低氧高強度訓(xùn)練下大鼠骨骼肌糖酵解酶活性和ＨＩＦ－１α表達的變化

湯　強　姜文凱　盛　蕾　丁寧煒　季師敏

摘要：64只經(jīng)過篩選能適應(yīng)高強度訓(xùn)練的SD雄性大鼠隨機分成5組：常氧安靜組（C），低氧有氧訓(xùn)練組（A），常氧大強度訓(xùn)練組（D），高住低練組（H），低住高練組（L）。A組采用在低氧環(huán)境下低強度訓(xùn)練， D組、H組、L組采用間歇性高強度訓(xùn)練。D在常氧下訓(xùn)練居住，H組在常氧下訓(xùn)練在低氧下居住，L組在低氧下訓(xùn)練，在常氧下居住。A、D、H、L四組動物經(jīng)過2周的適應(yīng)性訓(xùn)練和5周的正式訓(xùn)練。在動物最后一次訓(xùn)練后24小時取動物的股四頭肌淺層白肌，測試肌肉CK、ALD、PK、LDH、SDH的酶活性，測試肌肉糖原含量，提取肌肉的mRNA，通過RT-PCR檢測各組HIF-1αmRNA表達量。結(jié)果顯示肌肉CK、ALD、LDH的活性各組間差異沒有顯著性（p>0.05），PK、SDH和糖原各組間差異很顯著（p<0.01）。PK和糖原的變化趨勢接近，C組和A組之間差異不顯著且低于其他各組，H組的指標(biāo)高于其他組且差異有顯著性。H組的SDH顯著低于A、D、L組，甚至低于C組，但與C組的差異沒有顯著性。A組的SDH顯著高于其他各組。HIF-1α mRNA的RT-PCR測試結(jié)果與PK活性的變化趨勢并不一致，L組的OID比值顯著高于H組，C、A、D組則沒有表達。結(jié)論：1．高強度間歇性低氧訓(xùn)練可以提高無氧糖酵解關(guān)鍵酶的活性，但對于磷酸原系統(tǒng)和三羧酸循環(huán)代謝酶的作用較弱。2．代謝酶的變化與不同的低氧訓(xùn)練方法相對應(yīng)。3．糖酵解代謝酶的適應(yīng)性變化受訓(xùn)練強度和訓(xùn)練環(huán)境的多重影響。4．HIF-1α的表達與缺氧刺激的程度有比較密切的關(guān)系5．高住低練的訓(xùn)練方法可能更適合于低氧高強度訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞： 糖酵解，間歇低氧訓(xùn)練，HIF-1α

中圖分類號：G804.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-4590(2009)02-0062-06

1 研究背景

一直以來低氧訓(xùn)練（高住低練，低住高練）主要應(yīng)用于提高有氧耐力，有關(guān)提高無氧耐力的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用甚少。新的訓(xùn)練方法和HIF-1α（低氧誘導(dǎo)因子-1α）的出現(xiàn)為探索低氧下無氧能力訓(xùn)練提供了條件。本研究設(shè)計的思路是建立一個高強度間歇性低氧訓(xùn)練的模型，將間歇性低氧訓(xùn)練（高住低練，低住高練）應(yīng)用到此模型，通過無氧代謝酶以及其基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)因子HIF-1α從無氧代謝酶的角度觀察這兩種訓(xùn)練方式對無氧代謝能力的影響。本研究的目的在于探索將間歇性低氧訓(xùn)練應(yīng)用于無氧能力訓(xùn)練的可能性，比較兩種訓(xùn)練方法應(yīng)用的差異，為低氧下的無氧能力訓(xùn)練提供理論和實驗依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究對象

8周齡雄性SD清潔級健康大鼠80只（172±7.8g），購自東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院動物中心。分籠飼養(yǎng)（室內(nèi)溫度20-25℃，濕度50％-60％），自由飲食。

