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目的: 研究六周递增负荷运动模型导致骨骼肌产生慢性损伤和慢性炎症的潜在机制:探讨NADPH氧化酶-NF-κB信号通路以及SIRT1在运动性骨骼肌慢性损伤形成中的作用。 方法: 健康雄性SD大鼠,8周龄,130只,体重为200±11.7g,随机分为对照组(C)和运动组。对照组安静饲养,在第0周(w0)、第2周(W2)、第4周(w4)、第6周(W6)取材。运动组适应性喂养和适应性训练后,采用六周递增负荷模型(无坡度),30min/d,6d/w,W1为10m/min; W2为20m/min,其后每周递增5m/min,至w6达到40m/min。在进行正式训练前,于W0进行一次性运动负荷,于运动前(R),运动后即刻(I),运动后3小时(3H)取材。W2、W4、W6大鼠连续训练6天,休息48小时后于1次性运动前(R),运动后I和运动后3H,取大鼠腹主动脉血和腓肠肌。运用生化方法检测血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)、血尿素(blood urea,BU)浓度;苏木精-伊红染色(hemotoxylin and eosin staining,HE)观察大鼠骨骼肌形态结构及炎性细胞浸润情况;免疫组化(immunohistochemistry IHC)和免疫印迹(western blot,WB)方法检测大鼠骨骼肌中NADPH氧化酶亚基p47(p47hnox)、SIRT1(silent mating type information regulation2 homolog1)、抑制蛋白激酶(inhibiting proteinm kinase alpha, IKK a)、κappaB抑制蛋白(κBinhibiting protein IκB-α)、磷酸化κappaB抑制蛋白(phosphorylationκB inhibitingprotein alpha,P-IκB-α)、p65、TNF-a、ICAM-1蛋白表达。 结果: 1六周递增负荷运动训练导致了炎性细胞在骨骼肌部位大量浸润,W4和W6出现肌纤维间隙变大和肌纤维充血现象。炎性细胞大量浸润出现在运动后3-48小时。 2六周递增负荷过程中骨骼肌p47蛋白表达适应性特征为,R组p47蛋白表达逐步升高,W4和W0相比差异具显著性(P<0.05),w6具非常显著性(P<0.01);I组p47蛋白表达逐步升高,w6达峰值,和w0相比差异具非常显著性(P<0.01);3H组在w4达峰值,和W0相比差异具显著性(P<0.05),w6有所回落。应答性特征为:各周内p47蛋白表达在运动后3H达峰值,其中W4周内3H组和C组相比差异具显著性(P<0.05)。 3长期递增负荷运动过程中IKK-IκB-p65信号通路各指标的变化 3.1骨骼肌IKK a蛋白表达适应性特征为:R组IKK a蛋白表达逐步上升,w4、w6和W0相比差异具显著性(P<0.05);I组先下降后升高,w6达峰值和W0相比差异具显著性(P<0.05);3H组逐步升高,w6达峰值和w0相比差异具显著性(P<0.05)。应答性特征为:各周内IKK a蛋白表达均在运动后48小时达峰值,和C组相比差异具显著性(P<0.05)。 3.2骨骼肌IκB-α蛋白表达适应性特征为:各组IκB-α蛋白表达逐步下降,R和3H组在w6时达最低,和w0相比差异具非常显著性(P<0.01);I组蛋白表达差异无显著性;应答性特征为:IκB-α的蛋白表达在运动后3H达最低,W4、W63H组和C组相比差异具显著性(P<0.05)。 3.3 P-IκB-α蛋白表达适应性特征为:各组P-IκB-α蛋白表达逐步上升,R组和I组、3H组P-IκB-α蛋白表达均在w6达峰值,和W0相比差异具非常显著性(P<0.01)。应答性特征为:P-IκB-α蛋白表达在运动后48小时达到峰值,w2R、w4R、w6R和C组相比差异具非常显著性(P<0.01)。 3.4骨骼肌细胞p65蛋白表达适应性特征为:各组蛋白表达逐渐升高,在相同视野下,W2骨骼肌细胞核阳性数目增多,到W6时不仅阳性反应数目增多,而且颜色加深,和W0相比差异具非常显著性(P<0.01)。应答性特征为:w2、w4在运动后3H达峰值,和C组相比差异具显著性(P<0.05);W6在运动后即刻达峰值,和C组相比差异具显著性(P<0.05)。 3.5骨骼肌TNF-a蛋白表达适应性特征为:R组TNF-a蛋白表达先升高后降低,然后再升高,其中在W2、W6阳性反应明显,和W0相比差异具显著性(P<0.05);I和3H组先升高后降低,均在W4时达峰值,和W0相比差异具显著性(P<0.05)。应答性特征为:W2周内R组阳性反应明显,和C组相比差异具非常显著性(P<0.05);W4各组间逐渐升高,I组和C组差异具显著性(P<0.05),3H组差异具非常显著性(P<0.01); W6周R组升高(P<0.05),I组下降,3H组升高和C组相比差异具显著性(P<0.05)。 ICAM-1适应性特征为:R组变化差异无显著性;I组在W6时阳性反应强烈,和W0相比差异具显著性(P<0.05);3H组在w4阳性反应明显和W0相比差异具显著性(P<0.05)。应答性特征为:在W4在运动后3H达最大阳性反应P<0.05),w6在运动后I组达峰值和C组相比差异具显著性(P<0.05),其它组别变化不明显。 4骨骼肌SIRT1蛋白表达适应性特征为:R组在W2-W4时蛋白表达升高,到w4时达峰值,和W0相比差异具显著性(P<0.05),到w6下降,和W0相比差异具显著性(P<0.05),I组和3H组在W4时蛋白表达达峰值,和W0相比差异具显著性(P<0.05),到w6下降,和W0相比差异具显著性(P<0.05),应答性特征为:W4周内I组达到峰值,3H回落,和C组相比差异具非常显著性(P<0.05),其他组别变化不明显。 结论: 1.六周递增负荷致使p47蛋白表达持续性升高,表明NADPH氧化酶活化,提高了中性粒细胞的呼吸爆发能力,参与运动性骨骼肌损伤的形成,激发了机体的先天性免疫系统。 2.NADPH氧化酶激活下游因子NF-κ B,使NF-κB信号通路各指标蛋白表达改变,转位至细胞核的p65蛋白表达增加,其转录的促炎性因子TNF-a和ICAM-1表达大量增加,进一步激活了NF-κB信号通路,加重了骨骼肌慢性炎症。 3.六周递增负荷运动训练,导致大鼠骨骼肌中SIRT1的蛋白表达先升高后降低,通过对p65的脱乙酰作用,降低NF-κ B活性,从而降低机体炎症水平,实现对运动性骨骼肌慢性炎症的免疫调节作用,在运动训练后期,SIRT1蛋白表达降低,抗炎性作用减弱,慢性炎症形成。 4.六周递增负荷运动训练,导致大鼠骨骼肌中的免疫环境以促炎性为主,激活了NADPH氧化酶-NF- B和SIRT1信号通路,通过正负反馈调节机体免疫状态,是长期递增负荷运动过程中骨骼肌慢性炎症形成的潜在机制,是先天性免疫系统参与骨骼肌局部免疫反应调节的机制之一,为运用生物学手段防止运动性骨骼肌慢性损伤提供理论依据。