不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌纖維MHC亞型轉(zhuǎn)化及CaN/NFATc1信號(hào)通路的影響*

尹麗琴， 李范玲， 湯長(zhǎng)發(fā)， 陶 霞， 劉文鋒， 黃洪波， 鄧 勇， 湯 林

(1. 湖南師范大學(xué)體育學(xué)院， 長(zhǎng)沙 410012； 2. 湖南省人民醫(yī)院， 長(zhǎng)沙 410005； 3. 湖南工業(yè)大學(xué)體育學(xué)院， 株洲 412008； 4. 湖南商學(xué)院體育部， 長(zhǎng)沙 410018)

不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌纖維MHC亞型轉(zhuǎn)化及CaN/NFATc1信號(hào)通路的影響*

尹麗琴1，3， 李范玲2+， 湯長(zhǎng)發(fā)1△， 陶 霞4， 劉文鋒1， 黃洪波1， 鄧 勇1， 湯 林1

(1. 湖南師范大學(xué)體育學(xué)院， 長(zhǎng)沙 410012； 2. 湖南省人民醫(yī)院， 長(zhǎng)沙 410005； 3. 湖南工業(yè)大學(xué)體育學(xué)院， 株洲 412008； 4. 湖南商學(xué)院體育部， 長(zhǎng)沙 410018)

目的研究不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌纖維MHC亞型轉(zhuǎn)化及鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaN)/活化T細(xì)胞核因子1(NFATc1)信號(hào)通路的影響。方法雄性SD大鼠(2月齡)24只，隨機(jī)分為3組(n=8)：正常對(duì)照組(NC)、中等強(qiáng)度組(ME)、大強(qiáng)度組(HE)，進(jìn)行8周跑臺(tái)訓(xùn)練。采用ATP酶染色法測(cè)定I、II型肌纖維，凝膠電泳技術(shù)分離肌球蛋白重鏈(MHC)亞型，比色法測(cè)定骨骼肌中CaN活性，免疫印跡技術(shù)測(cè)定骨骼肌NFATc1蛋白含量。結(jié)果①肌纖維密度變化：股四頭肌ME組I、II型纖維數(shù)密度均顯著增加(P<0.05)，HE組僅II型纖維面密度顯著增加(P<0.05)；比目魚(yú)肌HE、ME組I型纖維數(shù)密度均顯著增加(P<0.05)；②肌纖維MHC亞型百分比變化：股四頭肌ME組MHCI、IIa百分比升高(P<0.05)，而MHCIIb百分比降低(P<0.05)；比目魚(yú)肌MHCI百分比升高，MHCIIa、IIb百分比降低；③ME組大鼠CaN活性、NFAT1蛋白含量均顯著升高(P<0.05)。結(jié)論大、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)骨骼肌MHC快型向慢型轉(zhuǎn)化，同時(shí)伴隨肌纖維亞型變化骨骼肌中CaN活性增加、NFATc1蛋白表達(dá)增加。

鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶；肌球蛋白重鏈；活化T細(xì)胞核因子；大、中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng); 大鼠

肌纖維類(lèi)型與廢用性肌萎縮、骨骼肌老齡化等情況密切相關(guān)，同時(shí)肌纖維比例還關(guān)系到運(yùn)動(dòng)員的耐力和爆發(fā)力水平[1]。目前，哺乳動(dòng)物骨骼肌主要分為I型、IIa型、IId/x型和IIb型[2]。MHC作為骨骼肌收縮的主要成分，其收縮速度排序：MHC-I

