力竭离心运动对发育期大鼠骨骼肌MyoD、myogenin表达的影响

廖艳萍，汤长发

（1.湖南文理学院 芙蓉学院，湖南 常德 415000；2.湖南师范大学 体育学院，湖南 长沙 410012）

力竭离心运动对发育期大鼠骨骼肌MyoD、myogenin表达的影响

廖艳萍1，汤长发2

（1.湖南文理学院 芙蓉学院，湖南 常德 415000；2.湖南师范大学 体育学院，湖南 长沙 410012）

目的：研究不同时间力竭离心运动后发育期大鼠骨骼肌成肌调节因子MyoD、myogenin的表达情况，探讨力竭离心运动对发育期大鼠骨骼肌纤维类型转化的影响机制.方法：健康4周龄雄性SD大鼠24只，随机分为安静对照组（NC），3周训练组（T3），6周训练组（T6），每组8只.采用RT-PCR检测MyoD、myogenin的表达.结果：力竭离心运动后，发育期大鼠比目鱼肌与股四头肌中MyoD、myogenin均有表达；运动3W后，比目鱼肌中MyoD表达上调（P﹤0.05），myogenin表达下调（P﹤0.05）；运动6周后，与对照组相比，比目鱼肌中MyoD、myogenin的表达有些微变化，但不具统计意义.力竭离心运动不同时间后股四头肌中MyoD表达均明显上调（P﹤0.05）且与运动时间成正比；myogenin表达基本没有变化.结论：力竭离心运动能影响发育期大鼠骨骼肌中MyoD、myogenin的表达，并在不同部位影响不一致，且为非线性变化，可能受生长发育阶段的影响且与运动时间有关.

力竭离心运动；MyoD；myogenin；发育期

MyoD、myogenin是重要的成肌调节因子，其家族成员共有4个，除上述二者之外，还有myf-5及MFR4.该家族成员是唯一在骨骼肌表达的转录调节蛋白因子，MyoD和myogenin在肌细胞分化中可以调节DNA的顺序和转录；MyoD不仅能使未分化的细胞转化成为肌细胞，还可以将已经分化的细胞（如脂肪细胞、成纤维细胞）向肌纤维方向分化，形成多核肌纤维.且有研究证明，MyoD、myogenin在骨骼肌在损伤修复、再生中均起着重要作用.本研究着重观察不同时间力竭离心运动后发育期大鼠骨骼肌中MyoD、myogenin的表达情况，并试图探讨MyoD、myogenin与骨骼肌纤维类型转化的相关联系.

1 材料与方法

1.1 动物分组及运动方案

健康4周龄雄性SD大鼠（购于湖南农大动物中心）24只，体重约80～110克，随机分为安静对照组（NC），运动组（DT）包括3周训练组（T3），6周训练组（T6），每组8只.采用Bedford的运动负荷方案，跑台坡度为-10°，速度26.8m/min，训练时间为30分钟,每周训练5天，休息2天.为保证运动强度与运动量，训练时采用毛刷刺激大鼠尾部，必要时采用声刺激和电刺激.

1.2 取材

对照组和运动组大鼠分别于安静状态和运动后24小时腹腔麻醉后断头处死，取左侧后肢比目鱼肌和股四头肌，用锡纸包埋后迅速投入液氮，最后置于-80℃超低温冰箱保存.

1.3 指标检测

取发育期大鼠比目鱼肌和股四头肌样品，采用RT-PCR对MyoD、myogenin蛋白含量进行检测，检测步骤严格按照要求进行.RT试剂盒购于Fermentas life sciences(ma-de in EU),PCR引物购于上海捷瑞生物工程有限公司，Trizol购于北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司，Bradford蛋白质定量试剂盒购于Tiangen Biotech(Beijing)CO.,LTD.每组DNA样品加入到一块（11孔）支持介质（琼脂糖凝胶）的样品孔中，检测其蛋白质含量，取其均值，进行组间比较.

