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(1.南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康學(xué)院,南京 210014;2.南京體育學(xué)院科研處,南京 210014;3.南京體育學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,南京 210014)

肌肉減少癥是常見(jiàn)的由衰老引發(fā)的疾病,而運(yùn)動(dòng)鍛煉可以很好的對(duì)抗衰老帶來(lái)的肌肉質(zhì)量減少及功能降低。 肌肉生長(zhǎng)抑制素(myostatin,MSTN)和胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulin-like growth factor 1,IGF1)是骨骼肌生長(zhǎng)的重要調(diào)節(jié)因子,對(duì)骨骼肌的功能起重要的調(diào)節(jié)作用。 長(zhǎng)期以來(lái)運(yùn)動(dòng)對(duì)MSTN 影響的報(bào)道很多,主要集中在急性運(yùn)動(dòng)[1-2]、力竭運(yùn)動(dòng)及恢復(fù)期[3]、跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)[4]及運(yùn)動(dòng)結(jié)合飲食干預(yù)[5]等方面,對(duì)血液或骨骼肌MSTN 的mRNA 和蛋白的影響[6]結(jié)論多樣,存在爭(zhēng)議。 由于MSTN 是分泌型蛋白,檢測(cè)其mRNA 的表達(dá)并不能說(shuō)明其對(duì)骨骼肌的調(diào)節(jié)功能。 IGF1 是肌肉生長(zhǎng)的重要刺激因子,可以通過(guò)胰島素(insulin)信號(hào)途徑促進(jìn)肌肉的肥大。 有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)IGF1 的影響多關(guān)注抗阻運(yùn)動(dòng)的影響[1,7-8],但在同一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)比不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)骨骼肌生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子MSTN 和IGF1 的影響鮮見(jiàn)研究報(bào)道。 基于此,本研究擬通過(guò)在同一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,對(duì)大鼠進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)方式干預(yù),對(duì)比不同的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)MSTN 和IGF1 的影響,為探索運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌表型的影響提供理論支撐,為人們選擇運(yùn)動(dòng)鍛煉方式以改善肌肉狀態(tài)提供參考。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

40 只SPF 級(jí)雄性SD 大鼠,10 周齡,體重約為(400±50)g,購(gòu)于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司上海分公司[SCXK(滬)2017-0011],飼養(yǎng)于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心動(dòng)物房[SYXK(蘇)2020-0024],飼養(yǎng)條件:室內(nèi)溫度(23 ± 3)℃,相對(duì)濕度50%~60%,12 h/12 h 光照/黑暗交替,分籠飼養(yǎng),自由進(jìn)食進(jìn)水。 本研究動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)本校動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn) (SKJDW-2020-04) ,并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)動(dòng)物3R 原則進(jìn)行。

1.2 主要試劑與儀器

MSTN ELISA kit (DGDF80, R&D Systems,USA);insulin ELISA kit(ELR-insulin-1,Rio-Biotech,USA);IGF1 ELISA kit (CEK1604 Rat,bioworld);anti-MSTN/Myostatin(abcam,ab203076);anti-IGF1( bioworld, BS60538 ); anti-p70S6K ( bioworld,BS3634);anti-alpha tubulin (abcam, ab7291);20%的烏拉坦溶液(南京木林森生物科技有限公司)。珠式樣品研磨儀(OMNI Bead Ruptor 24,OMNI 公司,美國(guó));全自動(dòng)酶標(biāo)儀(TECAN M200pro,TECAN集團(tuán)公司,瑞士);石蠟切片機(jī)(Leica RM2125 RTS,Leica Biosystems,德國(guó));蛋白質(zhì)電泳儀、轉(zhuǎn)印系統(tǒng)及化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)(Bio-Rad,伯樂(lè)公司,美國(guó));正置光學(xué)顯微鏡(蔡司,Axio Imager 2,德國(guó))。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 動(dòng)物分組

