肉堿對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌線粒體呼吸鏈H+-K+-ATPase活性的影響*

彭麗娜， 葛寶祥， 彭麗妍

(1. 廊坊師范學(xué)院體育學(xué)院， 2. 北京北大方正軟件技術(shù)學(xué)院， 河北廊坊 065000)

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肉堿對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌線粒體呼吸鏈H+-K+-ATPase活性的影響*

彭麗娜1△， 葛寶祥2， 彭麗妍2

(1. 廊坊師范學(xué)院體育學(xué)院， 2. 北京北大方正軟件技術(shù)學(xué)院， 河北廊坊 065000)

目的：觀察左旋肉堿對(duì)不同強(qiáng)度遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性的影響。方法：健康雄性Wistar大鼠40只，隨機(jī)分為8組(n=5)：對(duì)照組(A)、肉堿組(L)、運(yùn)動(dòng)組(E1、E2、E3)和運(yùn)動(dòng)結(jié)合肉堿組(LE1、LE2、LE3)。差速離心法提取骨骼肌線粒體，分光光度計(jì)測(cè)定骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性。結(jié)果：與A組相比，L組大鼠H+-K+-ATPase活性升高31.18%；E1組提高44.46%(P<0.05)；LE1組提高64.50%(P<0.01)；E2、LE2組分別提高了63.65%、71.15%(P<0.01)；E3組活性下降21.68%；LE3組提高57.81%(P<0.05)。與L組比較，LE1、LE2組提高了48.42%、58.08%(P<0.05)；LE3組提高38.70%。與E1組相比，LE1組提高了36.07%；與E2 相比，LE2組提高了20.65%；，與E3組相比，LE3組提高66.96%(P<0.01)。結(jié)論：肉堿干預(yù)后大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性明顯增強(qiáng)，大鼠運(yùn)動(dòng)能力明顯提高。

運(yùn)動(dòng)；肉堿；骨骼??；線粒體；H+-K+-ATPase；大鼠

耐力運(yùn)動(dòng)中ATP的供能顯得尤為重要。耐力運(yùn)動(dòng)中脂肪酸氧化要到線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行，而長(zhǎng)鏈脂酰CoA不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須需要肉堿的轉(zhuǎn)運(yùn)才能進(jìn)入到線粒體基質(zhì)中，所以肉堿含量的高低決定著運(yùn)動(dòng)能力的好壞[1]。ATP酶是存在于細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上的一種蛋白酶，與線粒體呼吸鏈上的酶結(jié)合產(chǎn)生能量，供機(jī)體運(yùn)動(dòng)所需。它在物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換以及信息傳遞方面具有重要的作用，ATPase活力的大小是各種細(xì)胞能量代謝及功能有無(wú)損傷的重要指標(biāo)[2]。本課題組通過前期對(duì)骨骼肌線粒體呼吸鏈酶活性的研究顯示：運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及肉堿干預(yù)均可提高線粒體呼吸鏈酶活性[3]。本研究在前期研究成果的基礎(chǔ)上，以大鼠骨骼肌線粒體為研究對(duì)象，通過測(cè)定線粒體H+-K+-ATPase活性，探討肉堿對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性的影響，為從細(xì)胞、亞細(xì)胞分子水平探尋運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生機(jī)制及緩解疲勞的過度影響提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組

2月齡健康雄性Wistar大鼠50只，(蘭大醫(yī)學(xué)院購(gòu)買，動(dòng)物合格證書：甘scxk 2005-0007)，體重(130±20)g。動(dòng)物經(jīng)適應(yīng)性訓(xùn)練后，保留40只大鼠隨機(jī)分為8組(n=5)：對(duì)照組(A)、肉堿組(L)、運(yùn)動(dòng)組E1(20 m/min)、E2(25 m/min)、E3(30 m/min)和運(yùn)動(dòng)加肉堿組(LE1、LE2、LE3)。對(duì)照組：不施加運(yùn)動(dòng)；肉堿組：給予肉堿，不施加運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)組(E1、E2、E3)：施加不同負(fù)荷運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)+肉堿組(LE1、LE2、LE3)：給予肉堿，施加不同負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。動(dòng)物飼養(yǎng)每籠5只，自由進(jìn)食飲水，自然采光，室溫25℃左右，濕度50%。

1.2肉堿補(bǔ)充與訓(xùn)練方案

采用6周遞增負(fù)荷水平跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)。所有大鼠(除對(duì)照組和肉堿組)以15 m/min的速度訓(xùn)練適應(yīng)后(適應(yīng)強(qiáng)度)、分別以20 m/min(小強(qiáng)度)，25 m/min(中等強(qiáng)度)，30 m/min(大強(qiáng)度)訓(xùn)練，每天60 min。每周訓(xùn)練6 d，運(yùn)動(dòng)加肉堿組按300 mg/kg灌胃后休息[4]，共訓(xùn)練6周，訓(xùn)練結(jié)束后，所有實(shí)驗(yàn)大鼠于第 7 周開始在水平跑臺(tái)上以 35 m/min (力竭強(qiáng)度)的速度運(yùn)動(dòng)至力竭后即刻斷頭處死[5]。