2.2 運動模型方案

2.2.1 動物跑臺適應(yīng)性訓(xùn)練和篩選

在動物跑臺上經(jīng)過兩周的逐級遞增負荷適應(yīng)訓(xùn)練（最高速為40m/min），在動物適應(yīng)跑臺后進行以動物運動能力同質(zhì)化為目的的篩選。篩選的方法是從低速快速增加到40m/min開始計時，后每2min增加3 m/min至最高55 m/min，記錄不能完成運動強度時（參考運動力竭的標(biāo)準(zhǔn)：動物滯留跑臺后1/3達3次以上，光、電、聲刺激驅(qū)趕無效［1］）的運動速度和運動時間。篩選動物的標(biāo)準(zhǔn)是跑速達到52m/min以上，共有64只動物符合，其余動物淘汰。根據(jù)隨機原則將篩選后的64只大鼠分為

常氧安靜對照組（C），低氧有氧訓(xùn)練組(A)，常氧大強度訓(xùn)練組(D)，高住低練組－低氧居住常氧大強度訓(xùn)練(H)和低練高住組－常氧居住低氧大強度訓(xùn)練（L），動物分組結(jié)果見表1。

2.2.2 低氧訓(xùn)練方案

本訓(xùn)練方案分為兩個階段，第一階段為負荷遞增階段，為期2周（第一周至第二周）；第二階段為大強度訓(xùn)練階段，為期5周（第三周至第七周）。C組在常氧下安靜飼養(yǎng)，自由飲食。A組的訓(xùn)練模式為低氧有氧耐力訓(xùn)練，D、H、L為大強度間歇訓(xùn)練，見表2。第一階段的速度逐漸增加和低氧環(huán)境適應(yīng)階段，A組由30m/min×30min逐漸增加到30m/min×60min，D、H由43m/min×4min×3 bouts（間歇4min）逐漸增加到49m/min×2min×4 bouts（間歇2 min，5度上坡），L組由43m/min×4min×3 bouts（間歇4min）逐漸增加到43m/min×2min×4 bouts（間歇3 min，5度上坡）。低氧環(huán)境由1000m逐漸增加到2000m。第三周開始正式訓(xùn)練，A組為30m/min×60min（6d/w），D、H為45m/min×2min×4 bouts（間歇2 min，10度上坡，3d/w），L組為45m/min×2min×4 bouts（間歇2 min，5度上坡，3d/w）。第五周開始A、L組訓(xùn)練強度不變，D、H增加為47m/min×2min×4 bouts（間歇2 min，10度上坡，3d/w）。至第七周結(jié)束，正式訓(xùn)練共七周。訓(xùn)練各階段的安靜狀態(tài)和訓(xùn)練后血乳酸值見表3。

2.3 樣本處理

各訓(xùn)練組動物在最后一次訓(xùn)練后24小時取安靜狀態(tài)下的肌肉組織［2-4］，安靜組同時取材。動物麻醉后（10％水合氯醛，0.4ml/100g體重），安Salminen A［5］的方法分離雙側(cè)股四頭肌淺層白肌，分別放置1.5ml冷凍管中，迅速投入液氮冷凍，再轉(zhuǎn)移至低溫冰箱(-70℃)保存待用。

2.4 測試方法

2.4.1 肌肉酶活性和糖原含量測定

稱取肌肉組織0.1g，加入1ml勻漿緩沖液，用高速勻漿機在冰浴中制成10％肌肉勻漿，于4℃下3000rpm離心，吸取上清液按照試劑盒要求測試CK，ALD，PK，LDH，SDH酶活性和總蛋白。勻漿緩沖液的組成為0.17M（PH 7.4-7.6）磷酸鈉緩沖液，0.05%BSA（牛血清白蛋白），5mM巰基乙醇［6］。

準(zhǔn)確稱取75mg肌肉組織，以試劑盒提供的水解液沸水中水解20min，稀釋后用比色法測定糖原含量。

2.4.2 RT-PCR測定肌肉HIF-1α mRNA含量

用Tripure試劑一步法抽提總RNA，加入20μlRNase free water完全溶解RNA。用紫外分光光度計測量溶解的RNA的A260、A280，根據(jù)A260/A280的比值推測提取的總RNA純度，要求比值大于1.6。根據(jù)A260計算RNA濃度。制作2％的瓊脂糖凝膠，加入溴化乙錠，濃度調(diào)為0.5μg/ml，制成膠板，點入RAN樣品，60V電壓下電泳30min。電泳后的膠板放入紫外透視儀下觀察，要求出現(xiàn)三個條帶，并且28s的條帶亮度要高于18s，說明抽提中沒有RNA的明顯降解。

