吳菊花，楊亞南，翁錫全，徐國琴，林文弢3（.上海體育學院 運動科學學院，上海 00438；廣州體育學院 省重點生化實驗室，廣東 廣州 50500）

?

低氧運動對營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌PGC-1α及其下游因子的影響

吳菊花1，楊亞南2，翁錫全2，徐國琴2，林文弢123
（1.上海體育學院 運動科學學院，上海 200438；2廣州體育學院 省重點生化實驗室，廣東 廣州 510500）

摘 要：探討低氧運動對營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌PGC-1α及其下游因子的影響。構建7周高脂膳食誘導SD大鼠營養(yǎng)性肥胖模型，建模后隨機分為常氧高脂膳食安靜組（NHQ）、常氧高脂膳食運動組（NHE）、16.3%低氧高脂膳食安靜組（HGQ1）、16.3%低氧高脂膳食運動組（HGE1）、13.3%低氧高脂膳食安靜組（HGQ2）、13.3%低氧高脂膳食運動組（HGE2），每組各10只。運動組進行8周耐力訓練，即20 m/min、40 min/d，5 d/周。末次運動24 h后處死大鼠并采樣，測定血脂4項和血糖（BG），qRT-PCR技術檢測PGC-1α及其下游因子的表達（CPT-1、MCAD、PPARγ）。結(jié)果顯示：1）7周高脂膳食可成功誘導營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立；2）與NHQ和HGQ1組相比，HGE1、HGE2 和NHE組體質(zhì)量下降非常顯著或顯著（P＜0.01或P＜0.05）；與NHE組相比，HGE1和HGE2組體質(zhì)量顯著性下降（P＜0.05）；3）與NHQ組相比，NHE組MCAD mRNA表達非常顯著性上調(diào)（P＜0.01）；HGE1組PGC-1α、MCAD、PPARγ mRNA表達非常顯著性增加或顯著性增加（P＜0.01或P＜0.05）；HGQ2組PGC-1α mRNA表達非常顯著性上調(diào)（P＜0.01）；HGE2組PGC-1α 、MCAD、CPT-1、PPARγ mRNA表達非常顯著性上調(diào)或顯著性上調(diào)（P＜0.01或P＜0.05）。與NHE組相比，HGE1和HGQ2 組PGC-1α mRNA表達顯著性增加（P＜0.05）；HGE2組PGC-1α 、MCAD、CPT-1、PPARγ mRNA表達非常顯著性上調(diào)或顯著性上調(diào)（P＜0.01或P＜0.05）；NHQ、HGQ1和HGQ2組MCAD mRNA表達非常顯著性下降或顯著性下降（P＜0.01或P＜0.05）。與HGQ1組相比，HGE1和HGQ2組PGC-1α、MCAD表達非常顯著性上調(diào)或顯著性上調(diào)（P＜0.01或（P＜0.05）；HGE2組PGC-1α、MCAD、CPT-1 mRNA表達非常顯著性上調(diào)（P＜0.01）；NHE組MCAD、PPARγ mRNA表達非常顯著性或顯著性增加（P＜0.01或P＜0.05）。結(jié)果表明：（1）長期高脂膳食可誘導營養(yǎng)性肥胖發(fā)生。（2）低氧和（或）耐力運動可有效控制營養(yǎng)性肥胖大鼠體質(zhì)量，增加骨骼肌PGC-1α及其下游基因的表達，13.3%低氧濃度下耐力運動效果較佳。

