限食4周对大鼠骨骼肌收缩功能的影响及其机制  

Effects and mechanisms of calorie restriction on the contractile function of skeletal muscle from rats

作　　者：方伟进[1,2] 李聪 韦雪梅 刘嘉熙 何玉莲 熊燕 

机构地区：[1]广州医科大学药学院 [2]广州蛇毒研究所,广州510182

出　　处：《中国医师杂志》2014年第10期1315-1321,1327,共8页Journal of Chinese Physician

基　　金：国家自然科学基金资助项目（81170778）、广东省科技计划资助项目（20138021800098）、广州市科技计划资助项目（2014J4100067）

摘　　要：目的 探讨限食4周对大鼠比目鱼肌和趾长伸肌收缩功能的影响及其可能机制.方法 建立限食4周大鼠模型,麻醉下分离比目鱼肌和趾长伸肌,用电刺激法记录单次收缩、强直收缩和疲劳收缩张力;荧光素酶法测定骨骼肌三磷酸腺苷（ATP）含量以反映线粒体功能,并检测线粒体基因细胞色素C氧化酶亚型Ⅰ（COX Ⅰ）与核基因β-aetin拷贝数以反映线粒体生物合成;RT-PCR检测过氧化物酶增殖体受体γ辅激活因子1α（PGC-1α）、核呼吸因子（NRF）基因转录;Western bloting检测5 ＆#39;-一磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK）磷酸化及一氧化氮合酶（NOS）表达.结果 与正常对照组比较,限食组大鼠比目鱼肌和趾长伸肌对电刺激诱导的单次收缩[（2.5±0.15）N/cm^2 vs （1.24±0.12） N/cm^2,（2.66±0.21） N/cm^2 vs （1.69±0.17）N/cm^2,P ＜0.05]、强直收缩[（10.43±0.36） N/cm^2 vs（8.06±0.19） N/em^2,（11.35±1.02） N/em^2 vs（8.12±0.23） N/cm^2,P ＜0.05]和疲劳收缩张力均明显增强,并伴随ATP含量[（34.82±4.31） nmol/mg protein vs（15.32±1.94） nmol/mg protein,（30.82±2.15）nmol/mg protein vs （12.32±0.97）nmol/mg protein,P＜0.05]和线粒体生物合成（2.75±0.20 vs 1.52±0.06,1.32±0.10 vs 0.84 ±0.11,P＜0.05）显著增加;限食4周还明显上调比目鱼肌中PGC-1、NRF基因转录和AMPK蛋白磷酸化,而对趾长伸肌无此作用;此外,限食还上调骨骼肌中NOS表达与活性以及NO含量.结论 限食4周明显增强大鼠比目鱼肌和趾长伸肌收缩功能,其机制可能与活化AMPK和NOS/NO通路、上调PGC-1α转录,促进线粒体生物合成与功能有关.Objective To investigate the effects of calorie restriction （CR） for 4 weeks on twitch tension,titanic tension,and fatigue contraction induced by electrical stimulation in different kind skeletal muscles from rats and explore the possible mechanisms.Methods The rat model of CR was established by a limitation of 40% calorie intake of control rats for 4 weeks,and then oral glucose tolerance test （OGTT） was performed.The soleus （SOL） and extensor digitorum longus （EDL） were isolated under anesthetization to detect twitch tension,titanic tension,and fatigue contraction induced by electrical stimulation.Adenosine triphosphate （ATP） content was measured by fluorescent enzymatic methods to reflect mitochondrial function.The ratio of mitochondrial gene COX Ⅰ and nuclear gene β-actin copy number was analyzed to evaluate mitochondrial biogenesis.Furthermore,the transcriptions of peroxisome proliferatoractivated receptor γ coactivator-1 （PGC-1α） and nuclear respiratory factor 1 （NRF1） genes,expressions of phosphorylated adenosine 5＆#39;-monophosphate-activated protein kinase （AMPK） and nitric oxide synthase （NOS） proteins,and nitric oxide （NO） content were determined in skeletal muscle.Results The blood glucose level at 30 min and area under the curve of blood glucose levels at various time points during OGTT were significantly decreased in the CR group compared to the control group.The twitch tension [（2.5 ± 0.15）N/cm^2 vs （1.24±0.12）N/cm^2,（2.66 ±0.21）N/cm^2 vs （1.69 ±0.17）N/cm^2,P 〈 0.05],titanic tension [（10.43 ± 0.36） N/cm^2 vs （8.06 ± 0.19） N/cm^2,（11.35 ± 1.02） N/cm^2 vs （8.12 ± 0.23） N/cm^2,P 〈 0.05],and fatigue contraction force in SOL and EDL from CR rats were significantly increased in association with increases of ATP content [（34.82 ±4.31）） mnol/mg protein vs （15.32 ± 1.94） nmol/mg protein,（30.82 ± 2.15） nmol/mg protein vs （12.32 ± 0.97） nmol/mg protein,P 〈 0.05] and mitochondrial biogenesis （2.7

关 键 词：进食 肌收缩 肌 骨骼/代谢 线粒体 肌/代谢 

分 类 号：R587.1[医药卫生—内分泌]