肉碱对不同强度运动大鼠骨骼肌线粒体呼吸链H+-K+-ATPase活性的影响*

彭丽娜， 葛宝祥， 彭丽妍

(1. 廊坊师范学院体育学院， 2. 北京北大方正软件技术学院， 河北廊坊 065000)



肉碱对不同强度运动大鼠骨骼肌线粒体呼吸链H+-K+-ATPase活性的影响*

彭丽娜1△， 葛宝祥2， 彭丽妍2

(1. 廊坊师范学院体育学院， 2. 北京北大方正软件技术学院， 河北廊坊 065000)

目的：观察左旋肉碱对不同强度递增负荷跑台运动后大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性的影响。方法：健康雄性Wistar大鼠40只，随机分为8组(n=5)：对照组(A)、肉碱组(L)、运动组(E1、E2、E3)和运动结合肉碱组(LE1、LE2、LE3)。差速离心法提取骨骼肌线粒体，分光光度计测定骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性。结果：与A组相比，L组大鼠H+-K+-ATPase活性升高31.18%；E1组提高44.46%(P<0.05)；LE1组提高64.50%(P<0.01)；E2、LE2组分别提高了63.65%、71.15%(P<0.01)；E3组活性下降21.68%；LE3组提高57.81%(P<0.05)。与L组比较，LE1、LE2组提高了48.42%、58.08%(P<0.05)；LE3组提高38.70%。与E1组相比，LE1组提高了36.07%；与E2 相比，LE2组提高了20.65%；，与E3组相比，LE3组提高66.96%(P<0.01)。结论：肉碱干预后大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性明显增强，大鼠运动能力明显提高。

运动；肉碱；骨骼肌；线粒体；H+-K+-ATPase；大鼠

耐力运动中ATP的供能显得尤为重要。耐力运动中脂肪酸氧化要到线粒体的基质中进行，而长链脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜，必须需要肉碱的转运才能进入到线粒体基质中，所以肉碱含量的高低决定着运动能力的好坏[1]。ATP酶是存在于细胞线粒体内膜上的一种蛋白酶，与线粒体呼吸链上的酶结合产生能量，供机体运动所需。它在物质运输、能量转换以及信息传递方面具有重要的作用，ATPase活力的大小是各种细胞能量代谢及功能有无损伤的重要指标[2]。本课题组通过前期对骨骼肌线粒体呼吸链酶活性的研究显示：运动训练及肉碱干预均可提高线粒体呼吸链酶活性[3]。本研究在前期研究成果的基础上，以大鼠骨骼肌线粒体为研究对象，通过测定线粒体H+-K+-ATPase活性，探讨肉碱对不同强度运动大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性的影响，为从细胞、亚细胞分子水平探寻运动性疲劳的发生机制及缓解疲劳的过度影响提供依据。

1　材料与方法

1.1实验对象与分组

2月龄健康雄性Wistar大鼠50只，(兰大医学院购买，动物合格证书：甘scxk 2005-0007)，体重(130±20)g。动物经适应性训练后，保留40只大鼠随机分为8组(n=5)：对照组(A)、肉碱组(L)、运动组E1(20 m/min)、E2(25 m/min)、E3(30 m/min)和运动加肉碱组(LE1、LE2、LE3)。对照组：不施加运动；肉碱组：给予肉碱，不施加运动；运动组(E1、E2、E3)：施加不同负荷运动；运动+肉碱组(LE1、LE2、LE3)：给予肉碱，施加不同负荷运动。动物饲养每笼5只，自由进食饮水，自然采光，室温25℃左右，湿度50%。

1.2肉碱补充与训练方案

采用6周递增负荷水平跑台运动。所有大鼠(除对照组和肉碱组)以15 m/min的速度训练适应后(适应强度)、分别以20 m/min(小强度)，25 m/min(中等强度)，30 m/min(大强度)训练，每天60 min。每周训练6 d，运动加肉碱组按300 mg/kg灌胃后休息[4]，共训练6周，训练结束后，所有实验大鼠于第 7 周开始在水平跑台上以 35 m/min (力竭强度)的速度运动至力竭后即刻断头处死[5]。