關 鍵 詞：運動生物化學；低氧運動；營養(yǎng)性肥胖；骨骼??；過氧化物酶體增殖物受體γ共激活分子；大鼠

生活水平提高和飲食習慣改變，營養(yǎng)性肥胖比例逐漸升高，而肥胖伴隨機體脂代謝紊亂、胰島素抵抗等不良病征，已逐漸成為威脅人類健康的重要因素之一。骨骼肌作為機體重要運動器官，是能量代謝重要場所，其代謝穩(wěn)態(tài)是維持骨骼肌健康乃至整個機體健康的基本前提與重要保證［1］。當骨骼肌中脂肪供給與氧化代謝不均衡時，脂肪代謝異常往往會導致骨骼肌中脂代謝紊亂，發(fā)生胰島素抵抗現(xiàn)象。路瑛麗等［2］揭示低氧運動對肥胖大鼠骨骼肌脂肪酸氧化相關基因表達的良性影響。過氧化物酶增殖物受體γ共激活分子（PGC-1α）表達于骨骼肌、心肌、肝臟、棕色脂肪組織等能量代謝活躍的組織［3］，可調(diào)節(jié)線粒體生物發(fā)生、調(diào)控適應性產(chǎn)熱、調(diào)控骨骼肌細胞內(nèi)脂肪氧化累積等生理過程［4］。骨骼肌中肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（CPT-1）和中鏈?；o酶A脫氫酶（MCAD）是調(diào)控脂肪酸合成或氧化的代謝關鍵酶，也是調(diào)控長鏈脂肪酸進入線粒體的重要酶，在脂肪酸氧化中起著重要作用，而PGC-1α可以調(diào)控CPT-1及MCAD表達［5-6］。過氧化物酶增殖物受體γ（PPARγ）介導的基因轉(zhuǎn)錄參與脂肪細胞分化、糖脂代謝等生理調(diào)控過程，而PGC-1α作為其轉(zhuǎn)錄輔激活因子，可輔助激活PPARγ的基因表達，骨骼肌糖脂代謝中發(fā)揮作用［7］。目前，在常氧狀態(tài)下，耐力運動對高脂膳食大鼠骨骼肌中PGC-1α促進脂肪酸氧化作用已有所證實［8］。然而，低氧或（和）耐力運動是否影響高脂膳食大鼠骨骼肌中PGC-1α及其下游因子的表達，目前尚未見報道。本實驗通過高脂膳食誘導生長期大鼠營養(yǎng)性肥胖模型并對其進行不同濃度低氧及運動干預，探討不同低氧濃度及運動對大鼠骨骼肌中PGC-1α及其下游因子在其脂肪酸氧化過程的影響，旨在為代謝性疾病的低氧運動防治提供理論參考和實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 營養(yǎng)性肥胖大鼠建模及低氧運動干預分組

1）營養(yǎng)性肥胖大鼠建模。

清潔級健康雄性SD大鼠（SCXK（粵）2011-0015）100只，由南方醫(yī)科大學實驗動物中心提供，體重170～220 g。動物分籠飼養(yǎng)，5只/籠，自然光照節(jié)律，自由攝食、飲水，溫度22～24 ℃，濕度40%～55%，普通膳食為國家標準嚙齒類動物干燥飼料（南方醫(yī)科大學動物實驗中心提供）；高脂膳食：蔗糖20%、豬油15%、膽固醇1.2%、膽酸鈉0.2%、酪蛋白10%、磷酸氫鈣0.6%、石粉0.4%、預混料0.4%、基礎飼料52.2%（均為質(zhì)量分數(shù)）（廣東省醫(yī)學實驗動物中心提供，SCXK（粵）2013-0002），高脂膳食供能比：蛋白質(zhì)17.5%，脂肪37%，碳水化物45.5%（質(zhì)量分數(shù)）。大鼠隨機分為普通膳食組（CON，20只）和高脂膳食造模組（DIO，80只）。根據(jù)肥胖易感模型篩選規(guī)律，高脂膳食組大鼠的體重超過普通膳食組大鼠體重的20%即可作為營養(yǎng)性肥胖大鼠［9］。持續(xù)性喂養(yǎng)7周后，從CON組和DIO組分別隨機挑選10只和18只，眼眶取血，測其血糖、血脂，結(jié)合大鼠體重、BMI，進而評價造模效果。

2）低氧運動干預分組。

營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立成功后的60只大鼠分為6組：常氧高脂膳食安靜組（NHQ）、常氧高脂膳食運動組（NHE）、16.3%低氧高脂膳食安靜組（HGQ1）、16.3%低氧高脂膳食運動組（HGE1）、13.3%低氧高脂膳食安靜組（HGQ2）、13.3%低氧高脂膳食運動組（HGE2），每組10只持續(xù)干預8周，均進行高脂膳食飼養(yǎng)，運動組則進行8周跑臺耐力訓練，適應性1周后，均以20 m/min，40 min/d，5 d/周，跑臺坡度為0%，進行耐力運動。末次訓練24 h后處死大鼠，大鼠主動脈取血，3 000 r/min離心15 min，取血清；另取一側(cè)腓腸肌置液氮速凍，均于-80 ℃超低溫冰箱長期保存，待測。

1.2 血脂、血糖測定

半自動生化儀測定血脂四項（南京建成公司試劑盒）：總膽固醇（COD-PAP法）、高密度脂蛋白（磷鎢酸鎂沉淀法）、低密度脂蛋白（聚乙烯硫酸沉淀法）、甘油三酯（GPO-PAP法）。京都血糖儀測定血糖含量（京都血糖試紙）。