目前對(duì)骨骼肌MHC亞型轉(zhuǎn)化的機(jī)理存在多種解釋?zhuān)缂≡葱哉{(diào)節(jié)因子(myogenic regulatory factor, MRFs)[6]途徑、PGC-1α/β、AMPK和PPARδ[7]信號(hào)通路等。研究較多的兩條途徑為CaN/NFAT和MRFs途徑。CaN/NFAT廣泛參與T細(xì)胞分化成熟、血管平滑肌細(xì)胞增殖、肌細(xì)胞肥大、神經(jīng)元突觸傳遞和細(xì)胞因子產(chǎn)生等[8]，CaN被認(rèn)為是骨骼肌重塑的重要信號(hào)分子，且研究證實(shí)它也參與骨骼肌分化、纖維轉(zhuǎn)型。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)大鼠進(jìn)行8周中、大強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，觀察不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中骨骼肌CaN活性及NFATc1蛋白表達(dá)的變化以及對(duì)骨骼肌纖維類(lèi)型的影響，以期進(jìn)一步分析探討CaN/NFAT信號(hào)通路在對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)適應(yīng)過(guò)程中的可能機(jī)制提供理論解釋。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

SD健康雄性大鼠(2月齡)24只，購(gòu)自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心。動(dòng)物購(gòu)買(mǎi)適應(yīng)飼養(yǎng)3 d后，先進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練1周(跑臺(tái)坡度遞增到10°，持續(xù)時(shí)間遞增到40 min，速度遞增到26.8 m/min)。實(shí)驗(yàn)期間按國(guó)家動(dòng)物飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行喂養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組與運(yùn)動(dòng)方案

動(dòng)物隨機(jī)分為3組(n=8)：正常對(duì)照組(NC)、中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(ME)、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(HE)。采用杭州立泰科技有限公司PT動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)，參照Bedford[9]、丁樹(shù)哲[10]的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組：坡度5°，速度18 m/min，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間60 min。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組：跑臺(tái)速度3 min左右升到26.8 m/min，坡度10°，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為40 min[11]。訓(xùn)練時(shí)間每天15: 00～17: 00，每周訓(xùn)練5 d，休息2 d，共8周。

1.3 樣品采集與處理

8周訓(xùn)練結(jié)束后，以10%的水合氯醛腹腔麻醉，斷頭處死。迅速取大鼠右后肢股四頭肌和比目魚(yú)肌，冰生理鹽水洗去殘留血跡，去掉脂肪和結(jié)締組織，放入-80℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

肌組織冰凍切片：從超低溫冰箱(-80℃)中取出大鼠肌組織，先置于常溫冰箱-20℃復(fù)溫15～20 min，再放入4℃環(huán)境復(fù)溫10～15 min, 最后常溫復(fù)溫10～15 min。復(fù)溫后進(jìn)行OCT包埋速凍，同時(shí)將冰凍切片機(jī)開(kāi)機(jī)預(yù)冷到-18℃～-20℃；將速凍好的標(biāo)本制作切片(厚度8 μm)，每個(gè)組織切3張切片。切好后平整地粘附到經(jīng)過(guò)多聚賴(lài)氨酸處理的載玻片上。

1.4 指標(biāo)檢測(cè)

1.4.1 ATP酶染色 ATP酶染色是研究肌纖維的重要的組織化學(xué)方法之一，將切片置室溫干燥30～60 min后再進(jìn)行ATP酶染色。pH 10.4的堿性環(huán)境中預(yù)孵大鼠肌纖維冰凍切片，Ⅰ型肌纖維顯淺棕色或不顯色，Ⅱ型肌纖維顯深棕色或黑色。封固后，組織切片在同一天進(jìn)行拍照，拍照采用Motic Med 6.013數(shù)碼醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)，每張切片至少分析4個(gè)獨(dú)立區(qū)域，計(jì)算Ⅰ、Ⅱ型肌纖維的目標(biāo)個(gè)數(shù)、目標(biāo)面積比例[12]等。

