过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1与骨骼肌的适应性机制

背景:肌肉收缩活性的增加可诱导多种信号分子转录,并通过专有的信号通路激活细胞核内大量基因的表达。目的:综述过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1与骨骼肌的适应机制相关方面的研究。方法:以PGC1,skeletal muscle,exercise,adaptations为检索词,检索Pubmed数据库(1995/2009-01)。文献检索语种限制为英文。纳入PGC1与运动性骨骼肌适应的相关内容。排除重复性研究。以PGC1与线粒体的氧化代谢,以及运动诱导PGC1s变化与骨骼肌适应为评价指标。结果与结论:计算机初检得到57篇文献,根据纳入排除标准,对34篇进行分析。长期的耐力训练可诱导骨骼肌发生可塑性变化,包括线粒体的生物合成、肌纤维类型的改变和毛细血管密度的增加。转录因子高度依赖共激活分子从转录水平调控这些运动诱导生理性适应过程。这些转录因子的目标基因大部分涉及到线粒体的生物合成和细胞的新陈代谢,其转录调控方式可能为了解运动性能量变化特征的信号通路与线粒体生物合成及其功能之间的关系提供基本框架。提示过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子1α蛋白自身转录后,存在多种蛋白修饰,与多种生物学过程密切相关,可能在运动诱导骨骼肌的适应机制方面起着重要作用。     

过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂对二氧化硅致成纤维细胞纤维连接蛋白表达的影响

背景:过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂对转化生长因子β1致矽肺肺间质纤维化作用的影响及机制尚不明确,罕见报道。 目的：观察过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂对转化生长因子β1致矽肺肺纤维化作用的影响。 方法：200 mg/L SiO₂刺激SD大鼠肺泡巨噬细胞培养上清液作用于中国仓鼠肺成纤维细胞株(CHL)建立矽肺纤维化的体外细胞模型。RT-PCR检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ配体15d-PGJ2及其激动剂曲格列酮和齐格列酮对转化生长因子β1诱导CHL的纤维连接蛋白mRNA表达的影响。利用Western印迹技术观察过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂对转化生长因子β1诱导CHL的纤维连接蛋白表达的影响。 结果与结论：①转化生长因子β1 mRNA表达呈一定范围内的剂量(0~5 μg/L)和时间(0~24 h)依赖效应。②过氧化物酶体增殖物激活受体γ配体及激动剂降低了纤维连接蛋白mRNA和蛋白的表达。结果提示过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂可以抑制转化生长因子β1诱导的SiO2致肺成纤维细胞纤维连接蛋白合成,具有抗SiO₂所致肺间质纤维化的潜在作用。     

紫外激光辐射区肝组织β连环蛋白及过氧化物酶体增殖物激活受体γ蛋白的表达

背景：研究表明经典的wnt信号途径可通过抑制成脂分化关键因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ而抑制细胞向脂肪细胞的分化。 目的：观察紫外光辐射肝组织致创后自然恢复期不同阶段β连环蛋白及过氧化物酶体增殖物激活受体γ的表达。 方法：将雄性SD大鼠随机分4组：激光致创组大鼠是以355 nm紫外激光辐射肝叶形成损伤区,器械致创对照组则以手术剪肝叶致创,假手术组仅做腹部切开及缝合,正常组大鼠仅实施正常喂养。 结果与结论：紫外激光可在肝组织形成边缘整齐的消融区并在周围形成可自然修复的有限致损区域。免疫组织化学图像平面测量表明紫外激光辐射后自然恢复1周大鼠肝组织中β连环蛋白表达低于各对照组(P < 0.01),而自然恢复表达β连环蛋白 辐射区周围组织表达高于正常(P < 0.01)。蛋白印迹结果显示辐射致创组辐射后自然同时过氧化物酶体增殖物激活受体γ蛋白2周 恢复高于1周恢复(P < 0.01),且恢复期肝组织中可同时表达过氧化物酶体增殖物激活受体γ 1及2。结果证实,辐射区旁组织自然恢复各阶段存在不同的β连环蛋白及过氧化物酶体增殖物激活受体γ表达调控,2周自然恢复后辐射区旁组织成脂进程得到加强。     