1.3 實時熒光定量PCR測定PGC-1α及其下游基因表達

Trizol 法提取骨骼肌組織總RNA。取1 μg總RNA用TaKaRa公司的PrimeScript TM逆轉(zhuǎn)錄試劑盒進行逆轉(zhuǎn)錄反應獲得cDNA，使用SYBR GreenⅠ熒光染料，實時熒光定量PCR（ABI 7500 型熒光定量PC R儀，美國）測定PGC-1α、CPT-1、MCAD、PPARγ mRNA表達量。擴增條件為：預變性每10 min 95 ℃；每30 s 95 ℃，60 ℃退火1 min（PGC-1α、MCAD、PPARγ和GAPDH）、CPT-1 58 ℃退火1 min，共40個循環(huán)。以GAPDH作為內(nèi)參，計算目的基因的相對表達量（ 對照組的倍數(shù)） 。利用Primer 5軟件設計引物，由上海生工生物公司合成的引物序列見表1。

表1　qRT-PCR引物序列

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

各檢測數(shù)據(jù)錄入Excel 2007，結(jié)果用平均數(shù)±標準差（±s），GraphPad Prism 5進行數(shù)理統(tǒng)計及圖像生成，SPSS17.0軟件進行多因素方差分析，兩組之間進行獨立樣本t檢驗，以P〈0.05為差異顯著性水平，P〈0.01為差異非常顯著性水平。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 高脂膳食誘導營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立

7周高脂膳食飼養(yǎng)后，DIO組大鼠較CON組體質(zhì)量、體長、BMI均非常顯著性增加（P〈0.01，見表2）。

表2　7周末兩組大鼠體質(zhì)量、體長和BMI比較

與CON組相比，DIO組大鼠血糖（Blood Glucose，以下簡稱BG）、總膽固醇（Total Cholesterol，TC）、低密度脂蛋白（Low Density Lipoprotein Cholesterol，LDL-c）均非常顯著性增加（P〈0.01），甘油三脂（triglyceride，TG）顯著性增加（P〈0.05）（見表3），而高密度脂蛋白（High Density Lipoprotein Cholesterol，HDL-c）無顯著變化，僅略有降低。7周內(nèi)兩周大鼠攝食量并未有顯著性差異（見表4）。

表3　兩組大鼠血脂及血糖濃度（±s）比較 mmol/L

表3　兩組大鼠血脂及血糖濃度（±s）比較 mmol/L

1）與CON組相比，P＜0.05；2）與CON組相比，P＜0.01

組別 　n/只 　BG 　TC 　TG 　HDL-c 　LDL-c CON 　10 　2.960±0.360 　1.282±0.308 　0.608±0.175 　0.538±0.141 　0.371±0.174 DIO 　18 　4.572±0.8342）　1.583±0.3492）　0.936±0.2201）　0.428±0.175 　0.528±0.1072）

表4　建模期兩組大鼠攝食量（±s）比較1） g

表4　建模期兩組大鼠攝食量（±s）比較1） g

1）建模期兩組大鼠攝食量無顯著性差異

時間 　CON組 　DIO組第1周 　24.671±2.929 　23.982±3.046 第2周 　26.000±1.089 　23.999±2.141 第3周 　29.429±0.920 　25.365±1.878 第4周 　30 　27.034±2.638 第5周 　32.143±1.380 　29.051±2.167 第6周 　30.652±0.805 　28.124±3.066 第7周 　32.769±5.142 　29.303±3.937

綜上，7周高脂膳食飼養(yǎng)后，DIO組大鼠形態(tài)學變化表現(xiàn)為體質(zhì)量、BMI、體長顯著高于CON組，且體質(zhì)量增長超過CON組大鼠20%；血液生化相關指標表現(xiàn)為BG、TC、LDL-c含量非常顯著性增加；兩組大鼠攝食量無顯著性差異，提示高脂膳食誘導的營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立成功［10］。

2.2 低氧運動干預對營養(yǎng)性肥胖大鼠體重的影響

與NHQ組和HGQ1組相比，營養(yǎng)性肥胖大鼠在低氧運動干預下，HGE1組和HGE2組大鼠體質(zhì)量均非常顯著性下降（P〈0.01），NHE組體質(zhì)量顯著性下降（P〈0.05）；與NHE組相比，HGE1組和HGE2組大鼠體質(zhì)量均顯著下降（P〈0.05）。從第2周開始，低氧結(jié)合運動對大鼠體質(zhì)量控制顯著優(yōu)于常氧運動組大鼠（P〈0.05）（見表5）。