適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周后,將大鼠隨機(jī)分為4 組,分別為安靜對(duì)照組(Con 組)10 只,持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組(CE組)10 只,高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組(HIIT 組)10 只,負(fù)重爬梯訓(xùn)練組(CLE 組)10 只。 喂養(yǎng)過(guò)程中,及時(shí)記錄大鼠進(jìn)食、飲水及生長(zhǎng)情況,記錄每周體重。

1.3.2 訓(xùn)練方案

(1)持續(xù)性游泳和高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)方案

CE 組和HIIT 組兩組大鼠在寬敞的玻璃泳池中進(jìn)行游泳訓(xùn)練,室溫控制在(23 ± 3)℃,水溫(31 ± 1)℃,每周一至周五8:00 點(diǎn)開(kāi)始訓(xùn)練,適應(yīng)性訓(xùn)練1 周。 將負(fù)重砝碼裝在氣球中按體重標(biāo)準(zhǔn)系在大鼠尾部。 兩組訓(xùn)練方案參照Da 等[9]的方案(表1)。游泳過(guò)程中,若發(fā)現(xiàn)大鼠運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性下降,反復(fù)下沉?xí)r,立刻撈起大鼠休息30 s。 若大鼠浮于水面不動(dòng),則進(jìn)行適當(dāng)驅(qū)趕,以保證正常運(yùn)動(dòng)。 訓(xùn)練結(jié)束后,立刻撈起大鼠,用毛巾擦干并用吹風(fēng)機(jī)吹干大鼠身體。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,注意觀察大鼠的運(yùn)動(dòng)能力、恢復(fù)情況等并做好記錄。

表1 持續(xù)性游泳運(yùn)動(dòng)和高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)方案Table 1 Continuous swimming exercise and high intensity interval swimming exercise scheme

(2)負(fù)重爬梯訓(xùn)練方案

CLE 組大鼠在高度為1 m、寬度為0.15 m、每級(jí)臺(tái)階相距0.02 m 的爬梯上進(jìn)行訓(xùn)練,爬梯上方有平臺(tái)休息區(qū),下方有底座。 訓(xùn)練方案參照Tang 等[10]的方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整(表2)。 將負(fù)重砝碼裝在氣球中按體重標(biāo)準(zhǔn)系在大鼠尾部。 每周二至周六14:00點(diǎn)開(kāi)始訓(xùn)練,適應(yīng)性訓(xùn)練1 周。 每次訓(xùn)練3 組,組間休息2 min,每組重復(fù)5 次,每次間歇1 min。 訓(xùn)練過(guò)程中,當(dāng)大鼠爬到頂端平臺(tái)后可休息1 min,若大鼠出現(xiàn)偷懶不運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象,適當(dāng)進(jìn)行驅(qū)趕。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,每天觀察大鼠的運(yùn)動(dòng)能力、疲勞情況等并做好記錄。

表2 負(fù)重爬梯運(yùn)動(dòng)方案Table 2 Load ladder-climbing exercise scheme

1.3.3 取樣

每周記錄大鼠的體重,8 周訓(xùn)練結(jié)束后,用20%的烏拉坦溶液進(jìn)行腹腔注射(1 mL/100 g)將大鼠麻醉處死,收集血液,血液經(jīng)3000 r/min,4℃離心后,分離血清置于-80℃超低溫冰箱保存;分別收集左右兩側(cè)的腓腸肌,一側(cè)肌肉投入多聚甲醛固定液中固定,用于組織學(xué)研究,另一側(cè)肌肉置于液氮速凍,后轉(zhuǎn)入-80℃超低溫冰箱凍存,用于蛋白檢測(cè)。

1.3.4 腓腸肌質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算公式

腓腸肌質(zhì)量指數(shù)=腓腸肌質(zhì)量(g)/體重(g)

1.3.5 腓腸肌組織HE 染色

取腓腸肌組織樣,用多聚甲醛固定24 h,然后修剪組織塊,并用石蠟包埋,切片,HE 染色后,顯微鏡下10×40 倍觀察并拍照,用Image-pro plus 6.0 軟件分析計(jì)算肌纖維橫截面積(muscle fiber crosssectional area,FCSA),并統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.6 血清MSTN、IGF1 和insulin 的測(cè)定

