邱霓，李聰，方偉進(jìn)，何玉蓮，韋雪梅，熊燕

(廣州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，廣州蛇毒研究所，廣東 廣州 510182)

·論著·

限食8周對(duì)大鼠不同類型骨骼肌收縮功能及線粒體生物合成的影響*

邱霓▲，李聰▲，方偉進(jìn)，何玉蓮，韋雪梅，熊燕△

(廣州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，廣州蛇毒研究所，廣東 廣州 510182)

目的:探討限食對(duì)不同類型骨骼肌收縮功能和線粒體生物合成的影響，為闡明限食的有益作用及機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法:每天按正常大鼠攝食量的60%飼養(yǎng)動(dòng)物以制備限食8周大鼠模型，麻醉下分離比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌，記錄電刺激誘導(dǎo)骨骼肌單次、強(qiáng)直和疲勞收縮，觀測(cè)線粒體基因細(xì)胞色素C氧化酶I亞基(COX I)和核基因β－actin拷貝數(shù)的比值以反映線粒體生物合成，檢測(cè)骨骼肌ATP含量以反映線粒體功能。結(jié)果:限食8周對(duì)電刺激誘導(dǎo)的比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌的單次和強(qiáng)直收縮均有增強(qiáng)作用，但僅提高比目魚肌的抗疲勞作用;限食也增加兩種肌肉的ATP含量，但對(duì)比目魚肌更明顯;限食雖對(duì)2種肌肉腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化具有增加作用，但只上調(diào)比目魚肌內(nèi)線粒體生物合成及其調(diào)節(jié)基因PGC-1α和NRF的轉(zhuǎn)錄。結(jié)論:限食8周增強(qiáng)大鼠比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌對(duì)電刺激的收縮反應(yīng)，尤其對(duì)富含氧化型肌纖維的比目魚肌更明顯;其機(jī)制除與限食促進(jìn)這2種肌肉AMPK活化、增加ATP供應(yīng)以外，還與上調(diào)比目魚肌線粒體生物合成及其調(diào)控因子有關(guān)。

限食;比目魚肌;趾長(zhǎng)伸肌;骨骼肌收縮;線粒體生物合成

線粒體能量代謝的調(diào)節(jié)功能下降常被作為疾病和衰老的標(biāo)志。線粒體作為糖脂代謝和機(jī)體供能的重要場(chǎng)所，其主要分布在能量需求高的組織中，如骨骼肌、肝臟、心臟、棕色脂肪等。骨骼肌作為維持機(jī)體能量代謝平衡的主要器官之一，其收縮功能也依賴于線粒體提供ATP。肌肉質(zhì)量和收縮能力的漸行性下降是骨骼肌衰老的一個(gè)主要特征，骨骼肌內(nèi)線粒體DNA突變?cè)黾印⒕€粒體相關(guān)酶活性降低、線粒體含量減少等線粒體功能衰退的表現(xiàn)都是導(dǎo)致骨骼肌衰老的主要原因［1］。

骨骼肌并非由單一肌纖維組成。在小腿骨骼肌中，比目魚肌(soleus，SOL)主要為慢收縮纖維，其富含線粒體和氧化代謝酶，以有氧代謝為主要能量來源;趾長(zhǎng)伸肌(extensor digitorum longus，EDL)內(nèi)富含快收縮纖維，線粒體含量少，主要以糖酵解的方式獲取能量。慢收縮纖維的葡萄糖、脂肪酸攝取率和氧化能力均較快收縮纖維高［2］，有研究證實(shí)慢收縮纖維的胰島素誘導(dǎo)葡萄糖攝取率比快收縮纖維要高出近2倍［3］;衰老所致的胰島素抵抗在慢收縮纖維中表現(xiàn)得更加明顯［4］;限食被證實(shí)可增加兩類肌纖維的胰島素敏感性，但胰島素誘導(dǎo)的胰島素信號(hào)通路蛋白Akt的下游效應(yīng)分子Akt底物蛋白160(AS160)磷酸化僅在慢收縮纖維中有升高［5］。因此，不同類型骨骼肌除了線粒體含量存在差異外，其代謝特性也有明顯的差別。