肌肉萎缩与过氧化体增殖活化受体γ辅助活化因子1α的关系

背景：过氧化体增殖活化受体γ辅助活化因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α,PGC-1α)能调节骨骼肌的功能,包括有：线粒体的生物发生、底物氧化和肌纤维类型等,最近还有研究发现PGC-1α能够预防肌肉的萎缩。 目的：总结并讨论PGC-1α与肌肉萎缩之间的关系。 方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI：2000/2010)和Medline数据库(2000/2010),关键词分别为“肌肉萎缩,PGC-1α,运动”和“muscle atrophy,PGC-1α,exercise”。共检索到56篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入22篇文章。从PGC-1α与肌肉萎缩、运动与PGC-1α共2个方面进行总结。 结果与结论：PGC-1α表达增强能提高线粒体功能、人体的运动能力、降低氧化应激和抑制肌肉萎缩特异性基因的表达。说明运动可通过调节PGC-1α的表达来干预肌肉萎缩。     

胰岛素抵抗小鼠脂肪组织肿瘤坏死因子α和脂联素mRNA表达与有氧运动的影响

背景：有研究表明有氧运动可通过调节脂肪组织过氧化物酶体激活物增殖受体γ及其相关脂肪因子进而影响胰岛素敏感性,但其影响结果及作用机制至今少有报道。 目的：观察有氧运动后,胰岛素抵抗C57BL/6小鼠脂肪组织过氧化物酶体激活物增殖受体γ、肿瘤坏死因子α和脂联素 mRNA及蛋白表达水平的变化,分析有氧运动对胰岛素抵抗小鼠影响的作用机制。 方法：C57BL /6 小鼠经高脂饮食喂养10周后建立胰岛素抵抗动物模型,建模后将小鼠随机分为安静组与运动组。运动组进行为期6周,75% VO2max强度跑台运动;安静组同等条件下饲养不运动。使用RT-PCR 和Western blot法检测两组脂肪组织过氧化物酶体激活物增殖受体γ,脂联素、肿瘤坏死因子α mRNA和蛋白表达。 结果与结论：6周有氧跑台运动对小鼠脂肪组织过氧化物酶体激活物增殖受体γ表达差异无显著性意义(P > 0.05),但可显著增加小鼠脂肪组织脂联素的表达(P< 0.01),降低肿瘤坏死因子α的表达(P < 0.05);并且可显著降低血液中三酰甘油、游离脂肪酸水平(P < 0.05, P < 0.01)。结果提示有氧运动可能通过调节过氧化物酶体激活物增殖受体γ相关脂肪因子-脂联素和肿瘤坏死因子α的表达来间接调节脂肪组织对胰岛素的敏感性。有氧运动可以显著增加机体组织对胰岛素的敏感性,从而改善C57BL/6 小鼠胰岛素抵抗的症状。     

过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂对大鼠脊髓损伤后细胞自噬的影响

背景：过氧化物酶体增殖物激活受体γ受体激动剂具有抗炎和抑制神经凋亡保护作用,能在一定程度上保护脊髓神经元,对脊髓损伤后细胞自噬应激调控等产生影响。 目的：观察过氧化物酶体增殖物激活受体γ对大鼠脊髓损伤后细胞自噬的影响。 方法：将60只SD大鼠分为3组,正常对照组仅做椎板切除,不损伤脊髓,腹腔注射生理盐水;其余大鼠以改良Allen法制作大鼠脊髓损伤模型,过氧化物酶体增殖物激活受体γ组腹腔注射罗格列酮;脊髓损伤组不做处理。损伤后1,3,7,       14 d为时间点并取材,对脊髓损伤区分别进行免疫组织化学法检测,并以Western Blot法检测Beclin 1/Bcl-2的表达变化,同时采用BBB评分方法观察神经功能恢复情况。 结果与结论：大鼠脊髓损伤后第3~14天,过氧化物酶体增殖物激活受体γ组BBB 评分显著高于脊髓损伤组(P < 0.05)。脊髓损伤组和过氧化物酶体增殖物激活受体γ组均见自噬相关阳性细胞表达,过氧化物酶体增殖物激活受体γ组细胞自噬程度相对降低,Beclin 1表达较脊髓损伤组降低(P < 0.05),Bcl-2表达较脊髓损伤组明显增加(P < 0.05),神经功能增强(P < 0.05)。提示过氧化物酶体增殖物激活受体γ激动剂在一定程度上降低大鼠脊髓损伤后细胞自噬,对细胞凋亡产生拮抗作用,并在一定程度上可促进神经功能的恢复。关键词：过氧化物酶体增殖物激活受体γ;脊髓损伤;自噬;大鼠;神经功能 缩略语注释：PPARγ：Peroxisome proliferator activated receptor,过氧化物酶体增殖物激活受体γ doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.15.026     