血清MSTN、IGF1 和insulin 的檢測(cè)嚴(yán)格按照ELISA 試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.7 蛋白檢測(cè)

取腓腸肌組織100 mg 左右,加裂解液1:10(w/v),冰浴勻漿,冰上放置10 min,4℃,10000 r/min 離心10 min,吸上清,BCA 法測(cè)定蛋白濃度。 配制10% SDS-PAGE 分離膠,4%濃縮膠。 以30 μg 蛋白樣品量上樣,分離蛋白,轉(zhuǎn)印至PVDF 膜,封閉1 h,后,一抗4℃孵育過(guò)夜,TBST 洗滌3 遍,室溫孵育二抗1 h,TBST 洗滌3 遍,化學(xué)發(fā)光檢測(cè),并拍照。 用Image Lab 軟件成像并對(duì)結(jié)果進(jìn)行相對(duì)定量分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 18.0 和GraphPad Prism 5 軟件處理,各數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。 多組間比較采用單因素方差分析,以P<0.05 定為差異顯著性的界值。

2 結(jié)果

2.1 不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大鼠體重及肌肉重量的影響

由圖1 可見(jiàn),3 種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行干預(yù)8 周后,大鼠的體重均顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.01),而3 種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大鼠體重的影響沒(méi)有顯著差異(圖1A)。 持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組腓腸肌質(zhì)量顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.05),其他兩組大鼠腓腸肌質(zhì)量則沒(méi)有顯著差異(圖1B)。 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組相比,高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組腓腸肌質(zhì)量顯著高于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組(圖1B,P<0.05)。 高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組腓腸肌質(zhì)量指數(shù)顯著高于安靜對(duì)照組(圖1C,P<0.05)。 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組相比,高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組腓腸肌質(zhì)量指數(shù)顯著高于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組(圖1C,P<0.05)。 3 種運(yùn)動(dòng)方式干預(yù)4 周后,大鼠的體重均顯著低于安靜對(duì)照組(圖1D,P<0.01)。

2.2 不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大鼠腓腸肌形態(tài)的影響

腓腸肌形態(tài)學(xué)觀察顯示(圖2),3 種運(yùn)動(dòng)方式干預(yù),大鼠的腓腸肌橫截面積顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.01)。 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組相比,高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組腓腸肌橫截面積顯著高于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌橫截面積(P<0.05),高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組與爬梯運(yùn)動(dòng)組相比,腓腸肌橫截面積沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

2.3 不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大鼠血液MSTN、IGF1 和insulin 水平的影響

圖3 結(jié)果顯示,3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組血清MSTN 和insulin水平與安靜對(duì)照組沒(méi)有顯著差異(P>0.05),而血清IGF1 水平顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.01)。 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組相比,血清MSTN、insulin 和IGF1 水平均沒(méi)有顯著差異。

2.4 不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大鼠骨骼肌MSTN、IGF1 和p70S6K 蛋白表達(dá)的影響

如圖4 顯示,爬梯運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌MSTN蛋白表達(dá)顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.01),持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組與高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌MSTN 蛋白表達(dá)與安靜對(duì)照組沒(méi)有顯著差異;高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌IGF1 蛋白表達(dá)顯著低于安靜對(duì)照組(P<0.01),爬梯運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌IGF1 蛋白表達(dá)顯著高于安靜對(duì)照組(P<0.01);持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌P70S6K 的蛋白表達(dá)顯著高于安靜對(duì)照組(P<0.01)。 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)組相比,爬梯運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌MSTN 蛋白表達(dá)顯著低于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組和高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組(P<0.01);爬梯運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌IGF1 蛋白表達(dá)顯著高于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組和高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組(P<0.01),高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌IGF1 蛋白表達(dá)顯著低于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組(P<0.01);高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌P70S6K 蛋白表達(dá)顯著低于持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組和爬梯運(yùn)動(dòng)組(P<0.01),且持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組的大鼠腓腸肌P70S6K 蛋白表達(dá)顯著低于爬梯運(yùn)動(dòng)組(P<0.01)。

