中等强度训练干预大鼠骨骼肌抗增殖蛋白PHB1表达及线粒体呼吸功能的变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2477

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (8): 1207-1212.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2477

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中等强度训练干预大鼠骨骼肌抗增殖蛋白PHB1表达及线粒体呼吸功能的变化

方雯¹，李泽²，柳昭明²，冯红³

¹清华大学，北京市 100084；²北京朝阳中西医结合急诊抢救中心，北京市 100020；³天津体育学院，天津市 300381

收稿日期:2019-06-21 修回日期:2019-06-22 接受日期:2019-07-31 出版日期:2020-03-18 发布日期:2020-01-21
通讯作者: 冯红，博士，教授，天津体育学院，天津市 300381
作者简介:方雯，女，1991年生，江西省抚州市人，汉族，在读博士，主要从事运动人体科学方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(31470061)

Changes of mitochondrial respiratory function and PHB1 expression in rat skeletal muscle after moderate-intensity training

Fang Wen¹, Li Ze², Liu Zhaoming², Feng Hong³

¹Tsinghua University, Beijing 100084, China; ²Beijing Chaoyang Integrative Medicine Emergency Medical Center, Beijing 100020, China; ³Tianjin University of Sport, Tianjin 300381, China

Received:2019-06-21 Revised:2019-06-22 Accepted:2019-07-31 Online:2020-03-18 Published:2020-01-21
Contact: Feng Hong, PhD, Professor, Tianjin University of Sport, Tianjin 300381, China
About author:Fang Wen, Doctoral candidate, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 31470061

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
线粒体呼吸功能：线粒体呼吸功能的强弱反映线粒体在机体内代谢能力的强弱，线粒体内的氧化磷酸化反应影响线粒体的呼吸功能，而他们发生反应的主要场所在线粒体内膜呼吸链上。该研究观察中等强度训练对线粒体呼吸功能的影响，进一步讨论线粒体内膜上蛋白PHB1对线粒体呼吸功能以及机体能量代谢的影响。
线粒体结构完整：线粒体结构的完整与否影响到线粒体的功能，进一步影响线粒体呼吸链上各类酶的活性，从而影响线粒体的能量代谢。该研究关注的是线粒体内膜上蛋白PHB1对线粒体整体结构的影响，为其作为调控线粒体呼吸功能及能量代谢的相关靶点提供依据。

背景：研究显示长期中等强度规律运动可以改善骨骼肌细胞线粒体电子呼吸链复合体酶的活性，从而提高其做功能力和抵抗疲劳能力。

目的：探讨中等强度训练对大鼠骨骼肌内抗增殖蛋白及线粒体呼吸功能的影响。

方法：32只健康雄性SD大鼠随机分为2组：安静对照组、中等强度训练组，每组16只。中等强度训练组的训练方案：第1周以10 m/min速度跑，每周6 d，每天10 min，坡度10°；第2周以15 m/min速度跑，每周6 d，每天增加10 min至60 min结束，坡度10°；第3-8周以15 m/min速度跑，每周6 d，每天60 min，坡度10°。末次实验后48 h处死大鼠，提取骨骼肌以及线粒体，检测线粒体呼吸控制率、ATP含量、活性氧水平、复合体V活性及PHB1蛋白表达。

结果与结论：①与安静对照组相比，中等强度训练组骨骼肌线粒体呼吸控制率显著性升高(P < 0.001)、ATP含量显著性升高(P < 0.05)、活性氧水平显著降低(P < 0.001)、复合体V活性显著升高(P < 0.05)、PHB1表达显著升高(P < 0.01)；②通过相关性分析得出：经过8周中等强度训练后大鼠骨骼肌内PHB1的表达分别与ATP含量、复合体V活性呈正相关，与活性氧水平呈负相关；③结果表明，中等强度训练通过促进PHB1表达提高线粒体氧化磷酸化功能，维持线粒体膜结构，增强线粒体呼吸功能。

ORCID: 0000-0002-6888-7854(方雯)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 中等强度训练, 骨骼肌, 线粒体呼吸功能, 抗增殖蛋白, 能量代谢

Abstract:

BACKGROUND: Studies have shown that long-term moderate-intensity regular exercise can improve the activity of mitochondrial respiratory chain complex enzymes in skeletal muscle cells, thereby improving their power capability as well as the ability to resist fatigue.

OBJECTIVE: To explore the effect of moderate-intensity training on prohibitin (PHB) expression and mitochondrial respiratory function in rat skeletal muscle.

METHODS: Thirty-two healthy male Sprague-Dawley rats were randomly divided into two groups: quiet control group and moderate-intensity training group, each of 16 rats. In the moderate-intensity training group, the treadmill training was performed at a slope of 10°: in the 1^st week, running at 10 m/min, 10 minutes per day, 6 days per week; in the 2^nd week, running at 15 m/min, increased from 10 minutes per day to 60 minutes per day with an increase of 10 minute per day, 6 days per week; in the 3^rd to 8^th week, running at 15 m/min, 60 minutes per day, 6 days per week for a total of 8 weeks. Rats were sacrificed at 48 hours after the final experiment, and mitochondria were extracted from skeletal muscle samples. Mitochondrial respiration control rate, adenosine triphosphate content, reactive oxygen species level, complex V activity and PHB1 protein expression were measured.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the quiet control group, in the moderate-intensity training group, mitochondrial respiration control rate in the skeletal muscle increased significantly (P < 0.001), adenosine triphosphate content increased significantly (P < 0.05), reactive oxygen species level decreased significantly (P < 0.001), the activity of complex V was significantly increased (P < 0.05) and PHB1 expression was significantly increased (P < 0.01). The correlation analysis showed that after 8 weeks of moderate-intensity training, the expression of PHB1 in the skeletal muscle of rats was positively correlated with adenosine triphosphate content and complex V activity, and negatively correlated with reactive oxygen species level. Therefore, moderate-intensity training improves mitochondrial oxidative phosphorylation, effectively maintains mitochondrial membrane structure and enhances mitochondrial respiratory function by increasing the expression of PHB1.

