研究目的:低氧训练作为一种重要训练方式,已被广泛的应用到提高骨骼肌有氧运动能力上。有研究发现运动可以提高骨骼肌内皮舒张能力,进而提高骨骼肌有氧运动能力,但低氧训练干预在提高骨骼肌血管内皮舒张能力方面的相关研究较少,其内在的发生机制还不甚清晰。沉默信息调节因子2同源蛋白3(Sirt3)是一种依赖NAD+的蛋白去乙酰化酶,具有抗氧化能力,它可激活骨骼肌细胞叉头框蛋白O3a(FOXO3a),去乙酰化超氧化物歧化酶2(AC-SOD2),促进活性氧(ROS)清除,增强抗氧化防御能力。Sirt3定位于包括骨骼肌在内的多个高代谢活性器官的线粒体基质中,其过表达可防止血管氧化应激,保护内皮屏障功能,保持内皮依赖性舒张。但目前关于Sirt3是否在低氧训练调控骨骼肌抗氧化能力和血管内皮舒张能力上发挥作用还没有相关的实证研究。为此,本研究旨在探讨Sirt3对低氧训练小鼠的骨骼肌抗氧化能力和血管内皮舒张能力的影响,为探寻低氧训练提高有氧运动能力的可能机制提供一定的理论依据。研究方法:将8周龄C57BL/6J雄性SPF级小鼠随机分为空白对照组(C组)、低氧组(H组)、运动组(E组)、低住高练组(LoHi组)和高住低练组(HiLo组),n=6只/组。小鼠进动物房后进行适应性喂养7天,熟悉跑台和饲养环境后进行干预。具体干预方式为:C组不施加任何干预;H组小鼠在低氧环境中每天居住8小时,氧浓度从第1周至第6周分别为14.8%、14.3%、13.7%、13.2%、12.5%、12.5%;E组小鼠每天在跑台上进行一次有氧运动,跑台速度以每周2 m/min的频率递增,由初始的10 m/min逐渐升高至20 m/min;运动时间每周增加10分钟,从第1周的30分钟逐渐增加至第6周的80分钟;LoHi组小鼠在常氧下居住,在低氧条件下运动,运动时的氧浓度与H组相同,运动强度和时间与E组相同;HiLo组小鼠在低氧环境下居住,并在常氧下运动,低氧条件与H组相同,运动强度和时间与E组相同。每周干预5天(第1-3周)或6天(第4-6周),在第6周最后一次干预后24selleck NMR小时采集小鼠骨骼肌样本,取股四头肌即刻放入液氮中,后放入-80℃冰箱储存,用于后续的生化检测和Western blot蛋白测定。统计分析使用IBM SPSS Statistics 25进行Imidazole ketone erastin供应商,数值以平均值±标准误表示。采用单因素方差分析(One-way ANOVimmune systemA)对数据进行统计分析,组间比较采用LSD法,如果p <0.05,则认为数据有统计学差异。研究结果:(1)为了考查低氧训练与其他干预对骨骼肌血管内皮舒张能力变化特征的差异,本研究测定了血管舒张功能指标内皮型一氧化氮合酶(e NOS)、血管紧张素II 1型受体(AT1R)和血管紧张素II 2型受体(AT2R)在各干预后的蛋白表达情况。e NOS是一种有效的内源性血管扩张剂,AT1R、AT2R是血管紧张素Ⅱ的两个受体,AT1R被激活可以介导血管收缩,AT2R激活可以介导血管舒张。结果发现,两种低氧训练均能有效提高e NOS的表达(p <0.01)。与C组相比,各组的AT1R表达均无显著性变化(p> 0.05)。AT2R的蛋白表达在H组、E组、LoHi组和HiLo组均高于基础值(p <0.05)。(2)研究测定了Sirt3及其下游的FOXO3a的蛋白表达,并测定了SOD2乙酰化(AC-SOD2)的表达情况。结果可知,与C组相比,H组的Sirt3蛋白表达无显著性改变(p> 0.05),而E组、LoHi组和HiLo组均有显著性升高(p <0.05,p <0.01,p <0.01)。LoHi组和HiLo组的FOXO3a的蛋白表达显著高于C组(p <0.01),H组和E组无显著性改变(p> 0.05)。与C组相比,H组、E组、LoHi组和HiLo组的AC-SOD2均显著低于基础值(p <0.05)。(3)为了考查低氧训练与其他干预方式对骨骼肌氧化及抗氧化水平影响的异同,本研究测定了过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的水平。与C组相比,H组、E组、LoHi组和HiLo组的CAT均显著升高(p <0.05)。HiLo组的GSH-Px水平显著高于对照组(p <0.05)。观察SOD水平可知,H组、E组、LoHi组高于对照组(p <0.01,p <0.05,p <0.01)。E组和HiLo组的MDA水平显著低于C组(p <0.01,p <0.05)。(4)为了进一步考查不同干预方式对骨骼肌线粒体抗氧化能力的影响,本研究测定了过氧化物还原酶-3(Prx3)、过氧化物还原酶-5(Prx5)和硫氧还蛋白2(Trx2)的蛋白表达水平。Prx3、Prx5和Trx2是一组线粒体抗氧化酶,Prx3是还原基质中过氧化氢的主要氧化还原酶,可以清除线粒体基质中90%的过氧化物。Trx2是一种关键的线粒体氧化还蛋白,可维持正常的蛋白质功能,并向Prx3提供电子以清除线粒体中的H2O2。Prx5可消除细胞内ROS,维持线粒体功能。研究结果发现,在不同的干预下,Prx3的蛋白表达仅在E组显著性升高(p <0.05)。与C组相比,E组、LoHi组和HiLo组的Prx5的蛋白表达有显著的提升(p <0.01)。与C组相比,E组、LoHi组和HiLo组的Trx2表达均有明显的提高(p <0.01),其中HiLo组升高的更为显著。研究结论:(1)6周低氧暴露、运动训练、低住高练和高住低练干预均可以不同程度的提高骨骼肌血管内皮舒张能力,低氧训练后骨骼肌血管内皮发生适应性改变。(2)6周的运动训练、两种低氧训练模式都可以提高骨骼肌Sirt3蛋白表达,其下游的FOXO3a蛋白表达在两种低氧训练后显著提高。低氧暴露、运动训练和两种低氧训练干预都能引起SOD2的乙酰化水平降低。低氧训练激活了骨骼肌Sirt3/FOXO3a信号转导通路,提升骨骼肌抗氧化能力,这可能是低氧训练改善骨骼肌血管内皮舒张能力的潜在因素之一。