注:A:各組大鼠體重;B:各組大鼠腓腸肌質(zhì)量;C:各組大鼠腓腸肌質(zhì)量指數(shù);D:各組大鼠體重變化曲線(xiàn)。 a:安靜對(duì)照組;b:持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組;c:高強(qiáng)度間歇游泳組;d:負(fù)重爬梯訓(xùn)練組。 與安靜對(duì)照組相比, ?P<0.05;與持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組相比, #P<0.05。圖1 各組大鼠體重、腓腸肌質(zhì)量和腓腸肌質(zhì)量指數(shù)比較Note.A, Weight of rats in each group.B, Weight of gastrocnemius muscle of rats in each group.C, Gastrocnemius muscle mass index of rats in each group.D, Weight change curve of rats in each group.a, Con group.b, CE group.c, HIIT group.d, CLE group.Compared with Con group, ?P<0.05.Compared with CE group, #P<0.05.Figure 1 Comparison of rat body weight, gastrocnemius weight and gastrocnemius mass index in each group

注:A:肌纖維的組織學(xué)結(jié)構(gòu);B:肌纖維橫截面積統(tǒng)計(jì)圖。 a:安靜對(duì)照組;b:持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組;c:高強(qiáng)度間歇游泳組;d:負(fù)重爬梯訓(xùn)練組。 與安靜對(duì)照組相比, ?P<0.05;與持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組相比, #P<0.05;與高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組相比,&P<0.05;與負(fù)重爬梯訓(xùn)練組相比, $P<0.05。圖2 各組大鼠腓腸肌橫截面積比較Note.A, Histological structure of muscle fibers.B, Muscle fiber cross-sectional area.a, Con group.b, CE group.c, HIIT group.d, CLE group.Compared with Con group, ?P<0.05.Compared with CE group, #P<0.05.Compared with HIIT group, &P<0.05.Compared with CLE group, $P<0.05.Figure 2 Comparison of cross-sectional area of gastrocnemius muscle of rats in each group

注:A:血清MSTN 含量;B:血清IGF1 含量;C:血清胰島素含量。 a:安靜對(duì)照組;b:持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組;c:高強(qiáng)度間歇游泳組;d:負(fù)重爬梯訓(xùn)練組。 與安靜對(duì)照組相比, ?P<0.05。圖3 各組大鼠血清MSTN、IGF1 和insulin 水平比較Note.A, Serum MSTN content.B, Serum IGF1 content.C, Serum insulin content.a, Con group.b, CE group.c, HIIT group.d, CLE group.Compared with Con group, ?P<0.05.Figure 3 Comparison of serum MSTN, IGF1 and insulin levels in rats of each group

注:A:MSTN 蛋白相對(duì)含量;B:IGF1 蛋白相對(duì)含量;C:P70S6K 蛋白相對(duì)含量;D:MSTN、 IGF1 和p70S6K 的蛋白表達(dá)條帶。 a:安靜對(duì)照組;b:持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組;c:高強(qiáng)度間歇游泳組;d:負(fù)重爬梯訓(xùn)練組。 與安靜對(duì)照組相比, ?P<0.05;與持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組相比, #P<0.05;與高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組相比,&P<0.05;與負(fù)重爬梯訓(xùn)練組相比, $P<0.05。圖4 各組大鼠腓腸肌MSTN、IGF1 和p70S6K 蛋白表達(dá)比較Note.A, Relative content of MSTN protein.B, Relative content of IGF1 protein.C, Relative content of P70S6K protein.D, Expression of MSTN, IGF1 and P70S6K protein in gastrocnemius muscle of rats in each group.a, Con group.b, CE group.c, HIIT group.d, CLE group.Compared with Con group, ?P<0.05.Compared with CE group, #P<0.05.Compared with HIIT group, & P<0.05.Compared with CLE group, $P<0.05.Figure 4 Comparison of MSTN, IGF1 and p70S6K protein expression in gastrocnemius muscle of rats in each group