原代培养人单核细胞中过氧化物酶体增殖物激活受体γ表达与阿托伐他汀的干预

背景：阿托伐他汀作为过氧化酶体增殖体激活受体γ的激动剂,不仅可以调节脂质代谢,而且能够抑制炎症递质生产,减轻缺血性炎症损伤,但其具体作用机制尚不明确。 目的：观察原代培养的人单核细胞中阿托伐他汀对过氧化物酶增殖体激活受体的影响和抗炎作用。 方法：将原代培养的人单核细胞随机分为对照组,10,1,0.1 µmol/L阿托伐他汀组和抗过氧化酶体增殖体激活受体γ抗体组;预先被肿瘤坏死因子α激活的人单核细胞随机分为对照组,0.1,1,10 µmol/L阿托伐他汀组,分别和不同浓度的阿托伐他汀共同孵育24 h,通过电泳迁移率变化分析抗过氧化酶体增殖体激活受体γ蛋白的表达情况,通过酶联免疫吸附实验测定肿瘤坏死因子α、单核细胞趋化蛋白1、明胶酶B的水平,并且通过氧电极法测定细胞氧耗量。 结果与结论：在未被肿瘤坏死因子α激活的单核细胞中,阿托伐他汀可以呈浓度依赖性激活抗过氧化酶体增殖体激活受体γ,降低单核细胞趋化蛋白1、降低明胶酶B的水平,但对肿瘤坏死因子α的水平没有明显影响。而在预先被肿瘤坏死因子α激活的单核细胞中,阿托伐他汀使抗过氧化酶体增殖体激活受体γ上调的作用并不明显,但仍可浓度依赖性降低肿瘤坏死因子α、单核细胞趋化蛋白1 和明胶酶B的水平,同时阿托伐他汀呈浓度依赖性降低细胞氧耗量达41%。说明阿托伐他汀具有确切的抗炎效果,但这种作用并不完全依赖于过氧化物酶体增殖体激活受体γ途径。     

脐带来源间充质干细胞在成脂培养条件下骨形态发生蛋白2的表达

背景：脐带间充质干细胞在成脂培养条件下成脂相关信号因子过氧化物酶体增殖体激活受体γ的表达水平增高,同时成骨相关信号因子骨形态发生蛋白的表达水平也增高。 目的：检测成脂诱导条件下脐带间充质干细胞的过氧化物酶体增殖体激活受体γ及骨形态发生蛋白2的表达水平变化,并对结果进行初步探讨。 方法：取脐带来源的间充质干细胞,以成脂诱导体系对细胞进行诱导分化培养,倒置显微镜下观察细胞体外培养生长情况;油红O染色法观察成脂现象,茜素红及von kossa染色观察是否有沉淀形成;荧光定量PCR方法检测成脂相关因子过氧化物酶体增殖体激活受体γ及骨形态发生蛋白2的表达变化情况。 结果与结论：获得脐带来源间充质干细胞,并成功进行了成脂诱导分化。荧光定量PCR检测发现在成脂诱导条件下脐带间充质干细胞的过氧化物酶体增殖体激活受体γ和骨形态发生蛋白2的表达水平全都呈升高趋势,但是前者对分化方向的调控起主要作用。     

