制。
　　研

2、究?jī)?nèi)容與方法:
　　在體實(shí)驗(yàn):選取健康雄性SD大鼠32只,隨機(jī)分為常氧安靜組(normalcontrol,NC)、常氧運(yùn)動(dòng)組(normal exercise,NE)、低氧安靜組(hypoxia control,HC)、低氧運(yùn)動(dòng)組(hypoxia exercise,HE)。每組各8只。常氧安靜組為對(duì)照組,常氧運(yùn)動(dòng)組在常氧下進(jìn)行運(yùn)動(dòng),強(qiáng)度為從21 m/min遞增至25 m/min,每周增1m/min,1 h/d,6天/周,坡度為0°。

3、低氧安靜組每天在低氧艙安靜8h(氧濃度13.6％,相當(dāng)于3500 m海拔)。低氧運(yùn)動(dòng)組在進(jìn)行完常氧運(yùn)動(dòng)后進(jìn)行低氧暴露。共處理5周。最后一次處理24 h后安靜常氧時(shí)取材,采用原子吸收法檢測(cè)大鼠骨骼肌總鐵含量;應(yīng)用RT-PCR法分析大鼠骨骼肌低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxiainducible factorl,HIF-1)mRNA相對(duì)表達(dá)變化;應(yīng)用Western Blot檢測(cè)大鼠骨骼肌二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體(divalent metal tran

4、sporter1,DMT1)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(transferring receptor1,TfR1),膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(ferroportin1,FPN1)的表達(dá)的變化離體實(shí)驗(yàn):培養(yǎng)骨骼肌L6細(xì)胞系,當(dāng)90％以上為貼壁細(xì)胞即可用于實(shí)驗(yàn)。將L6細(xì)胞隨機(jī)分為3組:對(duì)照組(0-h hypoxia),12h低氧處理組(12-h hypoxia),24h低氧處理組(24-h hypoxia),每組6個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)組分別放入低氧培養(yǎng)箱中并通入低氧氣體

5、(1％02)、37℃、95％-98％相對(duì)濕度條件下培養(yǎng),分別處理12小時(shí)和24小時(shí)。對(duì)照組置于普通培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。采用55Fe同位素示蹤檢測(cè)鐵攝取與釋放;細(xì)胞內(nèi)鐵池的測(cè)定運(yùn)用流式細(xì)胞儀法;Western blot檢測(cè)L6細(xì)胞鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(HIF-1,DMT1,TfR1,FPN1)表達(dá)的變化。
　　研究結(jié)果:
　　1低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌鐵代謝的影響:(1)大鼠骨骼肌總鐵含量的結(jié)果表明,與NC組相比各組骨骼肌總體鐵含量增加(P＜0.

6、05,P＜0.01);而HE組明顯高于各組(P＜0.05)。(2)HC組和HE組大鼠骨骼肌中HIF-1 mRNA的表達(dá)顯著高于NC組和NE組(P＜0.01)。(3)各組大鼠鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)的比較結(jié)果顯示:與NC相比,各組的鐵吸收蛋白(DMT1、TfR1)均顯著性升高(P＜0.05,P＜0.01),NE組和HC組的鐵釋放蛋白(FPN1)明顯下降(P＜0.05,P＜0.01),HE組明顯升高(P＜0.01)。HE組鐵吸收蛋白(DMT1、TfR

7、1)和鐵釋放蛋白(FPN1)均非常顯著高于NE組和HC組(P＜0.01)。
　　2不同時(shí)間低氧暴露對(duì)骨骼肌L6細(xì)胞系鐵代謝的影響:(1)12h組細(xì)胞的鐵攝取能力明顯高于對(duì)照組(P＜0.05),鐵釋放能力顯著低于對(duì)照組(P＜0.01)。24h組肌細(xì)胞鐵攝取能力與對(duì)照組相比無(wú)明顯差異(P＞0.05),鐵釋放能力顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)。(2)與0h組相比12h組LIP明顯升高(P＜0.05),24h組LIP非常明顯降低(P＜0.

8、01)。(3)與對(duì)照組比較,12h組HIF-1的表達(dá)非常顯著升高(P＜0.01),DMT1(IRE)表達(dá)顯著升高(P＜0.05),DMT1(non IRE)表達(dá)顯著升高(P＜0.05),FPN1表達(dá)非常顯著降低(P＜0.01),TfR1表達(dá)無(wú)明顯變化(P＞0.05)。與0h組相比24h組HIF-1的表達(dá)非常顯著升高(P＜0.01),DMT1(IRE)表達(dá)非常顯著降低(P＜0.01),DMT1(non IRE)表達(dá)非常顯著降低(P＜0.0

9、1),FPN1表達(dá)非常顯著降低(P＜0.01),TfR1表達(dá)非常顯著性升高(P＜0.01)。
　　研究結(jié)論:
　　(1)在體實(shí)驗(yàn)顯示,大鼠適度運(yùn)動(dòng)和單純的低氧暴露均能增加骨骼肌的鐵貯存,而低氧訓(xùn)練在促進(jìn)骨骼肌鐵吸收的同時(shí)鐵的釋放也顯著增加,這加強(qiáng)了骨骼肌鐵循環(huán)利用的能力從而進(jìn)一步滿足機(jī)體在運(yùn)動(dòng)中對(duì)鐵的需求。
　　(2)離體實(shí)驗(yàn)顯示,低氧對(duì)骨骼肌鐵代謝的影響與時(shí)間密切相關(guān),一定時(shí)間的低氧暴露可以提高肌細(xì)胞的鐵吸收能力,降