表5　干預8周各組大鼠體質(zhì)量（±s）比較 g

表5　干預8周各組大鼠體質(zhì)量（±s）比較 g

與NHQ組相比，1）P〈0.05；2）P〈0.01；與NHE相比；3）P〈0.05；與HGQ1組相比；4）P〈0.05；5）P〈0.01

組別 　開始時 　第1周 　第2周 　第3周 　第4期NHQ 　520.04±50.34 　538.95±52.50 　560.52±55.59 　579.23±63.57 　592.90±65.41 HGQ1 　519.34±37.23 　532.78±41.37 　551.28±42.15 　572.86±44.99 　578.96±48.65 HGQ2 　518.21±33.97 　529.09±37.18 　540.68±38.71 　560.99±42.58 　568.39±43.03 NHE 　519.20±34.18 　527.48±37.14 　531.09±39.59 　540.96±41.12 　551.33±38.02 HGE1 　498.80±34.81 　472.62±39.78 　474.03±39.721）4）　477.08±41.751）4）　475.40±36.932）3）5）HGE2 　490.86±19.96 　478.97±12.85 　476.03±16.651）4）　481.11±20.351）4）　470.09±19.612）3）5）組別 　第5周 　第6周 　第7周 　第8周NHQ 　601.19±63.22 　617.31±69.73 　631.54±72.21 　633.52±71.08 HGQ1 　595.22±49.51 　608.16±47.43 　626.63±49.90 　631.13±51.36 HGQ2 　581.09±42.38 　598.03±45.33 　614.71±48.72 　618.57±51.42 NHE 　550.94±49.971）4）　572.96±37.201）4）　578.74±46.381）4）　570.41±45.431）4）HGE1 　487.70±34.542）3）5）　496.87±30.692）3）5）　510.10±36.202）3）5）　499.72±38.062）3）5）HGE2 　479.66±21.172）3）5）　490.93±26.632）3）5）　494.19±32.722）3）5）　496.54±41.922）3）5）

2.3 低氧運動干預對營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌組織中PGC-1α及其下游因子基因表達的影響

1）與NHQ組相比，HGE1組、HGQ2組和HGE2組大鼠PGC-1α mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01）；NHE組和HGE2組大鼠MCAD mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01），HGE1組大鼠MCAD mRNA表達顯著增加（P〈0.05）；HGE2組大鼠CPT-1 mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01）；HGE1組和HGE2大鼠PPARγ mRNA表達顯著性增加（P〈0.05）。

2）與NHE組相比，HGE1組、HGQ2組大鼠PGC-1α mRNA表達顯著性增加（P〈0.05），HGE2組大鼠PGC-1 α mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01）；NHQ組和HGQ1組大鼠MCAD mRNA表達下降非常顯著（P〈0.01），HGQ2組大鼠MCAD mRNA表達顯著下降（P〈0.05），HGE2組大鼠MCAD mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01）；HGE2組大鼠CPT-1 mRNA表達上調(diào)非常顯著 （P〈0.01）；HGE2大鼠PPARγ mRNA表達顯著增加（P〈0.05）。

3）與HGQ1組相比，HGE1組、HGQ2組和HGE2組大鼠PGC-1α mRNA表達上調(diào)非常顯著 （P〈0.01）；NHE組和HGE2組大鼠MCAD mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01），HGE1組和HGQ2組大鼠MCAD mRNA表達顯著增加（P〈0.05）；HGE2組大鼠CPT-1 mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01）；HGQ2組和HGE2大鼠PPARγ mRNA表達上調(diào)非常顯著（P〈0.01），NHE組和HGE1 組PPARγ mRNA表達顯著增加（P〈0.05）。

3 討論

3.1 高脂膳食誘導營養(yǎng)性肥胖大鼠模型

肥胖危害人體健康，可引起高脂血癥、糖尿病、脂肪肝、動脈粥樣硬化等相關疾病，其脂代謝紊亂是這些疾病發(fā)生的主要原因之一［11］。然而引起機體肥胖的因素存在多方面因素，例如環(huán)境、遺傳、高脂高糖飲食習慣等等。為探究不同體積分數(shù)低氧或（和）運動對能量過剩所誘導的營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌細胞PGC-1α及其下游基因的影響，本實驗進行高脂膳食飼養(yǎng)以誘導營養(yǎng)性肥胖大鼠，隨之進行低氧和（或）運動干預。由于實驗動物自身存在“肥胖抵抗”與“肥胖易感”，且與人類肥胖標準評定不同，對于大鼠肥胖評定而言，目前尚未統(tǒng)一標準，目前有3種標準可用來評定大鼠是否肥胖，包括：（1）高脂組體重超過正常組體質(zhì)量1.96個標準差。（2）高脂組體質(zhì)量超過正常組體質(zhì)量1.4個標準差。（3）高脂組體質(zhì)量超過正常組20%［9］。（4）以BMI值是否與正常組大鼠具有顯著性差異進行評定［10，12］。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)7周高脂膳食飼養(yǎng)后，80%DIO組大鼠體重增長超過CON組20%，兩組間BMI具有顯著性差異，血糖血脂均增加顯著，與相關文獻報道一致，提示營養(yǎng)性肥胖大鼠建模成功［10，13］。

