不同训练方式对大鼠骨骼肌纤维类型转化和CaMK Ⅱ/MEF2传导途径的影响

Effects of training methods on conversion of rat skeletal muscle fiber types and CaMK Ⅱ/MEF2 signaling pathway

目的:探讨间歇速度训练和耐力训练对大鼠骨骼肌纤维类型转化及钙调蛋白激酶/肌细胞增强因子2(CaMK Ⅱ/MEF2信号传导通路的影响。方法:成年雄性SD大鼠(8周龄) 18只,随机分成间歇速度训练组(IST),耐力训练组(ET),设空白组(C),每组6只,IST组采用75 m/min×1 min、20 m/min×1 min的交替训练6次,跑台坡度15,持续时间12 min/d;ET组采用速度30m/min、跑台坡度7、持续时间90 min/d的耐力训练。干预8周后,分别取小鼠右侧胫骨前肌、比目鱼肌,酶联免疫吸附法检测骨骼肌琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)活性,ATP酶染色法观察Ⅰ、Ⅱ型肌纤维面密度、数密度变化情况,SDS-PAGE凝胶电泳技术观察骨骼肌MHC亚型百分比含量、骨骼肌mRNA表达谱测序分析及qRT-PCR技术检测CaN、CaMKⅡ、MEF2水平。结果:相比C组,ET组SDH活性显著上升,LDH活性降低(P<0.05);IST组胫骨前肌中LDH活性值升高(P<0.01)。ET组胫骨前肌MHCⅡa%升高,MHCⅡb%降低(P<0.05),比目鱼肌MHCI%和MHCⅡa%升高,MHCⅡb%均降低(P<0.05)。相比IST组,ET组胫骨前肌MHCⅡx%升高(P<0.05)。相比C组,ET组胫骨前肌I、Ⅱ型纤维纤维密度上升,IST组Ⅱ型纤维纤维密度提高,IST组、ET组比目鱼肌I型纤维纤维密度上升(P<0.05)。相比C组,ET组骨骼肌CaN、CaMKⅡ、MEF2 mRNA表达水平增高,IST组CaN、CaMKⅡ、MEF2 mRNA表达水平下降(P<0.01)。Illumina高通量测序筛选骨骼肌纤维转化相关因子及关联分析,运动干预促使骨骼肌纤维转化相关因子表达变化富集于TGF-β/Smad3、CaN/MEF2、AdipoQ等信号通路,而耐力训练显著提高骨骼肌纤维转化、干细胞功能相关信号通路的富集。结论:耐力训练促进向氧化型肌纤维转化(慢肌),而间歇速度训练向酵解型肌纤维转化(快肌),并伴随着CaMK Ⅱ/MEF2传导途径中CaN、CaMKⅡ、MEF2基因的高表达。