MCU在运动预处理对大强度运动心肌线粒体钙代谢影响中的作用

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目的:观察运动预处理对大鼠大强度运动后心肌线粒体钙代谢的影响,探讨线粒体钙单向转运体(mitochondrial calcium uniporter,MCU)在运动预处理改善运动所致心肌线粒体钙代谢紊乱中的作用。方法:8周龄雄性SD大鼠32只,适应性喂养一周后,随机分为空白对照组(C组,n=8)、一次性大强度运动组(EE组,n=8)、运动预处理+一次性大强度运动组(EP组,n=8)、MCU抑制剂+一次性大强度运动组(Y组,n=8)。EP组进行4周跑台运动预处理(0°、30m/min、1h/d、5d/w),此期C组、EE组和Y组不予处理。4周后EE组、EP组进行一次性大强度运动(0°、30m/mim)至力竭,Y组腹腔注射MCU抑制剂后进行一次性大强度运动(0°、30m/mim)至力竭,即刻取材。HE染色观察心肌显微结构变化,通过Westernblot方法测定各组大鼠心肌MCU、MICU1的蛋白表达,定磷法检测Ca2+-ATP酶活性,利用比色法测定线粒体和胞浆Ca2+离子含量。结果:(1)与C组相比,EE组和Y组MCU蛋白表达显著升高(P<0.05);EP组有所升高,但无统计学差异(P>0.05);与EE组相比,EP组和Y组有所降低,但无统计学差异(P>0.05)。(2)与C组相比,EE组和EP组MICU1蛋白表达略有下降,Y组表达升高。但均无统计学差异(P>0.05);与EE组相比,EP组有所下降,Y组有所升高,但无统计学差异(P>0.05)。(3)与C组相比,EE组的心肌线粒体中Ca2+浓度升高,EP组和Y组则显著低于C组(P<0.05);EP组与Y组均低于EE组,但无统计学差异(P>0.05)。(4)与C组相比,EE组的心肌胞浆中Ca2+浓度略有下降,但无统计学差异(P>0.05),EP组和Y组则显著高于C组;与EE组相比,EP组和Y组显著增高(P<0.05、P<0.01)。(5)与C组相比,三组大鼠心肌Ca2+-ATP酶活性均略有下降,但差异不具有显著性(P>0.05)。结论:一次性大强度运动可造成心肌损伤,其中心肌线粒体功能受损,引起线粒体钙超载,运动预处理作为一种缺血预适应手段,可以对心肌产生一定的保护作用。运动预处理可以减轻一次性大强度运动所造成的心肌线粒体钙超载,其机制可能与运动预处理降低了MCU将Ca2+由胞浆转运至线粒体有关,抑制MCU蛋白活性后运动,出现与运动预处理相似结果亦支持这一可能机制。
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