適當(dāng)?shù)南奘?calorie restriction，CR;即在不引起營(yíng)養(yǎng)不良的情況下，每日僅攝入正常飲食的60%～70%)被證實(shí)無論在哺乳動(dòng)物還是單細(xì)胞生物中均可起到延緩衰老，延長(zhǎng)壽命的作用［6］，然而其機(jī)制尚不明確。限食干預(yù)對(duì)不同類型骨骼肌的收縮功能和線粒體功能的影響是否一致也尚未見報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)擬每天給予對(duì)照組動(dòng)物攝食量的60%以制備限食8周大鼠模型，觀測(cè)比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌收縮功能和線粒體生物合成的變化，比較其影響是否存在差異，并探討存在差異的可能機(jī)制，為限食對(duì)抗衰老的研究提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

材料和方法

1 動(dòng)物喂養(yǎng)與分組

SPF級(jí)雄性SD大鼠40只，體重(200±15)g，購(gòu)自于廣東省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，動(dòng)物合格證號(hào)為SYXK (粵):2010－0104。所有動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，隨機(jī)分為2組，即自由飲食對(duì)照(control)組和CR組，每組10只，實(shí)驗(yàn)周期為8周。限食組投食量根據(jù)(正常組攝食量/正常組體重×限食組體重×60%)計(jì)算，每天分2次投放。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 骨骼肌收縮功能測(cè)定實(shí)驗(yàn)干預(yù)后，腹腔注射10%水合氯醛(300 mg/kg)麻醉大鼠，迅速分離左側(cè)比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌，置于預(yù)冷充氧的K－H緩沖液中;將骨骼肌條穿過電極刺激環(huán)的中央，固定于恒溫37℃、持續(xù)充以95%O2和5%CO2混合氣體的KH緩沖液浴槽中，平衡10 min后，調(diào)整肌條到最適長(zhǎng)度;隨后分別給予單次刺激(10 V電壓、100 ms波寬的脈沖電刺激肌條)、強(qiáng)直刺激［10 V電壓、0.2 ms波寬、60 Hz(比目魚肌)/90 Hz(趾長(zhǎng)伸肌)頻率的脈沖電刺激肌條2 s］以及疲勞刺激［10 V電壓，0.5 ms波寬，60 Hz(比目魚肌)/90 Hz(趾長(zhǎng)伸肌)頻率的脈沖電刺激肌條，電刺激1 s，休息1 s，依次交替地進(jìn)行，持續(xù)120 s］，采用Power Lab八道電生理記錄儀和Labchart7數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)控制電刺激強(qiáng)度，并記錄數(shù)據(jù)。每次刺激前均需使肌條在恒溫37℃、持續(xù)充以95%O2和5%CO2混合氣體的K－H緩沖液中平衡15 min。

2.2 骨骼肌ATP含量檢測(cè)采用熒光素酶法檢測(cè)ATP含量，并通過各樣本的蛋白含量進(jìn)行最終標(biāo)化。ATP檢測(cè)試劑盒和BCA蛋白測(cè)定試劑盒均購(gòu)自碧云天生物技術(shù)有限公司。

2.3 線粒體生物合成測(cè)定酚/氯仿法提取比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌的基因組DNA，取總DNA 100 ng為模板，加入到20 μL PCR反應(yīng)體系中，反應(yīng)條件為94℃3 min;95℃3 min，60℃20 s，72℃30 s，22個(gè)循環(huán);72℃7 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳后進(jìn)行凝膠圖像分析，以細(xì)胞色素C氧化酶I亞基(cytochrome C oxidase subunit I，COX I)與β－actin的比值反映線粒體生物合成情況。引物序列見表1。

2.4 RT－PCR檢測(cè)過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(peroxisome proliferator－activated receptor γ coactivator 1α，PGC－1α)和核呼吸因子(nuclear respiratory factor，NRF)mRNA表達(dá)Trizol法提取比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌的RNA，取總RNA 500 ng為模板，用MMLV cDNA合成試劑盒進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)合成cDNA。取50 ng cDNA加入到20 μL PCR反應(yīng)體系中，反應(yīng)條件為94℃3 min;95℃3 min，58℃20 s，72℃30 s，28個(gè)循環(huán);72℃7 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳后進(jìn)行凝膠圖像分析。引物序列見表1。