1.3骨骼肌取樣及指標(biāo)測(cè)定

斷頭處死后迅速取出股四頭肌，在預(yù)冷生理鹽水中，除脂肪、筋膜等結(jié)締組織后，在冰浴中剪成碎塊，并按1∶5體積比加入緩沖液(勻漿30 s，間隔30 s，反復(fù)3次)制成勻漿液。在0℃～4℃下， 勻漿液離心，2 000 r/min，15 min，棄沉淀，取上清液；所得沉淀用適量緩沖液充分反復(fù)吹打懸浮后再離心，2 000 r/min，15 min,棄沉淀，取上清液；兩次離心所得上清液混合，離心，12 000 r/min，15 min，棄上清，所得沉淀加入適量緩沖液充分懸浮，12 000 r/min，再離心15 min，所得沉淀物即為大鼠骨骼肌線粒體小球[6]。H+-K+-ATPase活力測(cè)定選用南京建成生物工程研究所，各指標(biāo)嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。

1.4數(shù)理統(tǒng)計(jì)

2　結(jié)果

2.1肉堿對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性的影響

與A相比，L組大鼠H+-K+-ATPase活性升高31.18%，無(wú)顯著性差異；E1組提高44.46%(P<0.05)；LE1組提高64.50%(P<0.01)；E2、LE2組大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase分別提高了63.65%和71.15%(P<0.01)；E3組活性下降21.68%；LE3組提高57.81%(P<0.05)；與L組比較，LE1組提高了48.42%(P<0.05)；LE2組提高58.08%(P<0.05)；LE3組提高38.70%。與E1組相比，LE1組提高了36.07%。與E2相比，LE2組提高了20.65%。與E3組相比，LE3組提高66.96%(P<0.01，表1)。

3　討論

長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)，脂肪酸代謝能力加強(qiáng)，細(xì)胞代謝轉(zhuǎn)運(yùn)加速，線粒體呼吸鏈酶?jìng)鬟f速率加快，能量產(chǎn)生也隨之提高[7]。骨骼肌線粒體內(nèi)ATPase活性的高低是決定運(yùn)動(dòng)能力好壞的關(guān)鍵因素[8]。研究表明，外源性補(bǔ)充左旋肉堿可以提高大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase的活性[8]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：肉堿可以提高長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性，這與本課題組以往的研究結(jié)果相一致。其分子機(jī)制可能是肉堿結(jié)合長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)可以使細(xì)胞膜免受自由基的損傷，加快運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌的氧化磷酸化水平，保護(hù)骨骼肌線粒體呼吸鏈的傳遞速率，加速ATP的生成，節(jié)約ATP的過度消耗，延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的發(fā)生，提高運(yùn)動(dòng)能力。且肉堿結(jié)合中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以明顯提高大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性。

GroupH+-K+-ATPaseA2.117±1.235L3.076±2.332E13.812±0.192*E25.823±1.470**E31.658±0.359LE15.963±1.126**#LE27.338±1.129**#LE35.018±1.129*ΔΔ

A: Control group; L: Carnitine group; E: Sport group; LE: Carnitine+sport group

*P<0.05,**P<0.01vsgroup A;?#P<0.05vsgroup L;?ΔΔP<0.01vsgroup E3

研究顯示：一次力竭性運(yùn)動(dòng)可降低大鼠心肌線粒體H+-K+-ATPase活性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：30 m/min長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度力竭運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase活性顯著下降。其機(jī)制可能是由于長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)機(jī)體細(xì)胞膜受到自由基的嚴(yán)重?fù)p害，破壞了線粒體膜的完整性，使氧化磷酸化水平降低，ATP合成受阻等因素造成的[9]。雖然補(bǔ)充肉堿可以提高大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase的合成能力，但細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的大量氧自由基，使氧化磷酸化和電子傳遞等功能下降，同時(shí)線粒體H+-K+-ATPase向線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)速率降低，能量產(chǎn)生減少，影響運(yùn)動(dòng)能力。其次，肉堿濃度的變化也是影響H+-K+-ATPase的又一因素，有待于進(jìn)一步研究?？傊?，肉堿可以明顯提高不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌線粒體H+-K+-ATPase的活性，肉堿與運(yùn)動(dòng)具有明顯的協(xié)同作用。

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sports；carnitine；skeletal muscle；mitochondria；H+-K+-ATPase；rats

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1000-6834(2016)01-086-03

10.13459/j.cnki.cjap.2016.01.022