3 討論

長(zhǎng)期以來(lái),不同方式的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)MSTN 的影響存在爭(zhēng)議[11-15]。 本研究將3 種運(yùn)動(dòng)方式放在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)3 種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)血液MSTN 的水平均沒(méi)有顯著影響,只有爬梯運(yùn)動(dòng)可以顯著降低腓腸肌MSTN 的蛋白表達(dá)。 長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)和抗阻運(yùn)動(dòng)不同程度的降低MSTN mRNA 水平[13-14],本研究沒(méi)有檢測(cè)MSTN mRNA 的水平,但爬梯運(yùn)動(dòng)顯著降低MSTN 的蛋白水平,鑒于MSTN主要是蛋白水平發(fā)揮作用,并且MSTN 的轉(zhuǎn)錄翻譯受很多因素的調(diào)控,因此,只檢測(cè)了其血清水平和腓腸肌蛋白的表達(dá)。 對(duì)高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)的研究顯示,運(yùn)動(dòng)后即刻,血清中MSTN 水平先升高后降低[15]。 而本研究發(fā)現(xiàn),高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)血清MSTN 水平?jīng)]有顯著影響,這可能與我們的檢測(cè)時(shí)間有關(guān);并且一次性抗阻訓(xùn)練和高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后骨骼肌MSTN mRNA 水平顯著降低[16],這與我們的結(jié)果不相符。 本研究中只發(fā)現(xiàn)爬梯運(yùn)動(dòng)組骨骼肌蛋白水平降低,而高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組MSTN 沒(méi)有顯著變化,可能由于長(zhǎng)期訓(xùn)練的適應(yīng)性所致。 這些研究之間的差異可能由采樣時(shí)間、運(yùn)動(dòng)干預(yù)時(shí)間或運(yùn)動(dòng)后的差異,以及不同受試者或不同運(yùn)動(dòng)模式對(duì)全身循環(huán)中MSTN 排出和/或清除的影響導(dǎo)致。 本研究發(fā)現(xiàn)血液中的MSTN 與腓腸肌MSTN 的變化不同,可能的原因是MSTN 不僅由骨骼肌分泌,脂肪組織及心肌等組織均可分泌少量的MSTN,并且分泌進(jìn)入血液的MSTN 還需要修飾活化,由此可以解釋運(yùn)動(dòng)對(duì)血清MSTN 水平與骨骼肌MSTN 影響的不同。

IGF1 和MSTN 在骨骼肌的生長(zhǎng)肥大方面起著相反的作用,IGF1 刺激骨骼肌的生長(zhǎng)而MSTN 抑制骨骼肌的生長(zhǎng)肥大。 研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)MSTN 缺乏和IGF1 過(guò)量時(shí),骨骼肌的生長(zhǎng)和體脂的減少存在疊加效應(yīng),MSTN 和IGF1 通過(guò)增加AKT 和S6K 的表達(dá)和磷酸化,調(diào)節(jié)骨骼肌的大小、肌纖維類(lèi)型和脂肪的沉積[17]。 運(yùn)動(dòng)可以影響IGF1 的表達(dá),急性抗阻運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)大鼠和人的骨骼肌IGF1 表達(dá)增加[7,18]。這與我們的結(jié)果相符,爬梯運(yùn)動(dòng)顯著上調(diào)骨骼肌IGF1 的蛋白表達(dá),而高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)卻顯著降低IGF1 的表達(dá),分析原因可能與我們選擇的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式有關(guān),本研究中高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)方案采用的是游泳訓(xùn)練,而非跑臺(tái)或爬梯,可能對(duì)骨骼肌的影響受限。 IGF1 與瘦體重質(zhì)量的維持有關(guān),研究顯示長(zhǎng)期抗阻運(yùn)動(dòng)顯著降低血清IGF1 水平[19],這與我們的結(jié)果類(lèi)似。 我們的研究發(fā)現(xiàn),3 種運(yùn)動(dòng)方式均顯著降低了血清IGF1 的水平。 有研究報(bào)道骨骼肌的代謝與IGF1 表達(dá)之間存在聯(lián)系,而與血清IGF1 濃度無(wú)關(guān)[20],本研究中,3 種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)血清IGF1 和骨骼肌IGF1 的影響不同,這與前人的研究相符,但其中的原因有待進(jìn)一步研究闡明。

