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目的:
本研究探讨4周有氧运动对大鼠心房肌蛋白质组差异表达的影响,筛选出心房肌中与有氧运动适应密切相关的目标蛋白质点,并对部分目标蛋白质点的mRNA表达水平进行研究,为深入研究长期规律的有氧运动促进心脏健康;为全民健身运动及慢性心血管疾病的运动康复研究提供新的思路及理论依据与实验基础。
方法:
20只SD雄性大鼠按体重和运动能力随机配对分为运动组和对照组(n=10)。采用跑台运动的方式,适应性训练后,复制24m·min-1×40min运动强度负荷持续训练4周的有氧运动实验动物模型(负荷强度相当于60~70%VO2max)。最后一次训练后6小时,运动与对照组的大鼠同时麻醉处死,提取心房肌组织的全蛋白,采用双向凝胶电泳技术对蛋白质进行分离,运用BioPDquest图像分析软件对2-DE图谱进行分析,并应用串联飞行时间质谱仪对其中表达量变化上调5倍以上及下调至1/5以下的13个目标蛋白质点进行质谱鉴定,用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)技术检测对7个目标蛋白质的基因表达水平检测。
结果:
①经4周有氧运动后,与对照组相比,大鼠的心脏重量的百分率增加了1.7%,心重指数增加了32%(P<0.05);②在2-DE电泳图谱上运动组检测到蛋白质点370±35个,安静对照组检测到422±7个,运动后差异表达的蛋白质点共有53个,未见新增或缺失的蛋白质点,其中表达量上调5倍以上的点有5个,下调5倍的点8个,对筛选出的13个蛋白质点进行质谱分析,成功鉴定出11种蛋白质和一个分子量为54KDa的未知蛋白,如丙酮酸脱氢酶Elαl、甲基丙二酸半醛脱氢酶[酰基]、丝裂素活化蛋白激酶3。③RT-PCR检测结果:运动组大鼠心房肌中甲基丙二酸半醛脱氢酶、细胞质苹果酸脱氢酶的mRNA相对净光密度值低于对照组(P<0.05);线粒体二氢硫辛酸脱氢酶、谷胱甘肽合成酶、线粒体乌头酸水合酶、蛋白质二硫键异构酶A3的mRNA相对净光密度值低于对照组(P>0.05);异戊烯辅酶A脱氢酶mRNA相对净光密度值高于对照组(P>0.05)。
结论:
(1)经过4周有氧运动后,大鼠心房肌蛋白质组差异表达显著,包括蛋白质点数目的差异变化和蛋白质点表达强度的大幅度上调或下调。(2)质谱鉴定出来的丙酮酸脱氢酶Elαl、线粒体乌头酸水合酶等目标蛋白的上调与提高心肌细胞能量代谢水平有关。丝裂素活性蛋白激酶3的上调与促使心肌细胞肥大增殖有关,表明中等强度有氧运动也能像大强度运动一样,导致运动心脏重塑,改善心脏的收缩泵血功能。(3)发现了在运动医学研究领域尚未涉足的甲基丙二酸半醛脱氢酶[酰基],可能与运动过程中心肌细胞的能量代谢有关,深入其研究将为运动心脏的研究带来新的内容。(4)4周有氧运动后心房肌中大多数目标蛋白质的表达可能不受其基因转录水平的调控。