2 结果

2.1 比目鱼肌MyoD、myogenin mRNA变化情况

对照组和运动组发育期大鼠比目鱼肌MyoD、myogenin mRNA表达情况为：与NC组比较，T3组MyoDmRNA升高（P＜0.05），myogenin mRNA下降（P＜0.05）；其他组间均未见显著性差异（P＞0.05）.具体情况见表1：

表1 比目鱼肌MyoD、myogenin mRNA含量比较

2.2 股四头肌MyoD、myogenin mRNA变化情况

对照组与发育期大鼠运动组股四头肌MyoD、myogenin mRNA情况如表2.与NC组比较，运动3W、6W后DT组MyoDmRNA升高（P＜0.05）；且DT组MyoD mRNA存在时间段上的差异，且差异具有显著性（P＜0.05），其它组间均未见显著性差异（P＞0.05）.各组myogenin mRNA表达只有些微变化，不具有统计学意义（P＞0.05）.

表2 股四头肌MyoD、myogenin mRNA含量比较

3 讨论

3.1 运动训练对大鼠骨骼肌MyoD、myogenin表达的影响

3.1.1 运动训练对成年大鼠骨骼肌MyoD、myogenin表达的影响

有研究者认为运动训练对MyoD和myogenin在骨骼肌中的表达有一定的影响，且研究表明在成熟的骨骼肌中Myogenin mRNA主要在慢肌纤维中表达，MyoD mRNA主要在快肌纤维中表达.为了解耐力训练对生肌调节因子myogenin和MyoD表达的影响，苏艳红、王瑞元[1]对SD大鼠进行耐力训练，RT-PCR测定大鼠胫骨前肌浅层中myogenin和MyoD mRNA的表达，结果发现，耐力训练使myogenin和MyoD mRNA均显著下降.史冀鹏[2]的研究证明：四周的离心运动能上调Myf5与myogenin蛋白表达，下调MyoD与MRF4蛋白表达.潘同斌、毛姗姗[3]研究发现，慢性低氧以及跑台训练能使myogenin和MyoD基因表达明显升高（P＜0.01），该研究结果是myogenin和MyoD的表达同步转化.

3.1.2 运动训练对发育期大鼠骨骼肌MyoD、myogenin表达的影响

实验动物SD大鼠的生长发育有其阶段性特点，3周龄之内为哺乳期，4周龄离乳后进入生长期（4至13周龄），且与人类青春期生长发育相似.查阅文献资料库，本研究团队发现：研究各种运动对发育期大鼠骨骼肌影响的文献并不多见，尤其是运动对大鼠骨骼肌成肌因子影响的研究基本处于空白，本实验着重研究该特殊时期力竭离心运动对大鼠骨骼肌成肌因子的影响.通过对发育期大鼠进行力竭离心运动的训练，发现发育期大鼠骨骼肌MyoD表达的变化较为明显，无论是在比目鱼肌还是在股四头肌中，该蛋白质表达的变化均较为活跃，该现象表明力竭离心运动能够引起MyoD的显著变化，根据其功能，该现象可能暗示两个结果：第一，骨骼肌快肌纤维数量增多或者说快肌纤维面积增大；第二，此时骨骼肌存在损伤，且处在损伤、修复、再生的高峰期.根据表1，比目鱼肌中MyoD的表达出现显著变化是在训练3W时，后期表达并不明显，是否意味着训练适应后损伤程度有所降低，进而MyoD的表达有所下调；此阶段还有myogenin表达的同步转化，提示myogenin除了参与骨骼肌修复外，骨骼肌纤维类型比例也可能发生变化.而在股四头肌中，MyoD的表达在各时段都出现了显著变化，前期变化原因极有可能与比目鱼肌中MyoD变化的原因一致，但后期的变化可能单纯的意味着力竭离心运动能够引起股四头肌中快肌纤维数目的增加或面积的增大.