表1 引物序列Table 1.The sequences of primers for PCR

2.5 Western blotting檢測(cè)腺苷酸活化蛋白激酶(AMP－activated protein kinase，AMPK)和磷酸化AMPK蛋白的表達(dá)取50 mg比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌樣本置于500 μL預(yù)冷的RIPA裂解液中，冰上電動(dòng)勻漿20 s，于4℃以12 000×g離心15 min，取上清。采用BCA蛋白測(cè)定試劑盒測(cè)定蛋白濃度。取30 μg蛋白進(jìn)行SDS－PAGE，濕轉(zhuǎn)法將蛋白轉(zhuǎn)至PVDF膜上，分別孵育相應(yīng)的I抗和II抗，ECL發(fā)光液顯影后，通過ChemiDoxTMXRS+凝膠成像系統(tǒng)采集圖像，使用ImageJ軟件進(jìn)行灰度掃描。其中p－AMPK (Thr172)、AMPK抗體購(gòu)自Cell Signaling Technology。2.6骨骼肌一氧化氮合酶(NO synthetase，NOS)活性、NO含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性及丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量測(cè)定采用比色法檢測(cè)NOS活性，采用硝酸還原酶法檢測(cè)NO含量，試劑盒購(gòu)于南京建成生物有限公司。采用WST催化－抑制法檢測(cè)總SOD活性，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量，試劑盒購(gòu)于廣州碧云天生物技術(shù)有限公司。各樣本中的蛋白含量通過廣州碧云天生物技術(shù)有限公司的BCA蛋白測(cè)定試劑盒測(cè)定，各指標(biāo)均需通過各樣本的蛋白含量進(jìn)行最終標(biāo)化。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，利用SPSS 11.5和Prism 5.0統(tǒng)計(jì)軟件分析。所有數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)。兩組樣本均數(shù)比較采用兩個(gè)獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1 限食8周對(duì)大鼠骨骼肌收縮功能的影響

無論是比目魚肌還是趾長(zhǎng)伸肌，限食8周均可導(dǎo)致肌肉重量明顯減少，其中以趾長(zhǎng)伸肌重量下降更顯著(P＜0.01)。與對(duì)照組相比，限食組比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌給予單次刺激和強(qiáng)直刺激后，其收縮能力明顯高于正常對(duì)照組(P＜0.05)。疲勞刺激120 s后，比目魚肌的收縮力仍然維持在35%以上，說明其抗疲勞能力明顯強(qiáng)于正常對(duì)照組(P＜0.05);而趾長(zhǎng)伸肌疲勞刺激120 s后收縮水平將至10%以下，與正常對(duì)照組無明顯差別，見圖1。

2 限食8周對(duì)大鼠骨骼肌ATP含量的影響

限食8周后大鼠比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌內(nèi)ATP含量均較正常對(duì)照組升高約2倍(P＜0.01或P＜0.05)。無論是正常對(duì)照組還是限食組，比目魚肌ATP的含量均顯著低于趾長(zhǎng)伸肌，見圖2。

3 限食8周對(duì)大鼠骨骼肌線粒體生物合成的影響

COX I是調(diào)控線粒體氧化磷酸化水平的主要線粒體呼吸鏈酶之一，僅在線粒體中有表達(dá)，故線粒體基因COX I和核基因β－actin拷貝數(shù)的比值可一定程度反映線粒體的含量。限食干預(yù)后，比目魚肌內(nèi)COX I/β－actin比值明顯增加(P＜0.01)，而趾長(zhǎng)伸肌內(nèi)COX I/β－actin比值無改變，見圖3。

4 限食8周對(duì)骨骼肌線粒體生物合成調(diào)節(jié)的影響

限食8周可顯著誘導(dǎo)比目魚肌中調(diào)控線粒體功能的PGC－1α及其下游NRF mRNA的表達(dá)(P＜0.05);但對(duì)趾長(zhǎng)伸肌內(nèi)PGC－1α和NRF mRNA的表達(dá)無明顯誘導(dǎo)作用，見圖4。