3.2 低氧運動對營養(yǎng)性肥胖大鼠身體形態(tài)學的影響

與以往的研究結(jié)果［14-15］一致，8周不同體積分數(shù)低氧運動均可有效降低肥胖大鼠體質(zhì)量，并且13.3%低氧或（和）運動的干預效果較常氧或16.3%低氧運動而言更加明顯，這可能是由于常氧下單純運動只能消耗掉同步高脂飼料的過剩能量，而低氧運動往往易抑制大鼠食欲，攝食量減少，同時由于O2供應不足，機體能量消耗增加，而一定O2體積分數(shù)下，O2體積分數(shù)越低，對大鼠的攝食量及機體耗能影響越顯著，因而較常氧或（和）運動而言，低氧或（和）運動可有效降低肥胖大鼠體質(zhì)量，且體積分數(shù)13.3%低氧效果更加顯著。

3.3 低氧運動對營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌細胞PGC-1α及其下游因子的影響

1998年，美國哈佛大學Puigserver 教授［16］首次發(fā)現(xiàn)PGC-1α，其在線粒體發(fā)生起關鍵調(diào)控作用，隨后，關于PGC-1α生物學功能的研究隨之越來越多：PGC-1α可調(diào)控肌纖維轉(zhuǎn)化、糖脂代謝、白色脂肪棕色化轉(zhuǎn)變等生理過程［17］。由于骨骼肌在機體整體代謝中具有重要意義，骨骼肌線粒體數(shù)目、呼吸鏈活性、脂肪酸氧化等均與機體新陳代謝密切相關，而PGC-1α在調(diào)節(jié)骨骼肌線粒體發(fā)生、脂肪酸氧化等過程中起重要作用［18］，研究發(fā)現(xiàn)，PGC-1α基因敲除后，小鼠的脂肪酸氧化基因表達下調(diào)［19］。因此，提高骨骼肌中PGC-1α有益于機體代謝穩(wěn)態(tài)。在骨骼肌中，調(diào)控脂肪酸合成或氧化代謝關鍵酶有肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（CPT-1）、中鏈?；o酶A脫氫酶（MCAD），這兩種分子是調(diào)控長鏈脂肪酸進入線粒體的關鍵酶，在脂肪酸氧化中起著重要作用。PGC-1α可以調(diào)控脂CPT-1及MCAD［5-6］。此外，Zhang Y等［20］研究發(fā)現(xiàn)PGC-α通過激活PPARγ，進而促進FXR（famesoid X受體）基因轉(zhuǎn)錄，最終促進脂肪代謝。這些研究表明PGC-1α及其下游基因在骨骼肌脂肪酸氧化代謝中起著積極促進作用。

已知常氧耐力運動可調(diào)控骨骼肌的脂肪酸氧化代謝，常氧運動可通過多條信號傳導通路進而促進骨骼肌中PGC-1α基因表達［21-22］。Akimoto等［23］通過耐力運動干預活化小鼠p38MAPK信號通路，進而激活PGC-1α基因啟動子活性。此外，常氧下，耐力運動也能誘導機體骨骼肌中CPT-1、MCAD、PPARγ的表達增加［24］。然而，關于常氧下，耐力運動同時影響PGC-1α、CPT-1、MCAD、PPARγ的研究，目前鮮有報道，本研究顯示常氧下，肥胖大鼠經(jīng)耐力運動干預后，其骨骼肌中PGC-1α mRNA、CPT-1mRNA、MCADmRNA、PPARγmRNA表達均有所上調(diào)，與Carnevali等［24-25］研究結(jié)果一致，然而本研究中CPT-1mRNA略有上調(diào)，與以往研究［8，26］不符，關于常氧下耐力運動與CPT-1mRNA的作用影響可能仍需進一步探討。本實驗研究中除了進行常氧耐力運動干預外，還進行了不同體積分數(shù)低氧和低氧運動干預。低氧和低氧運動可有效控制大鼠體質(zhì)量，在以往的研究［2，14］和我們的研究中已有所證實。Bigard等［27］也發(fā)現(xiàn)低氧和低氧運動可增加骨骼肌脂肪酸氧化，然而，低氧和低氧運動影響骨骼肌中脂肪酸氧化相關分子（PGC-1α、CPT-1、MCAD、PPARγ）表達的研究相對較少。本研究結(jié)果顯示不同體積分數(shù)低氧和低氧運動均促進PGC-1αmRNA的表達，而13.3%低氧干預效果優(yōu)于16.3%低氧干預，與Gutsaeva等［28］研究結(jié)果一致：低氧體積分數(shù)越低，PGC-1α表達越上調(diào)。然而，低氧和低氧運動影響PGC-1α的研究主要集中于PGC-1α線粒體發(fā)生方面［28-30］，而低氧和低氧運動對PGC-1α調(diào)控脂肪酸氧化方面的研究甚少，其機制尚需深入研究。Galbes等［31］和路瑛麗等［2］研究中發(fā)現(xiàn)低氧暴露會降低CPT-1表達，低氧運動會上調(diào)CPT-1表達，而我們的研究結(jié)果與之相符。低氧和低氧運動影響MCAD的研究目前較少見，我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同體積分數(shù)低氧運動均可上調(diào)MCAD表達，而16.3%低氧暴露卻使MCAD表達下調(diào)，與此相比，13.3%低氧暴露則使MCAD表達上調(diào)，推測一定低氧體積分數(shù)下，低氧暴露影響MCAD的表達可能具有兩相性。劉曉玲等［32］利用CoCl2誘導低氧環(huán)境，發(fā)現(xiàn)細胞中PPARγ2表達隨之上調(diào)，而本實驗研究結(jié)果展示低氧暴露下16.3%低氧暴露使PPARγ表達下調(diào)，13.3%低氧暴露則使PPARγ表達上調(diào)，表明低氧暴露對PPARγ的影響可能也具有兩相性，而不同低氧運動則均上調(diào)PPARγ mRNA的表達，目前低氧和低氧運動對PPARγ調(diào)控方面的研究較少，仍需進一步研究。