根據(jù)測試的RNA濃度將所有的樣品濃度用Rnase Free water調(diào)整為1μg/μl。以O(shè)ligdT（18）為引物反轉(zhuǎn)錄（RT）合成cDNA。轉(zhuǎn)錄工作液分為A液和B液，A液為RNA樣品 2μl，OligdT（18）(1μg/μl) 1μl， Rnase Free water 11μl：B液為RT Buffer(5×) 6μl，dNTPs(10mM) 1.25μl，M-MLV (200U/μl)0.5μl，Rnasin(40U/μl) 0.25μl，Rnase Free water 8μl。在去酶處理過的0.5ml Ep管中加入A液，70℃水浴5min，迅速置于冰上5min，同時配置B液，每管加入16μlB液，混勻后在42℃水浴中反應(yīng)90min，再置70℃水浴中5min中止反應(yīng)，4℃冷卻后放置－20℃保存?zhèn)溆谩７磻?yīng)管中的cDNA可以長期保存于－20℃冰箱中。

以β-actin為內(nèi)參，引物序列：上游為5′-TCG CCC ACA CTG TGC CCA TCT ATG A-3′，下游為5′-CAT CGG AAC CGC TCA TTG CCG ATA G-3′，擴增片段長為396bp。根據(jù)參考文獻［7］選擇引物，并將所得的序列在GENEBANK 中進行BLAST比對，確認為大鼠HIF-1α基因序列。HIFI-1α引物上游序列為5′-AAG TCT AGG GAT GCA GCA C-3′,下游序列為5′-CAA GAT CAC CAG CAT CTA G-3′，擴增片段長為175bp。

HIFI-1α的反應(yīng)體系為cDNA模板 1μl，上下游引物Primer（10pmol/μl）0.8μl，10×Tag DNA聚合酶Buffer 3μl， Mgcl2（25mM）1.8μl，dNTPs （10mM） 0.4μl，Tag DNA聚合酶（5U/μl）0.3μl，雙蒸水補足至30μl。反應(yīng)條件為預(yù)變性95℃ 2min，變性95℃30s ，退火53.4℃ 45s，延伸72℃45s，反應(yīng)35各循環(huán)，末次延伸 72℃7min。β-actin的反應(yīng)體系為cDNA模板 1μl，上下游引物Primer（10pmol/μl）0.4μl，10×Tag DNA聚合酶Buffer 3μl， Mgcl2（25mM）1.8μl，dNTPs （10mM） 0.4μl，Tag DNA聚合酶（5U/μl）0.3μl，雙蒸水補足至30μl。反應(yīng)條件為預(yù)變性95℃ 2min，變性95℃30s ，退火60℃45 s，延伸72℃45s，反應(yīng)35各循環(huán)，末次延伸 72℃7min。cDNA樣品按照上述的反應(yīng)體系和反應(yīng)條件在PCR儀上進行35個循環(huán)的反應(yīng)，完成后樣品于4℃保存。

制作2％的瓊脂糖凝膠，加入溴化乙錠，濃度調(diào)為0.5μg/ml，制成膠板。將點樣后在60V電壓下電泳30min。電泳完成后將膠板取下置于凝膠圖像分析儀上，拍照后用圖像分析軟件測定積分吸光度（OID）。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理

所有數(shù)據(jù)用SPSS統(tǒng)計軟件處理，統(tǒng)計方法有t檢驗，方差分析，顯著性標(biāo)準(zhǔn)為p<0.05。

3 研究結(jié)果

3.1 肌肉代謝酶活性和糖原含量的改變

3.1.1 肌肉酶活性的改變

測試的肌肉酶活性指標(biāo)有CK（肌酸激酶），ALD（醛縮酶），PK（丙酮酸激酶），LDH（乳酸脫氫酶），SDH（琥珀酸脫氫酶）。測試數(shù)據(jù)見表4和5。