5 限食8周對(duì)骨骼肌AMPK表達(dá)的影響

限食8周后，比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌中p－AMPK/ AMPK比值均較正常對(duì)照組明顯升高(P＜0.01或P＜0.05)，其中以比目魚肌內(nèi)p－AMPK/AMPK比值升高的幅度更顯著，見圖5。

Figure 1.Calorie restriction for 8 weeks increased the contractility of SOL and EDL.Mean±SD.n=4～5.*P＜0.05，＊＊P＜0.01 vs control.圖1 限食8周增加比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌收縮功能

Figure 2.Calorie restriction for 8 weeks increased ATP content in SOL(A)and EDL(B).Mean±SD.n=4～5.*P＜0.05，＊＊P＜0.01 vs control.圖2 限食8周增加比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌ATP含量

Figure 3.PCR results of COX I and β－actin DNA contents in SOL(A)and EDL(B)with or without calorie restrction for 8 weeks.Mean±SD.n=4.＊＊P＜0.01 vs control.圖3 限食8周增加比目魚肌線粒體生物合成

Figure 4.The results of RT－PCR for mRNA expression of PGC－1α，NRF and GAPDH in SOL(A)and EDL(B)with or without calorie restriction for 8 weeks.Mean±SD.n=3.*P＜0.05 vs control.圖4 限食8周上調(diào)比目魚肌PGC-1α和NRF mRNA表達(dá)

Figure 5.The results of Western blotting for p－AMPK and total AMPK protein levels in SOL(A)and EDL(B)with or without calorie restriction for 8 weeks.Mean±SD.n=3.*P＜0.05，＊＊P＜0.01 vs control.圖5 限食8周增加比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌AMPK蛋白磷酸化

6 限食8周對(duì)骨骼肌NOS活性和NO含量的影響

限食8周導(dǎo)致骨骼肌內(nèi)NOS活性顯著性增加，

伴隨下游NO水平明顯上調(diào)(P＜0.05)，見圖6。

Figure 6.The effects of calorie restriction for 8 weeks on NOS activity(A)and NO content(B)in the skeletal muscles.Mean±SD.n=4～5.*P＜0.05 vs control.圖6 限食8周增加骨骼肌內(nèi)NOS活性及NO含量

7 限食8周對(duì)骨骼肌內(nèi)SOD活性和MDA含量的影響

限食8周可使骨骼肌內(nèi)SOD的活性明顯增加(P＜0.01)，同時(shí)骨骼肌內(nèi)MDA水平顯著降低(P＜0.05)，見圖7。

Figure 7.The effects of calorie restriction for 8 weeks on SOD activity(A)and MDA content(B)in the skeletal muscles.Mean± SD.n=4～5.*P＜0.05，＊＊P＜0.01 vs control group.圖7 限食8周緩解骨骼肌內(nèi)氧化應(yīng)激水平

討論

比目魚肌富含氧化型纖維，趾長(zhǎng)伸肌富含糖酵解型纖維，因富含的肌纖維類型不同，導(dǎo)致兩種類型的肌肉收縮能力及抗疲勞能力存在差異［7］。本研究發(fā)現(xiàn)，限食8周可增強(qiáng)比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌對(duì)于單次刺激和強(qiáng)直刺激所誘導(dǎo)的收縮反應(yīng)，說明兩種類型的肌肉在瞬間動(dòng)員ATP的能力上并未存在明顯的差異;但疲勞刺激120 s后，趾長(zhǎng)伸肌的收縮力明顯下降，基本低于初始收縮力的10%，而比目魚肌的收縮水平仍維持35%以上，收縮力下降幅度小，表明氧化型纖維經(jīng)有氧代謝獲取能量，其ATP產(chǎn)生的數(shù)目多，可有效緩解肌肉疲勞。這些結(jié)果與不同類型肌纖維的特性相一致，因?yàn)檠趸屠w維主要以有氧代謝為主要能量來源，可明顯減少乳酸的積聚，從而有效減緩肌肉疲勞，維持運(yùn)動(dòng)的持續(xù)性。

