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研究目的:核因子E2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2p45-related factor 2,Nrf2)是调节机体氧化应激的关键核转录因子。在氧化应激的状态下,Nrf2可活化转位进入细胞核,识别并结合与抗氧化作用相关的特异DNA启动子序列,调节下游一系列抗氧化酶的表达,从而清除体内过多的自由基,维持体内氧化还原状态平衡。Nrf2可受到运动干预的影响,而长期有氧运动训练对Nrf2的作用和机制仍未完全明确,长期有氧运动训练能否通过Nrf2的作用进一步增强骨骼肌工作能力仍待于进一步探索。因此本研究采用Nrf2基因敲除小鼠进行有氧运动训练,探讨8周有氧运动训练对小鼠运动能力和骨骼肌内抗氧化系统的影响,以明确Nrf2在长期有氧运动干预对小鼠运动能力和抗氧化系统的作用机制。研究方法:采用8周龄Nrf2敲除鼠20只,以及同周龄野生型小鼠20只作为对照组,Nrf2敲除鼠和野生鼠均分别随机分为安静组和运动训练组,每组10只,即野生安静组(WC)、野生运动组(WE)、敲除安静组(KC)和敲除运动组(KE)。运动组动物首先在标准小动物跑台上进行1周适应性跑台运动训练,运动方案为:坡度0°,跑速12m/min,持续时间15 min/天,运动频率5天/周。在完成适应性训练后进行8周有氧运动训练,正式训练方案为:坡度0°,12m/min,60min/天,5天/周,共持续8周。训练8周后采用递增负荷强度跑台运动测定小鼠运动能力。测试方案为:起始速度为10m/min,持续5min,然后跑速每3min增加3m/min直至力竭。记录小鼠达到力竭的跑速、时间和距离。力竭的判断标准为小鼠不能维持跑速,且电刺激10s后仍不能坚持。在最后一次运动48h后,所有小鼠脱颈椎处死,取两侧腿部骨骼肌,采用荧光比色法测定细胞ROS水平,RT-PCR法检测Nrf2、过氧化氢酶(CAT)、醌氧化还原酶(NQO1)和血红素加氧酶(HO-1)m RNA表达;Westernblot法测定骨骼肌Nrf2、CAT、NQO1和HO-1蛋白表达。使用SPSS17.0统计软件进行统计学处理,数据采用平均值±标准误(Mean±SE)的形式显示,采用双因素方差分析方法,对干预方式(安静和运动训练)和不同基因型的主效应以及两因素的交互作用进行分析。如果无主效应,同种干预方式或同种基因型组间采用独立样本T检验。研究结果:(1)WE组终止跑速、达到力竭时间和运动距离均显著高于WC组,KE组的终止跑速、达到力竭时间和运动距离显著高于KC组,而KE组和WE组间无显著性差异,由此说明有氧运动训练增强了小鼠运动能力,但是Nrf2在这一过程中的作用不明显;(2)与WC组相比,KC组ROS无显著变化,Nrf2敲除并未引起小鼠骨骼肌ROS水平升高;与WE组相比,KE组ROS水平显著下降,8周有氧运动训练后野生鼠ROS高于Nrf2敲除鼠,但是同种基因型鼠运动组与安静组相比,ROS水平均无显著性差异;(3)KC组小鼠Nrf2m RNA显著低于WC组,且KE组显著低于WE组,而与WC组相比,WE组Nrf2m RNA显著增加,但KE组与KC组无显著性差异;KC组小鼠NQO1m RNA显著低于WC组,且KE组显著低于WE组,与WC组相比,WE组NQO1m RNA显著增加,而KE组与KC组无显著性差异;KC组HO-1m RNA表达与WC组无显著性差异,但KE组显著低于WE组,与各自安静组相比,WE组显著高于WC组,而KE组与KC组无显著性差异;KC组CAT mRNA表达较WC组显著性减少,且KE组显著低于WE组,但与各自安静组相比,WE组与WC组表达无显著性差异,KE组与KC组同样无显著性变化;(4)与WC组相比,KC组Nrf2表达显著降低,且KE组较WE组表达显著减少,同种基因型鼠运动组与安静组无显著性差异;KC组NQO1蛋白表达与WC组无显著性差异,而KE组显著低于WE组,而同种基因型鼠运动组与安静组无显著性差异;KC组HO-1蛋白表达与WC组无显著性差异,而KE组显著低于WE组,且同种基因型鼠运动组与安静组无显著性差异;CAT蛋白表达同样表现出KE组显著低于WE组,而KC组与WC组无显著性差异,且同种基因型鼠运动组与安静组无显著性差异。研究结论:8周有氧运动通过Nrf2促进骨骼肌抗氧化酶的表达。8周有氧运动训练可增强小鼠运动能力,但是这一效应并不依赖Nrf2发挥作用。