表4示H組（高住低練）的PK酶活性最高，數(shù)據(jù)顯示H組顯著高于其他各組（p<0.05），D（大強度訓(xùn)練）、H、L（低住高練）三組顯著高于（p<0.05）其他C（安靜）、A（有氧訓(xùn)練）組，D組和L組之間比較差異不顯著（p>0.05，下同），C組和A組間的差異也沒有顯著性。

肌肉SDH酶的活性變化則與PK的變化完全不同，見表4。H組的SDH酶活性最低，甚至低于C組，但差異沒有顯著性，A、D、L三組顯著高于H組（p<0.05）。

CK、ALD、LDH三種酶的活性各組間差異較小，方差分析沒有顯著性，組間兩兩比較唯有L組的CK顯著高于C組（p<0.05），其余組間兩兩比較都沒有顯著性。

3.2 肌肉中HIF-1αmRNART-PCR結(jié)果[WTBZ]

HIF-1αmRNART-PCR的結(jié)果表明，C、A、D組基本沒有HIF-1αmRNA的表達，H組和L組有表達。L組表達的強度高于H組，且兩者之間有顯著差異（p<0.01）。

4 分析與討論

4.1 高強度間歇性低氧訓(xùn)練對肌肉代謝酶的影響

4.1.1 高強度間歇性低氧訓(xùn)練引起糖酵解代謝關(guān)鍵酶活性增高

PK是糖酵解代謝的關(guān)鍵酶之一，對調(diào)節(jié)糖酵解代謝速率有很重要的作用。大強度訓(xùn)練的三個組PK酶活性的增加表明這三個組糖酵解代謝能力的增強，也表明這一大強度訓(xùn)練模式的可行性。H組與D組的訓(xùn)練方案相同，不同的是H組受到低氧環(huán)境刺激，H組顯著高于D說明了低氧刺激可以有效增加PK酶的活性。H組PK酶活性的大幅增高應(yīng)該是大強度訓(xùn)練和低氧刺激雙重作用疊加的結(jié)果。低氧環(huán)境耐力訓(xùn)練引起能量代謝酶改變的研究比較多，但是高強度訓(xùn)練引起糖酵解酶改變的研究一直較為少見。M. Vogt等人［8］設(shè)計了四個實驗組，常氧高強度（Nor-High）、低氧高強度（Hyp-High）、常氧低強度（Nor-Low）、低氧低強度（Hyp-Low），結(jié)果顯示高強度的兩組PFK mRNA含量增高有顯著性（p<0.05），低強度的兩組沒有顯著性，而低氧高強度組的增高幅度又高于常氧高強度組?？梢钥闯龅脱醮碳ず透邚姸扔?xùn)練都可以誘導(dǎo)糖酵解酶的活性的增加，兩者的疊加作用更加顯著。M. Vogt的研究結(jié)果與本研究結(jié)果相吻合。

4.1.2 高強度間歇性低氧訓(xùn)練對糖酵解代謝非關(guān)鍵酶和其他系統(tǒng)代謝酶活性影響較小

與PK酶活性變化不同，肌肉CK、ALD、LDH酶活性方差分析沒有顯著性差異可以看出有氧訓(xùn)練和大強度訓(xùn)練，常氧訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練對于CK、ALD、LDH三種酶的活性影響很小。而導(dǎo)致大強度訓(xùn)練組（D、H、L）的ALD與LDH酶活性沒有變化的原因可能有1.作為糖酵解系統(tǒng)的代謝酶沒有該系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶變化明顯2.訓(xùn)練的強度不夠，綜合負荷對肌肉的刺激強度不夠。另一個值得注意的是，H組PK酶活性雖然在各組中最高，但是其SDH的活性在各組中最低，顯著低于A、D、L組（p<0.05），甚至低于C組，但差異不顯著，如表4所示。低氧高強度的訓(xùn)練對于H組糖酵解代謝酶和有氧代謝酶的作用是相反的。Howald H等［9］發(fā)現(xiàn)長時間的低氧刺激會引起無氧代謝酶活性上升，而有氧代謝酶下降。似乎糖酵解代謝酶和有氧代謝酶對低氧刺激存在著反向變化趨勢。但是令人困惑的是L組的變化趨勢與H組顯著不同，L組的SDH活性顯著高于H組和C組（p<0.05）如表4所示。低氧刺激方式和時間的不同是不是造成這一現(xiàn)象的原因還有待進一步研究證實。