限食可通過增加線粒體生物合成，增加線粒體DNA含量、線粒體生物合成調(diào)節(jié)基因如PGC-1a、NRF-1、Tfam的表達(dá)以及細(xì)胞色素C氧化酶的活性，從而緩解因衰老所致的線粒體功能衰退［8］。然而，限食對(duì)骨骼肌內(nèi)線粒體生物合成的影響并不一致。轉(zhuǎn)錄輔激活因子PGC－1α作為能量代謝網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因子，可與編碼線粒體代謝的眾多基因直接結(jié)合，促進(jìn)線粒體基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，調(diào)控線粒體的呼吸速率，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝［9］。有研究發(fā)現(xiàn)，限食干預(yù)的雄性Wistar大鼠骨骼肌中PGC－1α mRNA和蛋白、線粒體相關(guān)基因mRNA、檸檬酸合成酶活性均未發(fā)生明顯地變化［10］;而Miller等［11］在限食雄性B6D2F1小鼠的骨骼肌中發(fā)現(xiàn)PGC－1α mRNA水平被明顯上調(diào);Hempenstall等［12］也觀察到長(zhǎng)期給予30%限食的C57BL/6小鼠腓腸肌內(nèi)的PGC－1α蛋白以及線粒體相關(guān)基因，如PGC－1α、NRF1、COX IV等mRNA水平均明顯增加。本研究結(jié)果顯示，限食主要增加比目魚肌中PGC－1α mRNA的表達(dá)，導(dǎo)致線粒體呼吸鏈關(guān)鍵酶之一COX I基因的表達(dá)升高和NRF的轉(zhuǎn)錄增加;但在趾長(zhǎng)伸肌中并未出現(xiàn)此變化。這些結(jié)果提示，限食干預(yù)后，在能量代謝底物供給不足的情況下，機(jī)體為節(jié)約底物的消耗，更加傾向于通過有氧代謝來產(chǎn)生更多的能量，以滿足機(jī)體需要，因此比目魚肌細(xì)胞內(nèi)線粒體的氧化代謝能力和生物合成明顯增強(qiáng);相反，糖酵解為主的趾長(zhǎng)伸肌內(nèi)線粒體的氧化代謝作用則相對(duì)降低。

AMPK作為能量的感受器，在維持細(xì)胞內(nèi)能量平衡中起著主要作用。在限食等能量匱乏時(shí)，AMP/ ATP比值增加，AMPK被激活，導(dǎo)致分解代謝增加而合成代謝被抑制，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、脂肪酸氧化以及線粒體呼吸相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，脂肪合成相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)，ATP合成增多［13］。研究證實(shí)，小鼠骨骼肌特異性表達(dá)AMPK無功能基因或敲除AMPK基因，導(dǎo)致其骨骼肌無法在能量被剝奪的情況下做出適應(yīng)性的改變，線粒體生物合成能力受損，限食誘導(dǎo)的脂肪酸氧化基因無法被激活［14］。另外，AMPK可直接磷酸化PGC－1α，增加PGC－1α的轉(zhuǎn)錄活性，因此無論在正常生理情況下還是能量需求情況下，AMPK對(duì)線粒體功能的調(diào)控中均發(fā)揮著重要作用［15－16］。本研究觀察到限食8周可增加比目魚肌和趾長(zhǎng)伸肌中p－AMPK/AMPK比值，提示兩種類型的肌纖維在能量代謝底物不足的情況下，均發(fā)生了代償性的變化，以最大限度滿足機(jī)體對(duì)能量的需求。比目魚肌可能通過增加代謝底物的多樣性，包括增加對(duì)脂肪酸氧化，增加線粒體數(shù)目等，達(dá)到增加ATP合成的效果;而趾長(zhǎng)伸肌由于自身代謝特性，可利用的能量代謝底物較單一，因此僅能通過提高已存在的線粒體氧化代謝效率來增加ATP的合成。