綜上，高脂膳食誘導的營養(yǎng)性肥胖大鼠骨骼肌細胞中PGC-1α及其下游因子的表達經(jīng)常氧耐力運動、低氧和低氧運動干預后，均發(fā)生不同程度上調(diào)或下降，提示耐力運動、低氧或低氧運動在骨骼肌脂肪酸氧化代謝均起重要作用。然而，有趣的是，不同體積分數(shù)低氧運動均引起PGC-1α及其下游因子表達上調(diào)，而不同體積分數(shù)低氧暴露則可能引起表達下調(diào)，這可能是由于低氧體積分數(shù)對機體分子表達的調(diào)控存在一定閾值，具有兩相性，在不同范圍內(nèi)所產(chǎn)生的作用效果可能截然不同。

長期高脂膳食可誘導營養(yǎng)性肥胖發(fā)生，導致機體代謝紊亂。低氧和（或）耐力運動可有效控制營養(yǎng)性肥胖大鼠體質(zhì)量，低氧和（或）耐力運動可上調(diào)骨骼肌PGC-1α及其下游基因，進而改善骨骼肌脂肪代謝，其中13.3%低氧體積分數(shù)下耐力運動效果較佳。

參考文獻：

［1］ 錢帥偉，漆正堂，孫易，等. 下一個將是誰？—關鍵信號分子對運動性骨骼肌能量代謝的調(diào)控［J］. 體育科學，2015，35（7）：83-89.

［2］ 路瑛麗，謝敏豪，馮連世，等. 高住高練對肥胖大鼠腓腸肌脂肪酸氧化的影響［J］. 中國運動醫(yī)學雜志，2014，33（11）：1060-1068.

［3］ RUAS J L，WHITE J P，RAO R R，et al. A PGC-1alpha isoform induced by resistance training regulates skeletal muscle hypertrophy［J］. Cell，2012，151（6）：1319-1331.

［4］ FINCK B N，KELLY D P. PGC-1 coactivators：inducible regulators of energy metabolism in health and disease［J］. The Journal of Clinical Investigation，2006，116（3）：615-622.

［5］ OLESEN J，KIILERICH K，PILEGAARD H. PGC-1α-mediated adaptations in skeletal muscle［J］. Pflügers Archiv-European Journal of Physiology，2010，460（1）：153-162.

［6］ SUMMERMATTER S，TROXLER H，SANTOS G，et al. Coordinated balancing of muscle oxidative metabolism through PGC-1alpha increases metabolic flexibility and preserves insulin sensitivity［J］. Biochem Biophys Res Commun，2011，408（1）：180-185.

［7］ 齊美玲，趙越. PPARγ輔調(diào)節(jié)因子與脂代謝關系的研究進展［J］. 生命科學，2012，24（10）：1151-1156.

［8］ 張媛，漆正堂，郭維，等. 耐力訓練隊高脂膳食大鼠骨骼肌線粒體脂肪氧化及PGC-1α基因表達的影響［J］. 天津體育學院學報，2010，25（3）：193-196.

［9］ CHANDLER P C，VIANA J B，OSWALD K D，et al. Feeding response to melanocortin agonist predicts preference for and obesity from a high-fat diet［J］. Physiol Behav，2005，85（2）：221-230.

［10］ 湯錦花，嚴海東. 營養(yǎng)性肥胖大鼠模型的建立與評價［J］. 同濟大學學報（醫(yī)學版），2010，31（1）：32-34.