4.2 兩種不同的高強度間歇性低氧訓(xùn)練方法的差異

4.2.1 肌肉酶活性變化的差異

高住低練（Hi-Lo）和低住高練（Lo-Hi）是在模擬低氧技術(shù)出現(xiàn)后興起的兩種新的輔助訓(xùn)練方法。低住高練由Hoppeler等人［10］提出，要求在低氧環(huán)境下訓(xùn)練，其訓(xùn)練負荷明顯加大，其目的在于增加訓(xùn)練的刺激強度。但是目前對低住高練的方法還存在爭議，Levine等人［11］認為低氧下訓(xùn)練強度會降低，不利于運動水平的提高。

從結(jié)果來看， H組和L組的糖酵解代謝酶活性都有增加，但是H組增加的更高。在低氧高強度間歇性低氧訓(xùn)練模型中作用于糖酵解酶的主要有運動訓(xùn)練和低氧刺激兩個因素。糖酵解代謝酶的變化是這兩者共同作用的結(jié)果。兩種因素的共同作用可能是導(dǎo)致H組和L組不同結(jié)果的主要原因。H組采取的是短時間常氧大強度訓(xùn)練加安靜狀態(tài)的長時間中度低氧刺激，L組采取的是短時間大強度訓(xùn)練復(fù)合較高強度低氧刺激，后者的刺激負荷較高而時間較短。正如Levine等人［11］認為的那樣，本研究也觀察到低住高練下訓(xùn)練的大負荷容易引起訓(xùn)練強度降低，而且動物的傷病淘汰率也比高住低練組要高（數(shù)據(jù)未列出）。L組動物在低氧環(huán)境作用下運動強度難以與H組維持同樣水平，本模型中L組動物的運動強度要稍低于H組?？梢钥闯?，H組的高住低練模式較低住高練模式更有利于保持訓(xùn)練強度和低氧刺激之間的平衡。還有一點值得注意的是長期高強度低氧刺激會引起肌肉蛋白含量的降低［12］，本研究也觀察到訓(xùn)練后L組的體重要低于C組（p<0.05），而H組沒有出現(xiàn)這種情況（數(shù)據(jù)未列出）。Miyazaki S［13］等人觀察到高住低練沒有引起肌肉重量的明顯降低，這一點與本研究的結(jié)果一致。從這些結(jié)果來看與低住高練相比，高住低練訓(xùn)練更加適合于大強度訓(xùn)練。

4.2.2 肌肉糖原含量變化的差異

表4顯示大強度訓(xùn)練組D、H組的糖原含量顯著高于對照組（C和A組，p<0.05），而在低氧環(huán)境和大強度訓(xùn)練的雙重作用下H組提高的幅度更高，顯著高于D組（p<0.05）。這一結(jié)果提示大強度運動訓(xùn)練和低氧刺激都可以提高肌肉糖原的含量，且兩者之間有疊加作用。已經(jīng)有很多實驗證明低氧刺激可以提高肌肉糖原的含量。劉曄等［14］發(fā)現(xiàn),高原訓(xùn)練引起骨骼肌糖原增加，且與海拔高度成正比。在低氧的刺激下肌肉對葡萄糖的攝取是增加的。Chou SW［15］發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練組大鼠的肌肉糖原含量顯著高于平原訓(xùn)練組和平原安靜對照組（p<0.05），同時伴有葡萄糖轉(zhuǎn)運子GLUT4的增加。Zierath J.R ［16］等證實GLUT4在低氧刺激下肌肉糖原攝取的調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。Wagenmarkers AJ［17］認為高原缺氧訓(xùn)練造成骨骼肌無氧糖酵解供能比例增大，使肌糖原消耗增多，骨骼肌蛋白參與糖異生供能，肌糖原代償性的增加。由此可見低氧刺激下肌肉對葡萄糖攝取的增加和糖原代償性的合成與低氧誘導(dǎo)肌糖原增多有著密切的關(guān)系，這些結(jié)果與本研究觀察到現(xiàn)象相符合。