1.4.2 聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE) 采用BCA試劑盒測(cè)定勻漿上清液的蛋白濃度，濃縮膠和分離膠的濃度分別為4%和8%, 均含30 %的甘油。電極緩沖液中含0.1%的SDS(十二烷基硫酸鈉), 其它步驟按常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行[13]。取各樣蛋白20 μg，并加等體積的樣品緩沖液，在100℃沸水中水浴3～6 min, 恒壓70 V, 在4℃冰箱中電泳38 h。電泳結(jié)束后將凝膠放入考馬斯亮蘭(G-250)染色液中37℃染色1 h。染色完畢后，置于脫色液中多次脫色，直至凝膠的藍(lán)色背景褪清、蛋白質(zhì)條帶清晰為止。待凝膠脫色后，用Tanon凝膠圖像拍攝系統(tǒng)掃描并計(jì)算MHC亞型的灰度值和百分比[14]。由于分子量的差異不同可將肌凝蛋白重鏈被分離成四條清晰的條帶(條帶分布呈以下勢(shì)：MHCⅠ>MHCⅡb>MHCⅡx>MHCⅡa)[15]。

1.4.3 鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶活性檢測(cè) 采用比色法(上海杰美基因醫(yī)藥科技有限公司CaN活性試劑盒)測(cè)定骨骼肌組織中CaN的活性。按照說(shuō)明書(shū)操作測(cè)定比目魚(yú)肌與股四頭肌中CaN活性，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次(n=5)。

1.4.4 骨骼肌組織NFATc1的表達(dá)檢測(cè) 采用免疫印跡方法檢測(cè)骨骼肌組織中NFATc1的表達(dá)，首先加400 μl單去污劑裂解液裂(含PMSF)入骨骼肌組織中勻漿裂解，后采用BCA法測(cè)定各樣品蛋白濃度；隨后進(jìn)行SDS-聚丙烯酸胺凝膠電泳4～5 h，轉(zhuǎn)膜用 1×麗春紅染液染色5 min。一抗孵育：Actin抗體(1∶500稀釋)/NPR-C抗體(1∶100稀釋)；酶標(biāo)：二抗孵育加入5%脫脂奶粉稀釋的辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的第二抗體(1∶4 000)孵育1.5 h；最后將膜置于ECL 顯色工作液中進(jìn)行顯色。將膠片進(jìn)行掃描或拍照，用凝膠圖像處理系統(tǒng)分析目標(biāo)帶的分子量和凈光密度值[16，17]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)骨骼肌I型和II型肌纖維密度變化的影響

2.1.1 股四頭肌I型和II型肌纖維密度變化 訓(xùn)練后股四頭肌肌纖維密度變化與對(duì)照組相比，大強(qiáng)度組II型肌纖維數(shù)密度顯著增加(P<0.05)，I型肌纖維數(shù)密度及II型肌纖維面密度均有所增加，但差異不顯著；中等強(qiáng)度組I、II型肌纖維數(shù)密度顯著增加(P<0.05)，且與大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組相比I、II型肌纖維數(shù)密度顯著增加(P<0.05，表1，圖1)。

GroupArealdensityIIINumberdensityIIINC0．257±0．110．650±0．140．051±0．0060．266±0．046ME0．187±0．020．785±0．090．067±0．002?0．494±0．069?HE0．191±0．110．802±0．05?0．051±0．003#0．341±0．035#

NC: Normal control group; ME: Moderate intensity exercise group; HE: Heavy intensity exercise group

*P<0.05vsNC;#P<0.05vsME

Fig.1Quadricep's ATPase staining figure(×100) A: Normal control group; B: Moderate intensity exercise group; C: Heavy intensity exercise group

2.1.2 比目魚(yú)肌I型和II型肌纖維密度變化 訓(xùn)練后比目魚(yú)肌肌纖維密度變化與對(duì)照組相比，中等強(qiáng)度組和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌I型肌纖維面密度均增加, 差異無(wú)顯著性。中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌I型纖維數(shù)密度均增加(P<0.05)，II型纖維數(shù)密度均減少，差異不顯著(表2，圖2)。

2.2 訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)骨骼肌MHC亞型百分比的影響

2.2.1 股四頭肌MHC亞型百分比變化情況 與對(duì)照組相比，大強(qiáng)度組MHC亞型IIa百分比、IIb百分比顯著降低(P<0.05)，IIx百分比顯著升高(P<0.05)；中等強(qiáng)度組MHC亞型IIb百分比顯著降低(P<0.05)，I百分比、IIa百分比顯著升高(P<0.05)。大強(qiáng)度組與中等強(qiáng)度組相比，MHC亞型I、IIa纖維百分比顯著降低(P<0.05)，MHCIIx百分比顯著升高(P<0.05, 表3)。