［11］ D E ALMEIDA A R，MONTE-ALEGRE S，ZANINI M B，et al. Association between prehypertension，metabolic and inflammatory markers，decreased adiponectin and enhanced insulinemia in obese subjects ［J］. Nutr Metab （Lond），2014，11：25-35.

［12］ ALTUNKAYNAK M E，OZBEK E，ALTUNKAYNAK B Z，et al. The effects of high-fat diet on the renal structure and morphometric parametric of kidneys in rats［J］. J Anat，2008，212（6）：845-852.

［13］ 孫志，張中成，劉志誠. 營養(yǎng)性肥胖動物模型的實驗研究［J］. 中國藥理學通報，2002，18（4）：466-467.

［14］ 陳瑜文，林文弢，邱烈峰，等. 間歇低氧大鼠對肥胖大鼠食欲的影響及其機制分析［J］. 體育學刊，2011，18（4）：133-136.

［15］ 黃徐根，馮連世，徐建方，等. 低氧訓練過程中大鼠體重及能量代謝的變化［J］. 體育科學，2004，27（10）：61-68.

［16］ PUIGSERVER P，WU Z，PARK C W，et al. A cold-inducible coactivator of nuclear receptors linked to adaptive thermogenesis［J］. Cell，1998，92（6）：829-839.

［17］ VILLENA J A. New insights into PGC-1 coactivators: redefining their role in the regulation of mitochondrial function and beyond［J］. FEBS J，2015，282（4）：647-672.

［18］ SCHNYDER S，HANDSCHIN C. Skeletal muscleas an endocrine organ：PGC-1α，myokines and exercise［J］. Bone，2015，80：115-125.

［19］ KOO S H，SATOH H，HERZIG S，et al. PGC-1 promotes insulin resistance in liver through PPAR-α-dependent induction of TRB-3［J］. Nature Medicine，2004，10（5）：530-534.

［20］ ZHANG Y，CASTELLANI L W，SINAL C J，et al. Peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1α （PGC-1α） regulates triglyceride metabolism by activation of the nuclear receptor FXR［J］. Genes Development，2004，18（2）：157-169.

［21］ GU Q，WANG B，ZHANG X F，et al. Chronic aerobic exercise training attenuates aortic stiffening and endothelial dysfunction through preserving aortic mitochondrial function in aged rats［J］. Exp Gerontol，2014，56：37-44.

［22］ 林文弢，吳菊花，鞠麗麗，等. 轉(zhuǎn)錄共激活分子PGC-1α與肥胖者減體重研究現(xiàn)狀的探討［J］. 廣州體育學院學報，2015，35（1）：91-94.

［23］ AKIMOTO T，POHNERT S C，LI P，et al. Exercise stimulates Pgc-1α transcription in skeletal muscle through activation of the p38 MAPK pathway［J］. Journal of Biological Chemistry，2005，280（20）：19587-19593.

［24］ CARNEVALI JR L C，EDER R，LIRA F S，et al. Effects of high-intensity intermittent training on carnitine palmitoyl transferase activity in the gastrocnemius muscle of rats［J］. Braz J Med Biol Res，2012，45（8）：777-783.

［25］ 孫垂華，蔡穎，張文亮，等. 游泳訓練對載脂蛋白E基因敲除小鼠過氧化物酶體增殖物激活受體-γ及脂代謝酶肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1、中鏈?；o酶A脫氫酶的影響［J］. 中國康復醫(yī)學雜志，2013，28（2）：134-138.

［26］ TUNSTALL R J，MEHAN K A，HARGREAVES M，et al. Fasting activates the gene expression of UCP3 independent of genes necessary for lipid transport and oxidation in skeletal muscle［J］. Biochem Biophys Res Commun，2002，29（2）：301-308.

［27］ BIGARD A X，BRUNET A，GUEZENNEC C Y，et al. Skeletal muscle changes after endurance training at high altitude［J］. J Appl Physiol，1991，71（6）：2114-2121. ［28］ GUTSAEVA D R，CARRAWAY M S，SULIMAN H B，et al. Transient hypoxia stimulates mitochondrial biogenesis in brain subcortex by a neuronal nitric oxide synthase-dependent mechanism［J］. J Neurosci，2008，28（9）：2015-2024.

［29］ LI J，ZHANG Y，LIU Y，et al. PGC-1α plays a major role in the anti-apoptotic effect of 15-HETE in pulmonary artery endothelial cells［J］. Respir Physiol Neurobiol，2015，205：84-91.

［30］ ZHU L，WANG Q，ZHANG L，et al. Hypoxia induces PGC-1α expression and mitochondrial biogenesis in the myocardium of TOF patients ［J］. Cell Research，2010，20（6）：676-687.