比較H、L組可以發(fā)現(xiàn)，雖然低氧大強度間歇訓(xùn)練都可以誘導(dǎo)肌肉糖原含量的增加，但是高住低練的低氧刺激模式引起的肌肉糖原含量的增加更為顯著（p<0.05）。H組與L組比較低氧刺激的時間要遠遠長于后者，L組的低氧刺激程度則要高于H組，由此我們推測低氧刺激的時間對肌肉糖原含量的影響要高于低氧刺激的強度。其可能的原因是，常氧大強度訓(xùn)練造成H組動物肌糖原的大量消耗，而長時間低氧刺激誘導(dǎo)的肌肉對葡萄糖攝取增加有利于肌糖原代償性合成，這兩個因素的綜合作用造成了肌肉糖原含量的顯著增加。雖然訓(xùn)練和低氧刺激造成了L組動物訓(xùn)練中更多肌糖原消耗，但是與H組相比其低氧刺激誘導(dǎo)肌肉葡萄糖攝取增加的效應(yīng)不如H強，因此其肌糖原的代償性合成量也較少。由此來看，與低住高練相比高住低練的低氧訓(xùn)練模式更加有利于肌肉糖原含量的增加。肌糖原是糖酵解代謝的基礎(chǔ)能量物質(zhì)，糖原含量的增加表示糖酵解代謝能力的增強，這與本研究發(fā)現(xiàn)的PK酶活性變化趨勢一致，也印證了H組糖酵解代謝能力的增加。

4.4 低氧訓(xùn)練下低氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）基因表達變化[WTBZ]

4.4.1 各訓(xùn)練組HIF-1α基因表達的差異

自1992 年Semenza GL發(fā)現(xiàn)HIF-1以來，在低氧訓(xùn)練的研究中HIF-1受到越來越多的重視。大量研究表明HIF-1在機體對低氧刺激的應(yīng)激反應(yīng)中其中非常重要的作用。HIF-1α是HIF-1的亞基，也是主要活性亞基和調(diào)節(jié)亞基，因此成為主要的研究對象。研究發(fā)現(xiàn)HIF-1α與糖酵解代謝有著密切的聯(lián)系，Semenza GL等人［18］證實Hep3B細胞（合成EPO細胞）和HeLa（非合成EPO細胞）都可以被低氧（1％O₂，CoCl₂，去鐵胺）誘導(dǎo)引起醛縮酶A（ALDA），磷酸果糖激酶（PFK），丙酮酸激酶（PKM）三種糖酵解代謝酶mRNA轉(zhuǎn)錄的增加。另外還發(fā)現(xiàn)PFKL, ALDA, PGKl, ENOl, LDHA五種糖酵解代謝酶基因的DNA鏈上有與EPO基因增強子上的HIF-1結(jié)合位點相類似的結(jié)合點?？梢哉J為，HIF-1對低氧誘導(dǎo)的糖酵解代謝酶的增加起到關(guān)鍵的作用。因此本研究把HIF-1α作為一個重要研究內(nèi)容，以通過觀察上游蛋白合成誘導(dǎo)因子的變化來探討間歇性低氧訓(xùn)練下肌肉糖酵解代謝變化的機理。