GroupArealdensityIIINumberdensityIIINC0．709±0．0140．241±0．0120．168±0．0420．149±0．057ME0．814±0．0480．198±0．110．322±0．025?0．126±0．076HE0．767±0．0470．211±0．130．289±0．011?0．132±0．041

NC: Normal control group; ME: Moderate intensity exercise group; HE: Heavy intensity exercise group

*P<0.05vsNC；#P<0.05vsHE

Fig.2Soleu's ATPase staining figure(×100) A: NC group； B: ME group； C: HE group

Tab. 3 Quadricep's MHC subtype percentage change(%, ±s, n=8)

NC: Normal control group; ME: Moderate intensity exercise group; HE: Heavy intensity exercise group

*P<0.05vsNC；#P<0.05vsME

2.2.2 比目魚(yú)肌MHC亞型百分比變化情況 與對(duì)照組相比，中等強(qiáng)度組MHC亞型I百分比顯著升高(P<0.01)，IIa、IIb肌百分比顯著降低(P<0.05)；大強(qiáng)度組MHC亞型I型肌纖維百分比顯著升高(P<0.01)，IIx百分比顯著降低(P<0.01)；大強(qiáng)度組與中等強(qiáng)度組相比，MHC亞型IIa百分比升高、MHCIIx百分比顯著降低(P<0.01)，IIb百分比顯著升高(P<0.05，表4)。

GroupMHCIMHCIIaMHCIIxMHCIIbNC62．29±0．4714．2±0．1113．5±0．1710．01±0．48ME69．23±0．55??8．43±0．55?14．46±0．347．88±0．27?HE68．54±1．214．45±1．1##6．33±0．4??##10．68±1．0#

NC: Normal control group; ME: Moderate intensity exercise group; HE: Heavy intensity exercise group

**P<0.01vsNC；#P<0.05,##P<0.01vsME

2.3訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)骨骼肌鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶活性的影響

8周訓(xùn)練后，大、中等強(qiáng)度組與對(duì)照組相比大鼠股四頭肌鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(CaN)活性升高。與對(duì)照組相比，大、中等強(qiáng)度組大鼠比目魚(yú)肌CaN活性顯著升高(P<0.05，表5)。

GroupQuadricepSoleuNC0．43±0．200．72±0．20ME0．53±0．260．98±0．22?HE0．51±0．210．95±0．18?

*P<0.05vsNC

2.4 訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)骨骼肌NFATc1蛋白表達(dá)的影響

中等強(qiáng)度組股四頭肌與比目魚(yú)肌NFATc1蛋白含量均顯著升高(P<0.05)，大強(qiáng)度組NFATc1蛋白含量升高。中等強(qiáng)度組與大強(qiáng)度組相比，NFATc1蛋白含量略有升高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表6)。

GroupQuadricepSoleuNC0．877±0．0981．003±0．142ME1．325±0．146?1．457±0．076?HE0．762±0．09781．107±0．166

*P<0.05vsNC

3 討論

本研究結(jié)果顯示：運(yùn)動(dòng)可使骨骼肌I、II型肌纖維密度增加，即可使骨骼肌肥大。這與眾多研究結(jié)果一致，Terje等[18]研究發(fā)現(xiàn)自愿者進(jìn)行訓(xùn)練后肌纖維Ⅰ型、Ⅱ型橫截面積均顯著增加；Pilar等[19]研究顯示，12周高強(qiáng)度間歇速度訓(xùn)練后大鼠股直?、?、ⅡA、ⅡX纖維的相對(duì)橫截面積顯著增大。同時(shí)這種變化與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練強(qiáng)度、肌纖維類(lèi)型有關(guān)。本研究中大鼠肌四頭肌II型肌纖維、比目魚(yú)肌I型肌纖維選擇性肥大；Hostler等[20]研究顯示，18周大強(qiáng)度遞增負(fù)荷訓(xùn)練可使肌纖維適應(yīng)性肥大，同時(shí)在肌纖維類(lèi)型比例上可使快肌纖維向慢肌纖維轉(zhuǎn)化。