［31］ GALBèS O，GORET L，CAILLAUD C，et al. Combined effects of hypoxia and endurance training on lipid metabolism in rat skeletal muscle［J］. Acta Physiol （Oxf），2008，193（2）：163-173.

［32］ 劉曉玲，包韓烏云，趙華路，等. 在CoCl2模擬低氧條件下HIF-1α直接調(diào)控PPARγ2的表達［J］. 基礎醫(yī)學與臨床，2015，35（5）：585-589.

Effects of hypoxic exercise on PGC-1α in skeletal muscle of rats with alimentary obesity and its downstream factors

WU Ju-hua1，YANG Ya-nan2，WENG Xi-quan2，XU Guo-qin2，LIN Wen-tao1（1.School of Sport Science，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.Provincial Key Laboratory of Biochemistry，Guangzhou Sport University，Guangzhou 510500，China）

Abstract:In order to probe into the effects of hypoxic exercise on PGC-1α in skeletal muscle of rats with alimentary obesity and its downstream factors, the authors built a model of SD rats with alimentary obesity induced bybook=131,ebook=1367-week high-fat diet, then divided the rats randomly into a normoxic high-fat diet quit group （NHQ）, a normoxic high-fat diet exercise group （NHE）, a 16.3% hypoxic high-fat diet quit group （HGQ1）, a 16.3% hypoxic high-fat diet exercise group （HGE1）, a 13.3% hypoxic high-fat diet quit group （HGQ2）, and a 13.3% hypoxic high-fat diet exercise group （HGE2）, each of which consisted of 10 rats, continued to feed the rats with high-fat food, let them undergo 8-week endurance training, i.e. 20m/min, 40min/d, 5d/week, killed and sampled the rats 24h after the last exercise, measured 4 blood lipid indexes and blood glucose （BG） by means of test kit, measured PGC-1α and its downstream factors CPT-1, MCAD and PPARγ by means of qRT-PCR technology, and revealed the following findings: 1） 7-week high-fat diet could induced the increase or significant increase of the weight, BMI, as well as BG, CHO, LDL-L and TG contents of the rats （P＜0.01 or P＜0.05）; 2） as compared with the rats in groups NHQ and HGQ1, the rats in groups HGE1, HGE2 and NHE had a decreased or significantly decreased weight （P＜0.01 or P＜0.05）; as compared with the rats in group NHE, the rats in groups HGE1 and HGE2 had a decreased weight （P＜0.05）; 3） as compared with the rats in group NHQ, the rats in group NHE had a significantly increased MCAD mRNA expression （P＜0.01）; the rats in group HGE1 had increased or significantly increased PGC-1α, MCAD and PPARγ mRNA expressions （P＜0.01 or P＜0.05）; the rats in group HGQ2 had a significantly increased PGC-1α mRNA expression （P＜0.01）; the rats in group HGE2 had increased or significantly increased PGC-1α , MCAD, CPT-1 and PPARγ mRNA expressions （P＜0.01 or P＜0.05）; as compared with the rats in group NHE, the rats in groups HGE1 and HGQ2 had an increased PGC-1α mRNA expression （P＜0.05）; the rats in group HGE2 had increased or significantly increased PGC-1α , MCAD, CPT-1 and PPARγ mRNA expressions （P＜0.01 or P＜0.05）; the rats in groups NGQ, HGQ1 and HGQ2 had a decreased or significantly decreased MCAD mRNA expression （P＜0.01 or P＜0.05）; as compared with the rats in group HGQ1, the rats in groups HGE1 and HGQ2 had increased or significantly increased PGC-1α and MCAD expressions （P＜0.01 or P＜0.05）; the rats in group HGE2 had significantly increased PGC-1α, MCAD and CPT-1 mRNA expressions （P＜0.01）; the rats in group NHE had increased or significantly increased MCAD and PPARγ mRNA expressions （P＜0.01 or P＜0.05）. The said findings indicate the followings: 1） long-term high-fat diet can induce the occurrence of alimentary obesity; 2） hypoxia and/or endurance exercise can effectively control the weight of rats with alimentary obesity, increase PGC-1α in skeletal muscle and its downstream factors, while endurance exercise under a 13.3% hypoxic condition can achieve a better result.

Key words:sports biochemistry；hypoxic exercise；alimentary obesity；skeletal muscle；PGC-1α；rats

作者簡介：吳菊花（1985-），女，博士研究生，研究方向：運動生物化學。E-mail：juhuahf@163.com 通訊作者：林文弢教授。

基金項目：運動健身科技省部共建教育部重點實驗室（上海體育學院）資助項目；廣東省教育廳科技創(chuàng)新項目（2013KJCX0115）。

收稿日期：2015-10-02

中圖分類號：G804.7

文獻標志碼：A

文章編號：1006-7116（2016）03-0130-07