急性运动中线粒体能量转换调节的生物力能学分析:ROS和UCP3的作用

目的:研究1次耐力性运动过程中,骨骼肌线粒体ROS生成与UCP3表达与线粒体生物力能学改变的关系,及其在线粒体能量转换调控中的作用。方法:建立SD大鼠3级递增负荷跑台运动实验模型,分别以安静态、运动45min、90min、120min和150min时为实验观察点(time course),测定骨骼肌线粒体ROS生成,膜电位水平,态4呼吸速率,ATP合成速率,线粒体解偶联蛋白3(UCP-3)mRNA及其蛋白表达。结果:运动过程中ROS生成呈先升高后下降的变化趋势,运动120min时达峰值,其中运动45min、90min、120min和150min时ROS生成均较安静时显著升高(P<0·05,P<0·001,P<0·001和P<0·01),运动150min时ROS生成较120min时显著下降(P<0·001)。态4呼吸速率亦呈先升高后下降的并行性变化趋势,其中运动90和120min时较安静时显著增加(P<0·01和P<0·001),并于120min时达到峰值,150min时较120min时显著降低(P<0·001)。各实验观察点大鼠线粒体膜电位无显著差异(P>0·05)。ATP合成速率于运动45min时增加随后减小,150min时较45min时显著减小。UCP3mRNA和蛋白表达水平总体呈升高趋势,其中UCP3mRNA表达在运动至90min、120min及150min时均较安静时显著升高(P<0·001,P<0·01和P<0·01),其蛋白表达水平升高相对滞后一个时间段,在运动至120min及150min时较安静时显著升高(均P<0·001)。结论:一次性耐力运动初期ROS大量产生这一过程使线粒体膜维持适宜的跨膜电位,线粒体ATP合成速率降低是ROS线粒体能量转换过程调节线粒体功能的初始环节。随着ROS大量生成,其可能通过“ROS-质子漏”和“ROS-UCP3-质子漏”两条途径在运动中线粒体能量转换的精确调控中起“分子开关”作用,并作为始动因素参与了呼吸链电子传递与能量转换的能量分配的反馈调节,调控ATP生成。     

"解偶联蛋白库"参与急性运动中骨骼肌线粒体解偶联蛋白3的迅速表达

目的研究急性运动中和运动后,骨骼肌线粒体活性氧(ROS)生成与解偶联蛋白3(UCP3)表达的相互关系,探讨骨骼肌胞浆中解偶联蛋白库的作用.方法采用修正的SD大鼠三级递增负荷跑台运动模型,分别选取安静态、运动45、90、120、150min和运动后3、6、12、24h为实验观察点(time course),荧光法测定骨骼肌线粒体ROS生成;荧光定量PCR测定UCP3 mRNA;蛋白印迹法测定骨骼肌和线粒体UCP3蛋白表达;免疫荧光分析检测骨骼肌线粒体外是否存在UCP3蛋白.结果(1)急性运动中及运动后UCP3 mRNA含量和线粒体UCP3蛋白水平均呈先上升后下降的变化趋势UCP3 mRNA含量在运动45min时显著高于安静态(P＜0.01),并持续增高到150min时.虽然在运动后明显下降,但仍显著高于安静态(P＜0.05);线粒体UCP3蛋白含量在运动120min和150min时显著高于安静态(P＜0.001),而骨骼肌UCP3蛋白含量各时间点均未见显著性差异(P＞0.05);(2)免疫荧光分析显示,安静态胞浆内存在大量UCP3蛋白,运动120分钟时明显减少;(3)急性运动中及运动后骨骼肌线粒体ROS生成呈先上升后下降的变化趋势运动45min开始显著升高(P＜0.05),并持续升高至运动120min(P＜0.001),150min时有所下降,但仍显著高于安静态(P＜0.01);运动后3、6、12、24hROS生成均高于安静态,12、24h显著高于安静态(P＜0.05).结论骨骼肌细胞胞浆内存在"UCP3蛋白库",可在运动应激条件下快速动员装载入线粒体,发挥运动抗氧化的快速应答效应.     

运动时游离脂肪酸对解偶联蛋白3表达的影响

目的研究急性长时间运动时血浆游离脂肪酸(FFA)对骨骼肌线粒体解偶联蛋白3(UCP3)表达的影响。方法雄性SD大鼠30只随机分成安静对照组(RC),脂解抑制剂(烟酸)运动组(NE)和安慰剂运动组(PE)。后两组进行时间为150 min的递增负荷跑台运动,观察运动前后血浆FFA、UCP3 mRNA及骨骼肌和线粒体UCP3蛋白表达的变化。结果 PE组和NE组血浆FFA、UCP3 mRNA及骨骼肌和线粒体UCP3蛋白均显著高于RC组;NE组血浆FFA、UCP3mRNA低于PE组(FFA:0.49±0.05 vs 0.67±0.07 mmol/L,(F=153.850),P﹤0.05;UCP3 mRNA:5.49±0.71 vs9.60±1.15,(F=79.877),P﹤0.01),但骨骼肌和线粒体UCP3蛋白与PE组差异无统计学意义(骨骼肌UCP3:1.31±0.12 vs 1.38±0.16,(F=20.844),P﹥0.05;线粒体UCP3:1.45±0.17 vs 1.42±0.15,(F=47.882),P﹥0.05)。结论 FFA可能参与了急性长时间运动时骨骼肌线粒体UCP3的表达上调。     

服用壳聚糖对运动员免疫系统的影响

分别采用定量负荷前一次大剂量和长期小剂量方式，观察口服壳聚糖对运动员免疫系统的影响。结果表明：（１）定量负荷前一次大剂量服用壳聚糖，对红细胞免疫粘附功能无明显影响。（２）长期小剂量服用壳聚糖，红细胞Ｃ３ｂ受体免疫粘附功能降低，而免疫复合物的粘附功能增强。（３）服用壳聚 糖后安静状态下自然杀伤细胞活性缓慢增强。（４）服用壳聚糖对血清免疫球蛋白（ＩｇＧ、ＩｇＡ和ＩｇＭ）含量无明显影响。