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.2018年4月19日；13（4）：e0195704。
doi:10.1371/journal.pone.0195704。 2018年eCollection。

大鼠内侧腓肠肌运动单位收缩特性对跑步机耐力训练的适应性：与肌肉线粒体生物发生的关系

卡塔兹纳·克里·希恰克 1, 乔安娜·马杰尔扎克 2, 雅库布·克里·希恰克 3, 达维德·奥奇恩滑雪 1 4, 多米尼克·卡奇马雷克 1 5, Hanna Drzymała-Celichowska 1 5, 彼得·克鲁特基 1, 安娜·加威兹卡 2, 马格达莱娜·古兹克 2, MichałKorostynski 6, 兹比格尼乌·斯库特尼克 7, Elżbieta Pyza公司 8, Wiesława Jarmuszkiewicz公司 9, 杰西·阿佐拉兹 2, 扬·塞利科夫斯基 1
附属公司

大鼠内侧腓肠肌运动单位收缩特性对跑步机耐力训练的适应性：与肌肉线粒体生物发生的关系

卡塔兹纳·克里·希恰克等。 公共科学图书馆一号. .

摘要

本研究旨在研究2周、4周和8周耐力训练对大鼠内侧腓肠肌（MG）慢（S）、快抗疲劳（FR）和快疲劳（FF）运动单位（MU）收缩特性的影响，以及与肌线粒体生物发生变化的关系。在体内检测功能性分离MU的特性。根据线粒体DNA拷贝数（mtDNA）、电子传递链（ETC）蛋白和MG中PGC-1α的变化判断线粒体的生物发生。此外，用qPCR研究线粒体重构丝裂原融合蛋白（Mfn1，Mfn2）和动力蛋白样蛋白（Opa1）的标记物。经过8周的训练，FR MU的比例从37.9%增至50.8%，FF单位的比例从44.7%降至26.6%。最早在2周的耐力训练后，发现疲劳抵抗力增加，抽搐持续时间缩短，增强力量的能力增强，主要是在FR MU。此外，训练2周后，通过Mfn1、Opa1的表达增加和MG慢速部分PGC-1α的增加判断线粒体网络重构增强。有趣的是，在训练的这个阶段，通过ETC蛋白含量和腓肠肌慢速和快速部分的mtDNA评估，没有发现线粒体生物发生增强的迹象。然而，经过8周的训练后，ETC蛋白含量增加，但主要是在腓肠肌的缓慢部分。总结，MU收缩特性的功能性变化导致肌肉性能的增强，同时激活控制肌肉线粒体网络重组和线粒体生物发生的信号，属于线粒体ETC蛋白含量增加之前的早期肌肉适应性反应。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