3.2 MyoD、myogenin表达与骨骼肌纤维类型转化的相关联系

骨骼肌纤维具有很大的可塑性，根据它特有的肌球蛋白重链（MHC）亚型，可将骨骼肌纤维进行分类.经研究发现：哺乳动物骨骼肌纤维肌球蛋白亚型表达共有11种之多，但多数成体哺乳动物的骨骼肌肌球蛋白重链亚型主要为Ⅰ型、Ⅱa型、Ⅱd/x型、Ⅱb型，而其它的MHC亚型异构体只在特异的肌肉中表达，且这四种亚型之间存在相互平行转化的关系，即：Ⅰ↔Ⅱb↔Ⅱd/x↔Ⅱa.但骨骼肌纤维类型相互转化的具体机制还不甚清楚，现有研究只是发现骨骼肌纤维类型转化受多种信号通道调控，其中就包括MRFs家族，该家族中MyoD、myogenin的作用尤为明显.在成熟的骨骼肌中，MyoD是存在于快肌纤维中重要的转录因子，它的表达通常与快肌纤维数目或面积成正比，myogenin则在慢肌纤维中存在较多.MyoD、myogenin的转录活性受许多生长因子和癌基因的负向调节，例如：成纤维生长因子受体、DNA抑制剂等.Melissa.L.ehlers[4]通过活体检测就发现MyoD受NFATc1的影响，该调节蛋白能抑制其活性，促使快肌纤维向慢肌纤维转化.该研究还证明NFATc1能够控制骨骼肌纤维类型的组成，而且通过持续的有氧运动能够改变其含量，进而增加慢肌纤维的比例.

4 展望

肌细胞生长和调控因子MyoD、myogenin是重要的功能因子.MyoD能调节初期细胞的增殖过程，使得未分化的干细胞向成肌细胞分化；myogenin则能调节末期细胞的分化过程，使得成肌细胞最终分化成为多核肌细胞.而在成熟的骨骼肌中，MyoD多在快肌纤维中表达，myogenin多在慢肌纤维中表达.本研究表明：力竭离心运动能够使发育期大鼠骨骼肌MyoD、myogenin的表达发生变化，但受训练时间差异的影响，并未呈现线性结果，二者的表达差异在训练3W时较为显著.根据实验结果以及MyoD、myogenin的功能，同时结合骨骼肌的生理特性，我们大胆推测力竭离心运动能够引起发育期大鼠骨骼肌纤维类型发生变化，使得快肌纤维比例上调，但其具体机制还不清楚，有待于进一步研究.

〔1〕苏艳红,王瑞元，等.耐力训练对肌球蛋白重链的影响及MyoD、myogenin的调控作用 [J].体育学刊,2007,14(2): 48-52.

〔2〕史冀鹏.离心运动对骨骼肌生肌调节因子的影响及针刺干预研究[D].北京体育大学,2011.

〔3〕潘同斌,毛珊珊.慢性低氧及跑台训练对大鼠骨骼肌成肌调节因子MyoD和myogenin基因表达的影响[J].北京体育大学学报,2007,30(9):1209-1211.

〔4〕Melissa.L.ehlers,Barbara.Celona,et al.NFATc1 controls skeletal muscle fiber ty-pe and is a negative regulator of MyoD activity[J].Cell Rep.2014,8(6):1639–1648.

〔5〕Alex Hennebry,Carole Berry,et al.Myostatin regulates fiber-type composition of skeletal muscle by regulating MEF2 and MyoD gene expression[J].Cell Phy-siology.2009,296(3):525-534.

〔6〕廖艳萍.大强度离心运动对发育期大鼠骨骼肌纤维类型及MyoD、myogenin表达的影响[D].湖南师范大学,2009.

G804.7

A

1673-260X（2015）12-0148-02

湖南省教育厅科研项目（13C636）