荧光定量聚合酶链反应检测GATA-1、GATA-2、过氧化物酶体增殖物激活受体γ和干细胞因子基因在再生障碍性贫血患者及正常人骨髓间充质干细胞中的表达

背景：GATA-1、GATA-2、过氧化物酶体增殖物激活受体γ和干细胞因子基因在骨髓造血及成脂调控机制中起重要作用。 目的：观察GATA-1、GATA-2、过氧化物酶体增殖物激活受体γ和干细胞因子基因在再生障碍性贫血患者及正常人间充质干细胞中的表达。 方法：收集6例再生障碍性贫血患者及6位正常人骨髓液各10 mL,Ficoll贴壁法分离培养骨髓单个核细胞,达70%~80%融合后扩增传代。取传至第3代的间充质干细胞,应用流式细胞仪进行鉴定。提取总RNA,比较各组基因与内参基因之间的差别。荧光定量聚合酶链反应检测GATA-1、GATA-2、过氧化物酶体增殖物激活受体γ和干细胞因子基因在再生障碍性贫血患者及正常人间充质干细胞中的表达量。 结果与结论：与正常人间充质干细胞相比,再生障碍性贫血患者间充质干细胞的GATA-2和干细胞因子基因表达量降低(P=0.012,0.039),过氧化物酶体增殖物激活受体γ基因表达量升高(P=0.035);两组GATA-1基因表达量差异无显著性意义。提示GATA-2、干细胞因子基因的异常表达可能影响AA患者骨髓微环境的造血调控作用;过氧化物酶体增殖物激活受体γ基因的异常表达可能解释再生障碍性贫血患者骨髓易成脂的原因。     

低氧复合运动对大鼠骨骼肌线粒体含量的影响

 目的：探讨低氧复合运动对线粒体含量的影响及线粒体生物合成和自噬在其中的作用。方法：雄性SD大鼠随机分为常氧对照（NC）组、常氧运动（NT）组、低氧对照（HC）组和低氧复合运动（HT）组。低氧干预为常压低氧帐篷,11.3%氧浓度持续暴露4周。运动干预为跑台训练（5°,15 m/min）,60 min/d,每周5 d,共4周。JC-1荧光探针检测线粒体膜电位;萤光素酶法检测线粒体ATP合成能力;Western blotting检测骨骼肌过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1（PGC-1α）、线粒体转录因子A（Tfam）、Bcl-2/腺病毒E1B 19kD相互作用蛋白3（Bnip3）、苄氯素1（beclin-1）、细胞色素C氧化酶亚基IV（COXIV）和电压依赖性阴离子通道1（VDAC-1）蛋白表达量。结果：HC组与NC组比较,线粒体膜电位、ATP合成能力及COXIV、VDAC-1、PGC-1α和Tfam蛋白表达显著降低（P<005或P<001）,Bnip3和beclin-1蛋白表达显著升高（P<005）。HT组与HC组比较,线粒体膜电位、ATP合成能力及COXIV、VDAC-1、PGC-1α、Tfam、Bnip3和beclin-1蛋白表达均显著升高（P<005或P<001）。结论：慢性低氧暴露提高了线粒体自噬但抑制了线粒体生物合成,导致线粒体含量减少。低氧复合运动促进低氧状态下骨骼肌线粒体自噬,并促进线粒体生物合成,从而提高线粒体含量及功能。     

