冬泳对大鼠解偶联蛋白UCP基因表达的作用,运动生理学论文

冬泳对大鼠解偶联蛋白UCP基因表达的作用,运动生理学论文冬泳运动是利用机体可接受的冷刺激量来激发各系统功能向有利于本身健康的方面转化，进而对机体各系统产生积极作用的冬季活动。冷刺激能够使脂肪细胞线粒体上的UCP表示出增加。当机体感遭到严寒刺激时，解除了生理状态下的抑制作用，使UCP作用开通，致使氧化磷酸化产生热能。解偶联蛋白UCP(uncouplingprotein)是线粒体阴离子载体蛋白家族中的成员，位于线粒体内膜。UCP基因表示出受多重调节，运动量、冷刺激以及T3、视黄酸、胰岛素等对UCP基因家族的表示出都有影响。实验只针对运动量、冷刺激进行大鼠解偶联蛋白UCP基因的研究，为冬游运动的科学性提供理论根据。1材料与方式方法1.1实验动物及分组清洁级SD雄性大鼠32只(购于吉林大学实验动物中心)，体重240～280g。动物于PLA-2型自动送风养鼠笼中饲养，笼内温度(243)℃，相对湿度40%～60%，自由饮食，饮水，照明伴随室内自然光变化。所用饲料为大鼠维持饲料(购于吉林大学实验动物中心)，适应性饲养10d后进行实验。根据体重随机将32只SD雄性大鼠分为四组:平静组A、3min游泳组B，30min游泳组C和冬泳组D，每组8只。1.2实验动物模型制备3min游泳对照B组接受6周水温22℃的游泳训练;30min游泳C组接受适应训练后，天天递增3min至30min，冬泳D组接受适应训练后，从22℃水温开场天天递减2℃，降至8℃。大鼠均在长为100cm，宽为40cm，水深为60cm的水池中游泳，室内水槽自然状态下水温22℃，冬泳水温控制采用水槽中加冰的方式方法天天降2℃，逐步降水温至8℃，游泳在天天上午进行，每周6d。1.3实验动物取材各组大鼠均于运动后即刻进行乙醚麻醉，断头处死。各组均取大鼠右后腿股四头肌肌肉置于10mL离心管中，样本取材后置于液氮中速冻，然后－80℃保存。1.4主要试剂和仪器乙醚溶液500mL，5TBE浓缩储液，0.5mol/LEDTA，溴化乙锭溶液0.5mg/mL，氯仿，异丙醇，75%乙醇，0.1%DEPC水，Trizol试剂，吖啶橙染液，北京鼎国通用型RT-PCR试剂盒，山东产202型烘干箱，GermanyMLEZ323K台式高速冰冻离心机，北京产PLA-2型自动送风养鼠笼，北京产ECP3000电泳仪，USAUVPGDS-8000紫外凝胶成像系统，UKTECHNEFFG02HSDPCR仪。1.5实验方式方法骨骼肌UCP基因表示出测定通过大鼠骨四头肌深层肌肉RNA电泳结果、RT-PCR反响电泳结果来反响UCP基因mRNA的相对表示出量，在RT-PCR实验中设置的内参照物是内源性参照物-actin，他在各种动物细胞内高度表示出。UCP基因参考ChrisinaM.Evock-Clover等设计的引物序列，其扩增长度为389bp，浓度为20D，由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。UCP引物序列UCPforward:GTGGATGCCTACAGGACCAT，UCPreverse:ATGAA-CATCACCACGTTCCA。-actin引物序列-actinor-ward:TGCGTGACATCAAGGAGAAG，-actinre-verse:TGCCAGGGTACATTGTGGTA。1.6数据处理与统计分析使用SPSS17.0进行数据分析，组间比拟使用一维方差分析，所有数值均用平均数标准差，P﹤0.01表示差异极显着。用Alpha紫外凝胶成像系统分析扩增片段大小。用Labwords4.0分析软件对RT-PCR结果进行光密度分析。2实验结果2.1UCP基因RT-PCR反响电泳结果大鼠股四头肌深层肌肉UCP基因RT-PCR反响电泳结果见图1，结果显示，冬泳训练后大鼠股四头肌UCP/-actin的相对表示出量结果在图上清楚明晰可见，UCP基因在大鼠冬泳训练后大鼠股四头肌肌肉组织中表示出，且条带比拟清楚明晰、完好，UCP的片段大小经分析约为642bp。【图1.