骨骼肌蛋白質(zhì)的合成受幾個(gè)細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的調(diào)節(jié)。 其中許多信號(hào)隨著營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的不同(如胰島素信號(hào)和氨基酸)而變化;運(yùn)動(dòng)也是影響此信號(hào)的因素之一[21]。 經(jīng)典的蛋白質(zhì)合成信號(hào)通路為哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路。 而核糖體蛋白 S6 激酶(p70S6K)是 mTOR 信號(hào)的下游[22]。 運(yùn)動(dòng)尤其是抗阻運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)p70S6K 的表達(dá)和肌原纖維蛋白質(zhì)合成增加。 本研究中發(fā)現(xiàn)持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)和爬梯運(yùn)動(dòng)顯著上調(diào)骨骼肌p70S6K 的表達(dá),而高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)對(duì)p70S6K 的表達(dá)沒(méi)有顯著影響。 由于p70S6K 是MSTN 和IGF1 信號(hào)的下游,從腓腸肌蛋白的表達(dá)結(jié)果看,爬梯運(yùn)動(dòng)組和高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)組p70S6K 的表達(dá)可能是MSTN 和IGF1 共同作用的結(jié)果,而在持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)組p70S6K 的表達(dá),IGF1 的作用可能占優(yōu)勢(shì)。

綜合來(lái)看,3 種運(yùn)動(dòng)方式均能夠降低大鼠的體重,但高強(qiáng)度間歇游泳運(yùn)動(dòng)和爬梯運(yùn)動(dòng)顯著上調(diào)腓腸肌質(zhì)量和腓腸肌質(zhì)量指數(shù),并且與持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)相比,二者也顯著增加肌肉的橫截面積。 值得注意的是,持續(xù)游泳運(yùn)動(dòng)顯著降低腓腸肌質(zhì)量和橫截面積,可能由于運(yùn)動(dòng)量過(guò)大,能耗過(guò)高所致。 3 種運(yùn)動(dòng)方式相比,爬梯運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌的影響更為顯著,它下調(diào)MSTN 的表達(dá),上調(diào)IGF1 和p70S6K 的表達(dá),這些變化與上調(diào)的腓腸肌質(zhì)量指數(shù)相吻合。 高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)雖然也上調(diào)腓腸肌質(zhì)量指數(shù),但其對(duì)MSTN、IGF1 和p70S6K 的影響不顯著,提示本研究中采用的高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)方案可能通過(guò)其他機(jī)制影響骨骼肌質(zhì)量;也可能是爬梯運(yùn)動(dòng)作為下肢肌肉進(jìn)行的力量訓(xùn)練模式,而在本研究中,高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)和持續(xù)運(yùn)動(dòng)采用的是游泳運(yùn)動(dòng)方式,對(duì)下肢肌肉的影響可能沒(méi)有爬梯運(yùn)動(dòng)明顯。

綜上所述,3 種運(yùn)動(dòng)方式中,高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)和爬梯運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腓腸肌的影響較為顯著。 爬梯運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)下調(diào)MSTN 的表達(dá),上調(diào)IGF1 和p70S6K 的表達(dá)來(lái)促進(jìn)腓腸肌的肥大;而高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)腓腸肌的影響可能存在其他機(jī)制,也可能受選取的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式的影響,具體機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。