内源性一氧化氮合酶抑制物上调4周运动大鼠骨骼肌收缩功能和线粒体生物合成

目的:观察内源性一氧化氮合酶(NOS)抑制物非对称性二甲基精氨酸(ADMA)及其信号通路在4周运动大鼠NO水平及骨骼肌收缩功能与线粒体生物合成中的调节作用。方法:建立4周运动大鼠模型,检测离体比目鱼肌对电刺激的单次、强直和疲劳收缩的最大张力;并检测骨骼肌中ATP和线粒体DNA含量以及过氧化物酶增殖体受体γ辅激活因子1α(PGC-1α)、核呼吸因子(NRF)mRNA的表达以反映线粒体生物合成及功能;用高效液相色谱测定血清ADMA浓度;用Western blot法检测骨骼肌中内源性ADMA生成酶PRMT1和ADMA代谢酶DDAH2种亚型以及NOS 3种亚型蛋白的表达;用比色法测定NOS活性及一氧化氮(NO)含量等。结果:与正常对照组相比,运动组大鼠比目鱼肌对电刺激诱导的各种收缩张力均明显增强,比目鱼肌ATP含量、线粒体DNA含量和PGC-1α、NRF mRNA增加显著(P0.01)。运动组大鼠比目鱼肌中构成型NOS(cNOS)的蛋白表达及其NOS活性明显上调(P0.01),而NO含量仅小幅增加(P0.05);同时,4周运动增加大鼠血清ADMA浓度,并伴有骨骼肌DDAH2表达下调。结论:短期耐力运动增强比目鱼肌单次收缩、强直收缩和抗疲劳收缩肌功能,其机制可能与过度增加的cNOS促使ADMA水平反馈性升高,从而维持骨骼肌NO低幅度增加,促进线粒体生物合成有关。     

Short-term sprint interval versus traditional endurance training: similar initial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance

Brief, intense exercise training may induce metabolic and performance adaptations comparable to traditional endurance training. However, no study has directly compared these diverse training strategies in a standardized manner. We therefore examined changes in exercise capacity and molecular and cellular adaptations in skeletal muscle after low volume sprint-interval training (SIT) and high volume endurance training (ET). Sixteen active men (21 ± 1 years,     ) were assigned to a SIT or ET group ( n = 8 each) and performed six training sessions over 14 days. Each session consisted of either four to six repeats of 30 s 'all out' cycling at ∼250%     with 4 min recovery (SIT) or 90–120 min continuous cycling at ∼65%     (ET). Training time commitment over 2 weeks was ∼2.5 h for SIT and ∼10.5 h for ET, and total training volume was ∼90% lower for SIT versus ET (∼630 versus ∼6500 kJ). Training decreased the time required to complete 50 and 750 kJ cycling time trials, with no difference between groups (main effects, P ≤ 0.05). Biopsy samples obtained before and after training revealed similar increases in muscle oxidative capacity, as reflected by the maximal activity of cytochrome c oxidase (COX) and COX subunits II and IV protein content (main effects, P ≤ 0.05), but COX II and IV mRNAs were unchanged. Training-induced increases in muscle buffering capacity and glycogen content were also similar between groups (main effects, P ≤ 0.05). Given the large difference in training volume, these data demonstrate that SIT is a time-efficient strategy to induce rapid adaptations in skeletal muscle and exercise performance that are comparable to ET in young active men.     

骨骼肌的运动适应机制

背景：骨骼肌运动适应机制的研究对提高运动成绩,预防和治疗一些代谢紊乱性疾病具有重要意义。 目的：探讨骨骼肌运动适应的机制。 方法：应用计算机检索PubMed数据库和中文期刊全文数据库2011-03前发表的相关文章,检索词分别为“skeletal muscle, exercise, adaptation, cytoskeleton, dystrophin”和“骨骼肌,运动,适应,骨架蛋白,肌营养不良蛋白”,共检索到56篇文献,纳入所述内容与骨骼肌运动适应机制相关的文献,排除重复性研究,保留31篇进行综述。 结果与结论：激烈的运动使肌肉结构和细胞代谢产生应激反应,包括肌肉损伤和氧化应激反应。高强度的离心运动可造成肌肉超微结构损伤,但运动性肌损伤后存在肌肉再重建反应。运动训练可促进健康的个体对一氧化氮系统产生各种各样的适应,通过各种机制增强骨骼肌的生物学有效性,这些适应性变化可有效增加运动能力,对心血管系统具有保护作用。目前,大多数人类骨骼肌运动适应机制还没有被发现。     

Resveratrol and/or exercise training counteract aging-associated decline of physical endurance in aged mice; targeting mitochondrial biogenesis and function