肌纖維轉(zhuǎn)化不是從一個(gè)極端快速(快肌纖維)跨越到另一個(gè)極端(慢肌纖維)，而是在分子水平中逐級(jí)過(guò)渡轉(zhuǎn)化的，即肌原纖維蛋白亞型的轉(zhuǎn)變。根據(jù)本研究中MHC亞型百分比的變化，可推測(cè)中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)股四頭肌MHC亞型IIb向I、IIa轉(zhuǎn)化，比目魚(yú)肌MHC亞型IIa、IIb向I轉(zhuǎn)化；而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)股四頭肌MHC亞型IIa、IIb向IIx轉(zhuǎn)化，比目魚(yú)肌MHC亞型IIx向I轉(zhuǎn)化。與大部分學(xué)者研究結(jié)果相似，Bruton[21]研究發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練可以引起骨骼肌纖維MHC亞型Ⅱx向Ⅱa轉(zhuǎn)變，MHCⅠ表達(dá)增加。逄金柱等[22]研究發(fā)現(xiàn)耐力訓(xùn)練后，股四頭肌MHC亞型IIx、IIa基因表達(dá)顯著增加，但快型MHCIIb和慢型MHCI基因表達(dá)沒(méi)有發(fā)生顯著變化。與前人研究也存在一定的差異，張宇[23]等研究發(fā)現(xiàn)小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可引起，即由快型向慢型變化；而中、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可引起MHC亞型肌纖維向I、IIa、向IIx、Ⅱb方向變化，即由慢型向快型變化。究其原因可能與實(shí)驗(yàn)采取的運(yùn)動(dòng)方案有關(guān)，本文中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為坡度5°，速度18 m/min，而張宇研究中小強(qiáng)度為19 m/min；本研究大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)為坡度10°，速度26.8 m/min，而張宇研究中等強(qiáng)度為26 m/min。由此可推斷依據(jù)丁樹(shù)哲[10]運(yùn)動(dòng)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，大、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)有誘導(dǎo)骨骼肌MHC亞型發(fā)生快型向慢型轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。

CaN在骨骼肌細(xì)胞培養(yǎng)中有選擇性的上調(diào)慢肌纖維啟動(dòng)子表達(dá)，以及可誘導(dǎo)骨骼肌纖維由慢向快轉(zhuǎn)化[23]。本研究可推測(cè)：中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以激活CaN活性，引起NFATc1蛋白表達(dá)增加；伴隨著運(yùn)動(dòng)引起的骨骼肌快型MHC向慢型MHC轉(zhuǎn)化過(guò)程中，CaN同樣發(fā)生了相應(yīng)的變化，CaN信號(hào)途徑與運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的骨骼肌纖維類(lèi)型轉(zhuǎn)化確實(shí)存在一定的關(guān)聯(lián)。Delling等[24]通過(guò)成肌細(xì)胞培養(yǎng)研究證實(shí)鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶信號(hào)途徑參與骨骼肌MHCI型的分化與表達(dá)，且對(duì)促進(jìn)骨骼肌MHCII型向MHCI型轉(zhuǎn)化具有明顯作用。CaN可以刺激MHCI基因啟動(dòng)子和MHCI肌纖維分化[25]。有研究表明NFAT可做為神經(jīng)活動(dòng)的感受器，可對(duì)慢型小α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元活動(dòng)有選擇性的應(yīng)答[25]；NFAT在心肌、骨骼細(xì)胞分化與肥大中均有較大的作用，在骨骼肌纖維類(lèi)型分化NFAT作用主要是基于NFATc1[26]。由此可提示CaN/NFATc1信號(hào)對(duì)骨骼肌細(xì)胞分化及運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)肌纖維轉(zhuǎn)化具有重要生理學(xué)作用，主要角色為促進(jìn)慢肌生長(zhǎng)、修復(fù)，抑制快肌MHC基因表達(dá)等。

[1] 于 亮， 陳曉萍， 王瑞元. 4周紅景天、紅景天苷灌胃對(duì)小鼠骨骼肌纖維類(lèi)型的影響及機(jī)制[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014, 37(6): 54-58.