1.3骨骼肌取样及指标测定

断头处死后迅速取出股四头肌，在预冷生理盐水中，除脂肪、筋膜等结缔组织后，在冰浴中剪成碎块，并按1∶5体积比加入缓冲液(匀浆30 s，间隔30 s，反复3次)制成匀浆液。在0℃～4℃下， 匀浆液离心，2 000 r/min，15 min，弃沉淀，取上清液；所得沉淀用适量缓冲液充分反复吹打悬浮后再离心，2 000 r/min，15 min,弃沉淀，取上清液；两次离心所得上清液混合，离心，12 000 r/min，15 min，弃上清，所得沉淀加入适量缓冲液充分悬浮，12 000 r/min，再离心15 min，所得沉淀物即为大鼠骨骼肌线粒体小球[6]。H+-K+-ATPase活力测定选用南京建成生物工程研究所，各指标严格按照试剂盒说明进行。

1.4数理统计

2　结果

2.1肉碱对不同强度运动大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性的影响

与A相比，L组大鼠H+-K+-ATPase活性升高31.18%，无显著性差异；E1组提高44.46%(P<0.05)；LE1组提高64.50%(P<0.01)；E2、LE2组大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase分别提高了63.65%和71.15%(P<0.01)；E3组活性下降21.68%；LE3组提高57.81%(P<0.05)；与L组比较，LE1组提高了48.42%(P<0.05)；LE2组提高58.08%(P<0.05)；LE3组提高38.70%。与E1组相比，LE1组提高了36.07%。与E2相比，LE2组提高了20.65%。与E3组相比，LE3组提高66.96%(P<0.01，表1)。

3　讨论

长时间耐力运动，脂肪酸代谢能力加强，细胞代谢转运加速，线粒体呼吸链酶传递速率加快，能量产生也随之提高[7]。骨骼肌线粒体内ATPase活性的高低是决定运动能力好坏的关键因素[8]。研究表明，外源性补充左旋肉碱可以提高大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase的活性[8]。本实验结果表明：肉碱可以提高长时间耐力运动大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性，这与本课题组以往的研究结果相一致。其分子机制可能是肉碱结合长时间耐力运动可以使细胞膜免受自由基的损伤，加快运动时骨骼肌的氧化磷酸化水平，保护骨骼肌线粒体呼吸链的传递速率，加速ATP的生成，节约ATP的过度消耗，延缓运动疲劳的发生，提高运动能力。且肉碱结合中等强度运动可以明显提高大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性。

GroupH+-K+-ATPaseA2.117±1.235L3.076±2.332E13.812±0.192*E25.823±1.470**E31.658±0.359LE15.963±1.126**#LE27.338±1.129**#LE35.018±1.129*ΔΔ

A: Control group; L: Carnitine group; E: Sport group; LE: Carnitine+sport group

*P<0.05,**P<0.01vsgroup A;?#P<0.05vsgroup L;?ΔΔP<0.01vsgroup E3

研究显示：一次力竭性运动可降低大鼠心肌线粒体H+-K+-ATPase活性。本实验结果显示：30 m/min长时间大强度力竭运动后大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase活性显著下降。其机制可能是由于长时间大强度运动机体细胞膜受到自由基的严重损害，破坏了线粒体膜的完整性，使氧化磷酸化水平降低，ATP合成受阻等因素造成的[9]。虽然补充肉碱可以提高大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase的合成能力，但细胞内产生的大量氧自由基，使氧化磷酸化和电子传递等功能下降，同时线粒体H+-K+-ATPase向线粒体内转运速率降低，能量产生减少，影响运动能力。其次，肉碱浓度的变化也是影响H+-K+-ATPase的又一因素，有待于进一步研究。总之，肉碱可以明显提高不同强度运动后大鼠骨骼肌线粒体H+-K+-ATPase的活性，肉碱与运动具有明显的协同作用。

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sports；carnitine；skeletal muscle；mitochondria；H+-K+-ATPase；rats

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1000-6834(2016)01-086-03

10.13459/j.cnki.cjap.2016.01.022