略】2.2RT-PCR电泳各条带凝胶密度分析结果骨骼肌UCP基因RT-PCR电泳凝胶密度分析结果显示，UCP基因在大鼠股四头肌中表示出，C组、D组与A组、B组相比UCP基因的mRNA表示出量有明显增高趋势，差异极显着，且C组和D组之间的mRNA表示出量差异极显着，见表1。【表1】3讨论UCP在组织中分布广泛，主要在骨骼肌、脂肪组织和心脏表示出最为密切，机体的一切运动由骨骼肌发起，任何动作都会导致UCP表示出变化。体外实验证明，UCP基因在转染的酵母中过量表示出可导致酵母线粒体膜电位降低，表示清楚UCP具有解偶联活性。UCP是一个蛋白质家族，当前已发现的UCP有UCP1、UCP2、UCP3、UCP4、UCP5和UCP6。UCP的作用机制是通过解偶联作用降低细胞线粒体膜质子梯度，进而减少ATP生成，最终到达调节能量平衡的目的。UCP1上要在棕色脂肪组织中表示出，它的重要作用是调节脂肪的代谢，主要是通过遣散线粒体膜质子梯度来进行调节，当运动量增加到一定程度，需大量酯类介入功能，UCP1表示出加强，强度随运动量增加而加强。运动量对UCP基因表示出的影响。能量物质的氧化通过质子流与ATP的合成偶联，质子电化学梯度在F0-F1-ATP合成酶作用下使ADP磷酸化，构成ATP。呼吸作用使氧消耗与ADP磷酸化构成ATP互相偶联，运动量增加导致耗氧量增大，启动UCP基因解偶联机制。同时UCP基因在脂肪组织中表示出，它的另一个重要作用是调节脂肪的代谢，通过遣散线粒体膜质子梯度进行调节，运动量增加到一定时间，就需要酯类物质介入供能，UCP表示出加强，强度随运动量增加而加强。本实验结果表示清楚，C、D组体酯含量极显着低于A、B组。C、D组大鼠泳后的UCP基因mRNA表示出结果极显着高于A、B组，讲明严寒条件下的游泳和较大运动量的游泳均可使UCP基因表示出加强，进而加强了机体的脂肪代谢。冷刺激对UCP基因表示出的影响。冬泳运动可使动物通过调节本身体温的基因进行表示出，动物机体遭到冷刺激后，加强本身的基础代谢产生热能。在冷环境刺激下，为了维护本身的体温，需要更多的细胞通过UCP解偶联产热，使UCP质子通道打开，导致氧化磷酸化解偶联而产热，以热能的形式散发出来。Vianna等报道UCP基因介入产热作用的调控。实验结果表示清楚，D组大鼠泳后的UCP基因表示出显着上调，极显着地高于A、B组，且极显着地高于C组，讲明游泳运动可使UCP基因表示出加强，在严寒条件下的游泳运动更能加强UCP基因的表示出，UCP的数量和活性决定机体的产热能力，当大鼠感遭到冷刺激时，除正常生理应急抑制作用外，还能够使细胞UCP质子通道开放，致使机体氧化磷酸化作用解偶联产生热能。为使机体抵抗严寒引起的机体体温下降，需更多的细胞通过UCP解偶联产热，释放更多的热能。大鼠UCP基因的表示出可能牵涉到很多因素，如基因的构造、基因的转录、基因的翻译等，华而不实每一个细小的环节都可使基因表示出的改变，大鼠冬泳恢复后的UCP基因表示出情况还有待于进一步的研究。4结论严寒条件下的游泳和较大运动量的游泳均可使UCP基因表示出加强，加强机体的能量代谢，24h后UCP基因表示出恢复到正常水平。冬游与较大运动量的游泳相比，运动后即刻大鼠骨骼肌UCP基因表示出升高，大鼠机体在外界低温的刺激下发生了诱导上调反响。参考文献1杨成君，王灿，尹忠伟，等．冷暴露对大鼠机体能量代谢影响．中国公共卫生，2007;23(12):146914702苏彦炬，霍少华，于动震，等．冬泳和游泳运动对糖尿病大鼠病情影响的实验比照．中国临床康复，2005;9(2):2052073Evock-CloverCM，PochSM，RichardsMP，etal．Expressionofanuncouplingproteingenehomologinchickens．ComparativeBiochemit-ryandPhysilolgyPartA，2002;133(1):3453584GimenoRE，DembskiM，WengX，etal．Cloningandcharacterizationofanuncouplingproteinhomolog．Diabetes，1997;46(5):900906