[2] 于 亮, 陳曉萍, 王瑞元. 骨骼肌纖維類(lèi)型轉(zhuǎn)化的分子調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2014, 5(33): 470-475.

[3] Zhang MY, Zhang WJ, Medler S. The continuum of hybrid IIX/IIB fibers in normal mouse muscles：MHC isoform proportions and spatial distribution within single fibers[J].AmJPhysiolRegulIntegrCompPhysiol, 2010, 299(6): R1582-1591.

[4] 魏安奎, 危小焰, 史仍飛, 等. 振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌最大力量和肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2009, 28(1): 83-84.

[5] 滿(mǎn)維祥. 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌肌纖維類(lèi)型的影響[D]. 長(zhǎng)沙， 湖南師范大學(xué)： 2010.

[6] Daou N, Lecolle S, Lefebvre S,etal. A new role for the calcineurin/NFAT pathway in neonatal myosin heavy chain expression via the NFATc2/MyoD complex during mouse myogenesis[J].Development, 2013, 140(24): 4914-4925.

[7] 袁 媛, 劉月光, 史新娥, 等. 調(diào)控骨骼肌纖維類(lèi)型轉(zhuǎn)化的信號(hào)通路[J]. 中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào), 2010, 26(9): 796-801.

[8] Bassel-Duby R, Olson ENEN. Signaling pathways in skeletal muscle remodeling[J].AnnuRevBiochem, 2006, 75: 19 -37.

[9] Bedford TG, Tipton CM, Wilson NC ,etal. Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures[J].ApplPhysiol, 1979, 47(6): 1278-1283.

[10]丁樹(shù)哲, 陳彩珍, 漆正堂， 等. 不同強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌p53 和細(xì)胞色素氧化酶I亞基基因和蛋白表達(dá)的影響[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 27(4): 454-457.

[11]任昭君. 不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌自由基的影響[J]. 中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志, 2006, 22(3): 367-368.

[12]張 宇, 滿(mǎn)維祥, 湯長(zhǎng)發(fā). 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠比目魚(yú)肌肌纖維類(lèi)型與MHC 亞型的影響[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 8(34): 48-53.

[13]何忠效, 張樹(shù)政. 電泳[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999： 5-186.

[14]李江華, 鄧樹(shù)勛, 湯長(zhǎng)發(fā). 運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的大鼠腓腸肌細(xì)胞凋亡與肌纖維類(lèi)型百分比構(gòu)成關(guān)系的研究[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 3(27): 344-347.

[15]Talmadge RJ, Roy RR.Electro pho reticseparatio n of rat skeletal muscle my osin heavy-chain isoforms[J].JApplPhysiol, 1993, 75(11): 2337-2340.

[16]廖八根, 徐 勇, 薛耀明. 鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶在耐力運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌纖維類(lèi)型和大小轉(zhuǎn)變中的作用[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 27(5): 551-555.

[17]宋衛(wèi)紅， 湯長(zhǎng)發(fā)， 劉文鋒. 離心運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡和增殖的影響[J]. 中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志， 2013, 29(1)： 86-90.

[18]Gjφvaag TF, Dahl HA.DahlEVect of training with diVerent intensities and volumes on muscle Wbre enzyme activity and cross sectional area in the m. triceps Brachii[J].EurJApplPhysiol, 2008, 103(4): 399-409.

[19]Diaz-Herrera P, García-Castellano JM, Torres A,etal. Effect of high-intensity running in rectus femoris muscle fiber in rats[J].JOrthopRes, 2001, 19(2): 229-232.

