硝酸盐补充和一次性运动对大鼠骨骼肌内质网钙稳态的影响及其机制
发布时间：2020-10-12 03:12
目的:无机硝酸盐补充可以增加机体内一氧化氮(nitric oxide,NO)的生物利用度,有提高运动能力的潜在作用。本研究通过分析硝酸盐补充和一次性运动对大鼠骨骼肌钙稳态的影响及机制,探究硝酸盐补充提高运动能力的内质网机制。方法:离体实验采用大鼠骨骼肌L6细胞,通过毒胡萝卜素诱导内质网应激,以亚硝酸钠(sodium nitrite,NaNO_2)作为NO供体、L-单甲基精氨酸(N~G-Monomethyl-L-arginine,L-NMMA)作为一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)抑制剂进行干预。比色法检测各组细胞NO浓度和内质网钙离子浓度;蛋白质印记法检测骨骼肌内质网葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)、蛋白质二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)、钙网织蛋白(calreticulin,CRT)、兰尼碱受体1(ryanodine receptor 1,RyR1)、肌集钙蛋白1(calsequestrin-1,CASQ1)、肌浆网/内质网钙-三磷酸腺苷酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium ATPase 1/2,SERCA1/2)蛋白及其S-亚硝基化蛋白表达水平。在体实验采用128只8周龄SD大鼠,随机分为安静对照组(C)、安静低剂量组(LN)、安静中剂量组(MN)、安静高剂量组(HN)、一次性力竭对照组(EC)、一次性力竭低剂量组(ELN)、一次性力竭中剂量组(EMN)和一次性力竭高剂量组(EHN),每组16只。各低、中、高剂量组分别按照0.3、0.7、1 mmol/kgBW/d剂量灌胃4周硝酸钠(sodium nitrate,NaNO_3)。每周日取尾血测NO浓度。4周后各力竭组进行速度16 m/min,坡度-16°的一次性力竭跑台运动,记录运动时间。运动后即刻和24小时分别取脑、心脏、肝脏、脾脏和肾脏,称重,计算脏器系数;取腓肠肌、比目鱼肌和趾长伸肌进行指标测试。观察骨骼肌组织形态和超微结构变化;比色法检测血清和骨骼肌NO浓度、骨骼肌NOS活性和内质网钙离子浓度;蛋白质印记法检测骨骼肌内质网GRP78、PDI、CRT、RyR1、CASQ1、SERCA1/2蛋白表达。结果:(1)NaNO_2干预通过S-亚硝基化修饰影响GRP78、PDI、RyR1、SERCA1和SERCA2功能,对钙离子通道蛋白功能和伴侣蛋白表达水平的调节是硝酸盐维持钙稳态的主要途径;(2)NaNO_2干预可部分代偿L-NMMA诱导的NO可用性降低;(3)4周硝酸盐补充可以延长一次性离心跑台运动时间,0.7和1mmol/kgBW/d剂量组作用显著;(4)4周硝酸盐补充可以缓解一次性离心跑台运动后24小时内大鼠腓肠肌、比目鱼肌和趾长伸肌的损伤程度;(5)4周硝酸盐补充可以提高大鼠NO可用性水平,效果随补充剂量升高而升高,不同肌纤维类型之间无效果差异,不受NOS活性影响;(6)4周硝酸盐补充可以缓解一次性离心跑台运动后骨骼肌内质网应激,0.7和1 mmol/kgBW/d剂量组作用显著,不同肌纤维类型之间无效果差异;(7)4周硝酸盐补充可以提高大鼠内质网钙离子浓度,1 mmol/kgBW/d剂量组作用显著,其原因可能与NO上调CASQ1、SERCA1/2蛋白表达水平,增加内质网钙储量有关,不同肌纤维类型之间无效果差异。结论:(1)无机硝酸盐补充可以提高NO生物可用性,代偿内源性NO不足引起的功能障碍;(2)4周硝酸盐补充对一次性离心力竭运动引起的骨骼肌钙稳态失衡和内质网应激具有缓解作用,其有效性与剂量有关;(3)硝酸盐补充改善运动能力的内质网机制可能是:随着NO生物可用性的增加,CASQ1和SERCA表达水平提高,静息时内质网钙储量增加;通过S-亚硝基化修饰改善RyR1和SERCA活性,加快运动时钙离子跨膜交换速度;而高表达的CASQ1可起到缓冲作用。硝酸盐通过维持内质网钙稳态,降低内质网应激水平,减轻肌纤维损伤,最终使运动能力得到改善。
【学位单位】：北京体育大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G804.2
【部分图文】：
NO合成的酶促途径[3]
参与细胞通讯及亡的驱动因子，参与免疫调节能。其中 nNOS 和 eNOS 合ynthase，cNOS），其活性依赖型 NOS；而 iNOS 和 CaM 紧，如内毒素、肿瘤坏死因子等属于非钙依赖型 NOS。酸盐（Nitrate，NO3-）和亚硝和有害的惰性产物。近年研究其他有生物活性的氮氧化物[4氧依赖性的 NOS）通常是降径形成互补。
图 3 蛋白质 S-亚硝基化的反应过程[22]蛋白质组技术，目前已经在人类身上找到了 834 个可进行亚硝[25]，在野生型小鼠的脑、心脏、肾脏、肝、肺和胸腺中的 647011 个 S-亚硝基半胱氨酸残基[26]。研究表明蛋白质巯基亚硝基
本文编号：2837550
【学位单位】：北京体育大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：G804.2
【部分图文】：
NO合成的酶促途径[3]
参与细胞通讯及亡的驱动因子，参与免疫调节能。其中 nNOS 和 eNOS 合ynthase，cNOS），其活性依赖型 NOS；而 iNOS 和 CaM 紧，如内毒素、肿瘤坏死因子等属于非钙依赖型 NOS。酸盐（Nitrate，NO3-）和亚硝和有害的惰性产物。近年研究其他有生物活性的氮氧化物[4氧依赖性的 NOS）通常是降径形成互补。
图 3 蛋白质 S-亚硝基化的反应过程[22]蛋白质组技术，目前已经在人类身上找到了 834 个可进行亚硝[25]，在野生型小鼠的脑、心脏、肾脏、肝、肺和胸腺中的 647011 个 S-亚硝基半胱氨酸残基[26]。研究表明蛋白质巯基亚硝基
本文编号：2837550
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