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研究目的:
运动中骨骼肌的铁代谢调控机制尚不明确,有研究表明一氧化氮(NO)参与细胞的铁代谢,但目前尚缺乏直接的证据说明运动中NO对骨骼肌细胞铁代谢的调控机制,本研究通过应用L-NAME,研究NO对游泳训练大鼠骨骼肌铁代谢的影响,观察大鼠游泳训练后骨骼肌非血红素铁(NHI)、NO水平、骨骼肌铁相关蛋白的变化及其相互关系,为运动后机体适应性变化机制和运动中NO对骨骼肌铁代谢调节机制提供了依据。
研究方法:
健康雌性断乳SD大鼠随机分为静息组(SED)、运动组(EXE)、静息+NOS抑制组(SED-LNAME)、运动+NOS抑制组(EXE-LNAME)。运动组和运动+NOS抑制组大鼠在水深50cm的玻璃游泳池内游泳,游泳5d/w(休息2d),1次/d,每次游泳持续时间为:第1w30min,第2w60min,第3w开始固定为120min。SED除游泳运动以外,其余处理与EXE相同;静息+NOS抑制组和运动+NOS抑制组均以灌胃的方式给予一氧化氮合酶拮抗剂(L-NG-nitro-arginine methyl ester,LNAME,1mg/ml)的蒸馏水,大鼠饲料为AIN-93标准饲料,由南通特洛菲饲料科技有限公司提供。L-NG-硝基精氨酸甲酯(L-NAME)购于Sigma公司。游泳运动3个月后,取大鼠股四头肌,测定其NHI、NO水平及氧化(MDA)与抗氧化(SOD、TAOC)指标;应用Western blot检测DMT1-IRE、DMT1-nonIRE、TfR1、FP1蛋白表达水平的变化。
研究结果:
(1)NHI含量:与静息组比较,运动组NHI含量显著升高(P<0.01);应用L-NAME后,静息+NOS抑制组与静息组较之,无显著性差异;运动+NOS抑制组与运动组比较,NHI含量降低(P<0.05)。
(2)NO含量:与静息组比较,运动组NO含量显著升高(P<0.01);应用L-NAME后,静息+NOS抑制组与静息组较之,无显著性差异;运动+NOS抑制组与运动组比较,NO含量降低(P<0.05)。
(3)铁代谢相关蛋白:与静息组比较,运动组DMT1-nonIRE蛋白表达水平无显著性差异,DMT1-IRE水平(P<0.01)、TfR1水平(P<0.01)显著升高、FP1水平(P<0.05)降低;静息+NOS抑制组与静息组较之,DMT1-nonIRE、DMT1-IRE、TfR、FP1水平都无显著性差异;运动+NOS抑制组与运动组比较,DMT1-nonIRE蛋白表达水平无显著性差异,DMT1-IRE水平(P<0.05)降低、TfR1水平(P<0.01)显著降低、FP1水平(P<0.01)显著升高。
(4)氧化与抗氧化:与静息组比较,运动组MDA水平无显著性差异,SOD水平(P<0.05)、TAOC水平(P<0.01)升高;静息+NOS抑制组与静息组较之,无显著性差异;运动+NOS抑制组与运动组比较,MDA水平升高(P<0.05),SOD水平(P<0.05)、TAOC水平(P<0.05)降低。
研究结论:
运动后,大鼠股四头肌NO水平增加,抗氧化能力增强,股四头肌细胞膜上的TfR1和DMT1-IRE表达增加、向细胞外释放铁的FP1表达降低,导致肌细胞内贮铁增加,使NHI含量升高,且NO含量与肌细胞铁含量有显著的相关性,保证机体内Hb和Mb的合成,线粒体电子传递链中细胞色素氧化酶的组成等,满足运动中骨骼肌细胞对氧气的需求及线粒体产生足够的ATP,保证机体运动所需的能量。本研究更进一步阐明了运动中NO对骨骼肌铁代谢的调节作用,使机体对运动产生生理适应。