本研究HIF-1αmRNART-PCR的結(jié)果表明，常氧安靜對照組（C）、低氧有氧訓(xùn)練組（A）和常氧大強度訓(xùn)練組（D）基本沒有HIF-1α mRNA的表達，而低氧大強度間歇訓(xùn)練組（H和L組）都有表達。L組表達的強度要高于H組，且兩者之間有顯著差異（p<0.05），見圖1。以前的研究［19，20］表明HIF-1與低氧運動誘導(dǎo)的糖酵解代謝酶有著密切的聯(lián)系。M. Vogt等［19］證實HIF-1確定無疑的參與低氧訓(xùn)練引起的肌肉適應(yīng)，與一系列的生理反應(yīng)相關(guān)，包括肌肉毛細血管密度的增加，氧轉(zhuǎn)運能力的增加，葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運能力的增加，氧化磷酸化和糖酵解代謝的增強，熱休克蛋白表達的增加。Mason SD20等用HIF-1α基因敲除小鼠（HIF-1α Knockout mice， HIF-1α KOs）證實了HIF-1調(diào)節(jié)途徑在維持肌肉正常功能的代謝調(diào)節(jié)中的重要作用。Mason SD等發(fā)現(xiàn)與正常小鼠相比HIF-1α KOs受低氧運動誘導(dǎo)的糖酵解酶表達明顯降低，而作為代償線粒體代謝酶活性在HIF-1α KOs中升高。肌肉ATP沒有明顯的降低，但是運動中的血乳酸降低。HIF-1α KOs的訓(xùn)練次數(shù)與正常小鼠比較明顯降低，并且重復(fù)訓(xùn)練造成了HIF-1α KOs肌肉的嚴重損傷。Mason SD等認為出現(xiàn)這種情況是因為缺乏糖酵解代謝供能。Pfander D等人［21］發(fā)現(xiàn)在缺氧環(huán)境下HIF-1α缺損的軟骨細胞不能維持正常的ATP水平。

以上的這些研究說明HIF-1α在低氧訓(xùn)練誘導(dǎo)的能量代謝適應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。本研究也同樣觀察到HIF-1α在高強度間歇性低氧訓(xùn)練（H組和L組）中誘導(dǎo)肌肉代謝酶適應(yīng)中的重要作用。H和D組兩組的訓(xùn)練模式不同之處就在于低氧刺激的有無，而結(jié)果表明兩組間的HIF-1α基因表達的有無和糖酵解關(guān)鍵酶PK活性的高低與低氧刺激有密切的關(guān)系?？梢酝普摰脱跽T導(dǎo)的HIF-1α基因表達的差異導(dǎo)致了H和D組間糖酵解酶活性的差異。Huasheng Lu等發(fā)現(xiàn)［22］，不僅HIF-1可以調(diào)節(jié)細胞糖酵解代謝酶的表達，糖酵解代謝的產(chǎn)物乳酸和丙酮酸也可以促進HIF-1的穩(wěn)定，促進HIF-1誘導(dǎo)的基因的轉(zhuǎn)錄，這樣就構(gòu)成了一個正反饋循環(huán)。Huasheng Lu等人的發(fā)現(xiàn)說明HIF-1與糖酵解代謝酶之間的作用關(guān)系是雙向的，兩者的相互作用使得HIF-1對糖酵解代謝酶的調(diào)節(jié)作用更強?？梢哉f在低氧刺激誘導(dǎo)的HIF-1α參與下，高強度間歇性低氧訓(xùn)練引起的糖酵解代謝酶的適應(yīng)性改變更加明顯，也說明高強度間歇性低氧訓(xùn)練模式對于提高無氧代謝能力在理論上和實踐中都是有效的。

同樣處于低氧環(huán)境下，A、H和L三組的HIF-1α基因表達情況各不相同，L組的表達最強，H組較弱，A組則沒有表達。缺氧程度最高的L組表達最強，提示HIF-1α基因表達與缺氧程度關(guān)系密切。HIF-1α基因的表達受到低氧刺激誘導(dǎo)，一次離體低氧刺激造成的應(yīng)激在復(fù)氧后很快消失［23］，多次重復(fù)的低氧環(huán)境刺激可以造成在體肌肉細胞應(yīng)激的積累產(chǎn)生適應(yīng)［19］。Richardson［24］等證實訓(xùn)練可以使胞內(nèi)氧分壓降低，而低氧訓(xùn)練時則降的更低，這是低氧和訓(xùn)練的雙重負荷作用的結(jié)果。L組動物肌細胞受到的低氧刺激程度要大于H組，這可能是L組的HIF-1α基因表達強于H組的原因。A組的訓(xùn)練模式從實質(zhì)上來說也是低住高練的模式，但其訓(xùn)練強度要遠低于L組。A和H組訓(xùn)練時的缺氧程度由于訓(xùn)練強度和訓(xùn)練環(huán)境的差異而無法進行比較，但是H組低氧刺激時間要遠遠長于A組。從A、H、L三組HIF-1α基因表達的差異可以推論HIF-1α基因表達的強弱與缺氧程度和缺氧時間都有關(guān)，而與缺氧程度的關(guān)系更為密切。這一推論是否成立還要通過進一步研究加以證實。

