高强度间歇训练对大鼠骨骼肌细胞自噬的影响及其调节机制

目的:探讨10周高强度间歇训练(HIIT)对大鼠骨骼肌细胞自噬的影响及其调节机制。方法:34只8周龄雄性SD大鼠随机分3组:安静对照组(SC,n=10)、中等强度持续训练(MICT,n=12)和HIIT(n=12)组。HIIT组以42m/min×4min和18m/min×5min依次交替进行4轮,MICT组以28m/min速度运动34min;每周5次,共10周。训练结束后次日采用力竭测试测定跑步力竭时间,并在力竭测试前后测定血乳酸浓度;蛋白免疫印迹检测比目鱼肌和股直肌细胞色素C氧化酶亚基IV(COXIV)和琥珀酸脱氢酶(SDH)、自噬相关蛋白(LC3-II、Beclin-1、ATG-3/-5/-7/-12/-16L)及去乙酰化酶3(SIRT3)和乙醛脱氢酶2(ALDH2)蛋白表达;透射电镜(TEM)观察比目鱼肌自噬泡和线粒体的超微结构。结果:与SC组相比,HIIT和MICT组跑步力竭时间明显延长、力竭测试后即刻血乳酸降低(P<0.01);HIIT组跑步力竭时间长于MICT组(P<0.05);HIIT组在力竭测试后10 min血乳酸低于SC组(P<0.05);与SC组相比,HIIT(P<0.01)和MICT(P<0.05)组比目鱼肌和股直肌COXIV、SDH和SIRT3蛋白表达增加;HIIT组比目鱼肌COXIV蛋白表达高于MICT组(P<0.05),HIIT组比目鱼肌LC3-II/LC3-I比值、LC3-II、Beclin-1、ATG-3/-5/-7/-12蛋白表达高于SC(P<0.05);HIIT组股直肌ALDH2(P<0.01)和Beclin-1(P<0.05)、ATG-5/-7(P<0.05)蛋白表达高于SC组;同时,HIIT组股直肌COXIV、ALDH2和SIRT3蛋白表达高于MICT组(P<0.05)。TEM观察到HIIT组大鼠比目鱼肌出现双层膜结构的自噬体,线粒体体积和内膜嵴密度增大。相关分析显示,比目鱼肌和股直肌COXIV和SDH蛋白含量分别与跑步力竭时间呈正相关;比目鱼肌LC3-II/LC3-I比值与SIRT3和SDH蛋白含量呈正相关;股直肌ALDH2蛋白含量与COXIV及SIRT3蛋白含量呈正相关。结论:HIIT能上调比目鱼肌自噬活性和自噬相关蛋白的表达,而股直肌自噬活性未发生改变;线粒体调控因子SIRT3可能与HIIT激活比目鱼肌自噬有关。