線粒體不僅是產(chǎn)生能量的主要場(chǎng)所，也是細(xì)胞內(nèi)氧自由基的主要來源。當(dāng)線粒體功能障礙時(shí)，氧化應(yīng)激增加，表現(xiàn)為細(xì)胞對(duì)氧自由基的清除能力降低，細(xì)胞內(nèi)氧自由基生成增加，導(dǎo)致線粒體呼吸鏈復(fù)合物酶活性被抑制，誘導(dǎo)線粒體DNA發(fā)生突變，從而使線粒體出現(xiàn)損傷［17］。MDA是一種脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，其含量的增加被認(rèn)為是自由基與脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)引起細(xì)胞膜損傷的結(jié)果;而SOD是線粒體重要的抗氧化酶，是清除自由基的重要物質(zhì)。另外，NO不僅時(shí)促進(jìn)線粒體生物合成的重要因子，也是機(jī)體清除自由基的重要物質(zhì)，其水平也隨著衰老而減少［18－19］;NOS可通過合成NO直接調(diào)控PGC-1α的轉(zhuǎn)錄活性，或者通過AMPK協(xié)同影響PGC-1α的轉(zhuǎn)錄活性，從而達(dá)到調(diào)控線粒體生物合成的作用［20］。本研究觀察到限食8周增加骨骼肌NOS活性，升高NO水平，顯著增加SOD活性，明顯降低MDA含量，提示限食可增加骨骼肌對(duì)自由基的清除，阻止線粒體膜脂質(zhì)過氧化，提高骨骼肌線粒體的抗氧化能力，從而減少骨骼肌線粒體的氧化損傷。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，限食可增加骨骼肌的收縮能力，改善線粒體功能，但在不同類型骨骼肌中作用有所差異。其中，限食干預(yù)可顯著增加比目魚肌的單次、強(qiáng)直收縮和抗疲勞能力，這可能與AMPK活化，上調(diào)PGC-1α轉(zhuǎn)錄活性，增加線粒體生物合成有關(guān);而趾長(zhǎng)伸肌經(jīng)限食干預(yù)后雖因可改善其單次、強(qiáng)直收縮能力，但抵抗肌肉疲勞的作用效果不明顯，可能與其線粒體氧化代謝和生物合成能力受限有一定的關(guān)系。

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Effects of calorie restriction for 8 weeks on contractile function and mitochondrial biosynthesis in different types of rat skeletal muscles

QIU Ni，LI Cong，F(xiàn)ANG Wei－jin，HE Yu－lian，WEI Xue－mei，XIONG Yan
(Guangzhou Institute of Snake Venom Research and School of Pharmaceutical Sciences，Guangzhou Medical University，Guangzhou 510182，China.E-mail:xiongyan2001@yahoo.com)

AIM:To investigate the influence of calorie restriction(CR)on contractility and mitochondrial biosynthesis in different types of rat skeletal muscles.METHODS:CR rat model was set up by feeding 60%normal food intake of control rat every day for 8 weeks.Soleus(SOL)and extensor digitorum longus(EDL)were isolated under anesthesia.The twitch tension，titanic tension and fatigue resistance of SOL and EDL in response to electrical stimulation were measured to reflect the contractile function of the muscles.The copy number ratio of mitochondrial gene cytochrome C oxidase subunit I(COX I)to nuclear gene β－actin was determined to evaluate the mitochondrial biosynthesis.ATP content was measured to mirror mitochondrial function.RESULTS:Compared with control group，CR for 8 weeks significantly increased twitch tension and titanic tension of both SOL and EDL，but only improved fatigue resistance in SOL.Markedly increase in ATP content in both skeletal muscles by CR intervention was observed，especially in SOL.Although CR activated AMP－activated protein kinase(AMPK)in both 2 muscles，up－regulation of mitochondrial biosynthesis and transcription of mitochondrial regulatory genes peroxisome proliferator－activated receptor γ coactivator 1α(PGC-1α)and nuclear respiratory factor(NRF)was only observed in SOL.CONCLUSION:CR for 8 weeks enhanced the contractility of both rat SOL and EDL in response to electrical stimulation，especially in SOL composed of slow－twitch fibers.The mechanisms may be related to the activation of AMPK and the promotion of mitochondrial biosynthesis in SOL.

Calorie restriction;Soleus;Extensor digitorum longus;Skeletal muscle contractility;Mitochondrial biosynthesis

R337;R339.3+8

A

10.3969/j.issn.1000－4718.2015.02.001

1000－4718(2015)02－193－08

2014－08－15

2014－11－06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81170778);廣東省科技計(jì)劃(No.2013B021800098);廣州市科技計(jì)劃(No.2014J4100067)

△通訊作者Tel:020－81340352;E－mail:xiongyan2001@yahoo.com

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