[20]Hostler D, Schwirian CI, Campos G,etal. Skeletal muscle adaptations in elastic resistance-trained young men and women[J].EurJApplPhysiol, 2011, 86(2): 112-118.

[21]Bruton A.Muscle plasticity: Response to training and detraining[J].Physiotherapy, 2012, 88(7): 398-408.

[22]逄金柱, 王瑞元. 2周耐力訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白重鏈基因表達(dá)的影響[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2005, 24(4): 415-418.

[23]Chin ER, Olson EN, Richardson JA,etal. A calcineurin-dependent transcript-tional pathway controls skeletal muscle fiber type[J].GenesDev, 1998, 12(16): 2499-2509.

[24]Delling U, Tureckova J, Lim HW,etal. A calcineurin-NFATc3-dependent pathway regulates skeletal muscle differentiation and slow myosin heavy-chain expression[J].MolCellBiol, 2015， 20(17): 6600-6611.

[25]Swoap SJ, Hunter RB, Stevenson EJ,etal. The calcineurin-NFAT pathway and muscle fiber-type gene expression[J].AmJPhysiolCellPhysiol, 2014, 279(4): C915-924.

[26]李范玲. 運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌纖維類(lèi)型的影響以及CaN/NFAT信號(hào)機(jī)制初步研究[D]. 長(zhǎng)沙： 湖南師范大學(xué), 2011.

TheeffectofdifferentintensityexerciseonskeletalmusclefiberMHCsubtypetransformationandCaN/NFATc1signalingpathways

YIN Li-qin1, 3， LI Fan-ling2+， TANG Chang-fa1△， TAO Xia4， LIU Wen-feng1， HUANG Hong-bo1， DENG Yong1， TANG Lin1

(1. Physical Education， Hunan Norma University Changsha 410012; 2. People's Hospital of Hunan Province， Changsha 410005; 3. Physical Education， Hunan University of Technology, Zhuzhou 412008; 4. Hunan University of Commerce Sports Department， Changsha 410018, China)

Objective: To study the effect of different intensity exercise on skeletal muscle fiber myosin heavy chain(MHC) subtype transformation and CaN/NFATc1 signaling pathways.MethodsTwenty-four Male SD rats (2-month old) were randomly divided into normal control group (NC), moderate intensity exercise group (ME, grade 5°, speed 18 m/min), heavy intensity exercise group (HE, grade 10°, 26.8 m/min). The rats in exercise groups were treated with treadmill training for eight weeks. The type I and type II muscle fibers were determined by ATPase staining method. MHC subtype was separated by SDS-PAGE. The activity of CaN was determined by colorimetric method. The content of NFATc1 protein in skeletal muscle was detected by immune imprinting technology.Results①Skeletal muscle fiber density changes: the type I and II fiber number density of quadriceps in ME group were increased significantly (P<0.05), but in HE group, only the type II fiber surface density was increased significantly (P<0.05). The type I fiber number density of soleus in ME and HE group was increased significantly (P<0.05). ②The changes of fibers MHC subtype percentage in skeletal muscle: the percentages of MHC I and type IIa of quadriceps in ME group were increased (P<0.05), while the percentage of MHC IIb was decrease (P<0.05). The percentage of MHC I in soleus was increased, while the percentages of MHCIIa and IIb were decreased. ③The activity of CaN and the content of NFATc1 protein in ME group were increased significantly (P<0.05).ConclusionThe heavy and moderate intensity exercise may induce skeletal muscle MHC type transforming from fast to slow. At the same time, the activity of CaN and the expression of NFATc1 protein are increased accompanying the changes of skeletal muscle fibers subtype.

calcineurin； myosin heavy chain； nfat； heavy、moderate intensity exercise； rat

G804.2

A

1000-6834(2017)04-360-05

湖南省自然科學(xué)基金資助(14JJ7035)；湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目課題資助(CX2014B229)

2016-06-03

2016-12-05

△

Tel: 0731-88713700； E-mail: Tangchangfa@sina.com；+： 并列第一作者

10.12047/j.cjap.5462.2017.087