Mitochondrial dysfunction and decreased mitochondrial content are hallmarks of aging that leads to decreased physical endurance. Our aim was to explore the anti-aging effect of resveratrol (RSVT) supplementation, a polyphenol, and/or exercise training, started at an older age, on improving physical activity, therefore, help in frailty avoidance and promotion of healthy aging in elderly. Eighteen-month-old aged mice received RSVT (15 mg/kg/day) and/or exercise trained for 4 weeks showed significant longer time to exhaustion with decreased blood lactate and free fatty acids levels associated with improved oxidative stress evidenced by decreased gastrocnemius muscle lipid peroxidation and increased antioxidant enzymes activities, catalase and superoxide dismutase, when compared to aged mice control group. These changes were accompanied by over-expression of skeletal muscle peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1α (PGC-1α) mRNA, the master regulator of mitochondrial biogenesis, and increased muscle citrate synthase activity, a marker for mitochondrial function. These findings may provide evidence for improved physical endurance by RSVT supplementation or exercise training with better results of their combination, even at an older age, through increasing mitochondrial biogenesis and function. Increased muscle PGC-1α mRNA expression and citrate synthase enzyme activity in addition to improved aging-associated oxidative damage were among the mechanisms involved in this protection.     

Short-term endurance training does not alter the oxidative capacity of human subcutaneous adipose tissue

Endurance training results in adaptations that enhance regulation of energy storage and expenditure at rest and during exercise. While processes involved in skeletal muscle oxidative remodelling are well described, it is unknown whether oxidative capacity of human subcutaneous white adipose tissue (WAT) is modified by endurance training. Since human WAT retains rudimentary characteristics required for upregulation of oxidative function, we hypothesised that 10 days of intense endurance training would promote changes in WAT that favour an increase in oxidative capacity. Eleven untrained males (age 22 ± 1 years, body mass 81 ± 5 kg, peak oxygen uptake (VO_2peak) 3.7 ± 0.2 l/min) undertook a 10-day endurance training protocol. Subcutaneous adipose tissue biopsies were taken from the abdomen prior to and 1 day after completion of training and analysed for fatty acid oxidative capacity, citrate synthase activity, and mitochondrial content via electron microscopy and gene expression analyses. There was a reduction in whole-body rates of carbohydrate oxidation, and concomitant increases in fat oxidation rate measured during 20-min of submaximal cycling (70% of pre-training VO_2peak) and an increase in basal GLUT4 protein in skeletal muscle. Despite these training-induced adaptations, there were no changes in WAT of ex-vivo fat oxidation rate, maximal citrate synthase activity, mitochondrial volume or in selected genes involved in adipose tissue oxidative capacity. We conclude that 10 days training in previously untrained subjects results in adaptations in skeletal muscle but does not increase the oxidative capacity of WAT.     

PGC-1α过表达逆转OGD/R诱导的神经元线粒体功能降低和凋亡

目的:探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)基因过表达对氧糖剥夺/复氧(OGD/R)诱导的神经元线粒体功能及细胞凋亡的影响。方法:采用RT-PCR的方法从C57BL/6乳鼠大脑皮层获取PGC-1α的全基因序列,并克隆到真核表达载体p EGFP-N1上,经PCR初步鉴定后转染原代皮层神经元,Western blot鉴定PGC-1α的表达情况,成功构建PGC-1α真核表达载体p EGFP-N1-PGC-1α。分别将转染p EGFP-N1和p EGFP-N1-PGC-1α载体的皮层神经元进行OGD/R处理,分别采用Mito Tracker Red染色、流式细胞术、ATP代谢检测试剂盒和TUNEL细胞凋亡检测试剂盒检测线粒体质量分数、活性氧簇(ROS)和ATP生成、细胞凋亡以及caspase-3激活的变化。结果:PGC-1α过表达可抑制OGD/R诱导的神经元线粒体生成能力的降低和ROS的生成(P0.05),增强ATP的合成能力(P0.01),抑制神经元的凋亡(P0.01)并降低caspase-3的激活(P0.05)。结论:PGC-1α过表达可通过促进线粒体生成、抑制ROS的产生和维护线粒体功能而抑制OGD/R诱导的神经元凋亡。PGC-1α可以作为开发脑缺血再灌注损伤药物的靶标之一。