图1
图1。对照和训练动物MGF中的呼吸链蛋白亚单位。
对照组（C组）内侧腓肠肌快速部分蛋白质提取物的Western blot分析9–C12)和训练过的大鼠（T9–T型12)使用抗呼吸链蛋白亚基的初级抗体（ab110413）。通道1包含大鼠心脏线粒体裂解物作为阳性对照，通道10-大鼠肌肉样品（腓肠肌）作为内部标准。
图2
图2。控制和训练动物中三种运动单位的分布。
静坐对照组（C）和训练2周（2W）、4周（4W）和8周（8W）的腓肠肌内侧三种运动单位类型的分布。快速疲劳（FF）MU用白色表示，快速抗疲劳（FR）MU以灰色表示，慢速（S）MU则以黑色表示。双侧p值表示训练期（2周、4周或8周）相对于对照组的统计显著性（双比例Z检验）。符号*表示数值显著不同：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001（S3文件）。
图3
图3。控制和训练动物的运动装置在疲劳试验期间的力变化。
快速疲劳（FF；面板A）、快速抗疲劳（FR；面板B）和慢速（S；面板C）电机单元的疲劳试验概况。对照组（C）用开圆圈表示，训练2周（2W）的组用填充三角形表示，训练4周（4W）的组用填充方块表示，训练8周（8W）的小组用填充菱形表示。各组随时间变化的平均力表示为疲劳试验第五秒期间达到的相对值，可接受为1.0（S5文件）。
图4
图4。对照组和训练组动物三种运动单位类型的力-频率关系。
快速疲劳（FF）运动单元（MU）显示在面板A中，快速疲劳（FR）运动单元显示在面板B中，慢速疲劳（S）运动单元表示在面板C中。控制（C）组用开圆圈表示，训练2周（2W）的组用填充三角形表示，训练4周（4W）的组用填充正方形表示，训练了8周（8W）的组由填充钻石代表。面板A–C中的水平虚线表示最大力的60%（归一化为150 Hz下获得的最大破伤风力）（S6文件）。
图5
图5。对照组和训练组动物MGF中的相对mRNA表达水平。
肌球蛋白重链慢亚型的相对mRNA表达(我的7，面板A），SERCA2(附件2a2，面板B），parvalbumin(Pvalb公司，面板C），丝裂原1(Mfn1公司，面板D），丝裂原融合蛋白2(Mfn2公司，面板E），线粒体动力样GTPase(Opa1公司在2周、4周和8周的耐力训练后，内侧腓肠肌（MGF）的快速部分。数据以平均值+SD表示，并由参考基因进行标准化(Hprt1（小时）). 单侧p值表示训练期（2、4或8周）相对于对照组的统计显著性（Dunnett的事后测试）（S9文件）。符号*表示数值显著不同：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
图6
图6。对照组和训练组动物MGS中的相对mRNA表达水平。
肌球蛋白重链慢亚型的相对mRNA表达(我的7，面板A），SERCA2(附件2a2，面板B），parvalbumin(Pvalb公司，面板C），丝裂原1(Mfn1公司，面板D），丝裂原融合蛋白2(Mfn2公司，面板E），线粒体动力样GTPase(Opa1公司第2、4和8周的耐力训练后，内侧腓肠肌（MGS）的缓慢部分。数据表示为参考基因标准化的平均值+SD(Hprt1（小时）). 单侧p值表示训练期（2、4或8周）相对于对照组的统计显著性（Dunnett的事后测试）（S10文件）。符号*表示显著不同的值：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
图7
图7。对照和训练动物的MGF和MGS中的mtDNA拷贝数。
经过2周、4周和8周的耐力训练后，内侧腓肠肌快速部分（MGF，A组）和缓慢部分（MGS，B组）的线粒体DNA拷贝数（mtDNA/nDNA比率）。数据以平均值+SD表示。单侧p值表示训练期（2、4或8周）相对于对照组的统计显著性（Dunnett的事后测试）（S11文件）。符号*表示数值显著不同：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
图8
图8。对照和训练动物MGF和MGS中的线粒体蛋白ETC复合物。
耐力训练2周、4周和8周后，内侧腓肠肌快速部分（MGF，A组，S12文件）和内侧腓肠肌肉缓慢部分（MGS，B组，S13文件）的线粒体蛋白复合体亚单位（C II、C III、C IV、C V）。数据以平均值+SD表示，并通过参考蛋白β-肌动蛋白和内部标准进行归一化。单侧p值表示训练期（2周、4周或8周）相对于对照组的统计显著性（Dunnett的事后检验）。符号*表示数值显著不同：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
图9
图9。对照组和训练组动物MGS中的PGC-1α。
经过2周、4周和8周的耐力训练后，内侧腓肠肌缓慢部分（MGS，S14文件）的PGC-1α。数据表示为平均值+SD，并通过参考蛋白GAPDH和内部标准进行标准化。单侧p值表示训练期（2周、4周或8周）相对于对照组的统计显著性（Dunnett的事后检验）。符号*表示数值显著不同：*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
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赠款和资金

这项工作得到了JC国家科学中心（2013/09/B/NZ7/02555）和JM大学体育学院（74/BS/KFiB/2015）的支持。