4.4.2 HIF-1α基因表達與肌肉代謝酶活性變化的差異

研究結(jié)果表明低氧大強度訓(xùn)練誘導(dǎo)的HIF-1α基因表達變化與PK酶活性變化趨勢并不一致。H組的PK酶活性顯著高于L組（p<0.05），而HIF-1α基因表達顯著低于L組（p<0.01）。已經(jīng)有很多研究［25~30］表明運動訓(xùn)練會引起肌肉代謝酶活性的改變，這是機體對運動訓(xùn)練的適應(yīng)，本研究常氧大強度訓(xùn)練組（D）PK酶活性的增加也說明了這一點。而且酶活性的改變與運動訓(xùn)練的方式相關(guān)，不同的訓(xùn)練方式引起代謝酶的改變有選擇性［25，27］，本研究中A組和D組代謝酶活性改變的差異與此相符。

運動訓(xùn)練和低氧刺激對于代謝酶的活性都有影響，這兩者的作用途徑不同。運動訓(xùn)練中能量消耗增加引起肌肉細胞對能量供應(yīng)的需求增加，一些能量代謝產(chǎn)物和代謝的中間產(chǎn)物（AMP、Pi）可以通過反饋刺激作用使能量代謝酶變構(gòu)和活性增加，這一途徑不涉及或很少涉及蛋白合成的增加［31,32］。低氧刺激誘導(dǎo)HIF-1α基因表達增多，并使HIF-1α穩(wěn)定活化，進而促進包括糖酵解代謝酶基因在內(nèi)的靶基因轉(zhuǎn)錄增加，這一途徑需要蛋白合成的增加［33,34］。運動訓(xùn)練和低氧刺激的共同作用引起肌肉糖酵解代謝酶的變化，而HIF-1α基因表達直接受低氧刺激的誘導(dǎo)，作用模式見圖2。

作用模式的不同可能是造成低氧大強度訓(xùn)練誘導(dǎo)的HIF-1α基因表達變化與PK酶活性變化趨勢的不一致的原因。也就是說糖酵解代謝酶的活性不是受到某一方面因素的單獨影響，而是受到低氧環(huán)境和訓(xùn)練模式的多因素共同影響。雖然在較強烈的低氧刺激下L組的HIF-1α基因表達最強，但是其糖酵解代謝酶的活性增加并不是最高，低氧刺激的效應(yīng)與糖酵解代謝能力的變化并不一致。因此要進行有效的大強度間歇性低氧訓(xùn)練必須考慮到低氧環(huán)境和訓(xùn)練模式這兩個方面的因素。

5 結(jié)論

5.1 高強度間歇性低氧訓(xùn)練可以提高無氧糖酵解關(guān)鍵酶的活性，但對于磷酸原系統(tǒng)和三羧酸循環(huán)代謝酶的作用較弱。

5.2 代謝效應(yīng)酶的變化與不同的低氧訓(xùn)練方法相對應(yīng)。

5.3 糖酵解代謝酶的適應(yīng)性變化受訓(xùn)練強度和訓(xùn)練環(huán)境的多重影響。

5.4 HIF-1α的表達與缺氧刺激的程度有比較密切的關(guān)系

5.5 高住低練的訓(xùn)練方法可能較低住高練的方法更適合于無氧代謝能力訓(xùn)練。

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