Key words: moderate-intensity training, skeletal muscle, mitochondrial respiratory function, PHB1, energy metabolism

中图分类号:

方雯, 李泽, 柳昭明, 冯红. 中等强度训练干预大鼠骨骼肌抗增殖蛋白PHB1表达及线粒体呼吸功能的变化[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(8): 1207-1212.

Fang Wen, Li Ze, Liu Zhaoming, Feng Hong. Changes of mitochondrial respiratory function and PHB1 expression in rat skeletal muscle after moderate-intensity training[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(8): 1207-1212.

图/表（结果） 4

2.1 实验动物数量分析实验选用大鼠32只，分为2组，实验过程无脱失，全部进入结果分析。

2.2 中等强度训练对大鼠骨骼肌内线粒体呼吸控制率(RCR)、态3呼吸速率(ST3)、态4呼吸速率(ST4)的影响由表1可知，与安静对照组相比，中等强度训练组大鼠骨骼肌线粒体呼吸控制率(RCR)和态3呼吸速率(ST3)值升高(P < 0.001，P < 0.05)；而态4呼吸速率(ST4)值无显著变化。线粒体呼吸控制率(RCR)升高说明线粒体呼吸功能增强，相反则说明线粒体呼吸功能减弱，态3呼吸速率(ST3)值升高作者认为是机体中等强度运动状态下质子漏增加所引起的。

2.3 中等强度训练对大鼠骨骼肌内ATP含量、复合体 V活性、活性氧生成的影响由表2可知，与安静对照组相比，中等强度训练组大鼠骨骼肌内的ATP含量显著升高(P < 0.05)、复合体V活性显著升高(P < 0.05)、活性氧水平显著降低(P < 0.001)。中等强度训练改善了大鼠线粒体呼吸链的电子传递速率，线粒体呼吸链电子传递与质子泵出偶联程度增加，复合体V活性增强，活性氧产生减少，ATP合成增多。

2.4 中等强度训练对大鼠骨骼肌内PHB1表达的影响由图1可知，与安静对照组相比，中等强度训练组大鼠骨骼肌内PHB1表达升高(P < 0.01)。中等强度训练过程中，体内乳酸堆积，能量代谢和线粒体结构、功能的完整性受到影响，经过休息和适应，线粒体在结构和功能方面都得到修复，此时线粒体PHB1表达增多。

2.5 中等强度训练后大鼠骨骼肌内PHB1表达与ATP含量、复合体V活性及活性氧水平的相关性分析通过相关性分析得出，中等强度训练后大鼠骨骼肌内PHB1的表达分别与ATP含量、复合体V活性呈正相关，相关系数分别为0.823，0.900；而PHB1表达与活性氧水平呈负相关，相关系数为-0.823，推测线粒体ATP合成增多，能量代谢增强，PHB1的表达可能与ATP含量、复合体V活性以及活性氧的生成有密切关系。

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引言

线粒体是真核细胞中非常重要的细胞器，是细胞进行能量代谢的主要场所^[1]。线粒体的主要生物学功能是合成ATP，ATP是机体进行各种生命活动所必须的能源物质，ATP作为肌肉收缩时将化学能转变为机械能的唯一直接能源，影响着机体的能量代谢及运动功能水平^[2-3]。骨骼肌是机体重要的组成部分，骨骼肌能量代谢的强弱对机体运动能力产生重要影响^[4]，而线粒体ATP合成能够影响骨骼肌的能量代谢。ATP合成受到多方面因素的调控，除了糖酵解和有氧代谢中的关键酶对ATP合成产生影响外，线粒体结构和功能的完整是ATP合成的关键环节^[5]。线粒体内影响ATP合成的主要因素包括：①电子是否能在呼吸链中顺利传递；②线粒体F0F1-ATP酶的活性；③线粒体内膜的完整性^[6]。近些年的研究表明，抗增殖蛋白PHB1(prihibitin1)是一种进化上高度保守的蛋白，广泛分布于各种生物体内，主要在线粒体内膜上表达^[7-8]。PHB在细胞核中主要发挥着转录调控作用，PHB蛋白在胞浆膜上可作为脂质支架并起到保持胞浆膜完整性的作用^[9]。线粒体中的PHB与氧化应激的产生相关，PHB1和PHB2之间相互作用在呼吸链和线粒体蛋白质稳定性方面发挥重要的作用^[10-11]，但其具体的作用机制尚不清楚。最新的研究显示，PHB1过表达能够恢复线粒体膜电位并阻止活性氧的产生和细胞色素C的释放^[12]，较低水平的PHB表达和ATP的合成可能和线粒体完整性受损有关^[13]，且PHB表达增加有助于增强细胞MAPK的活化，可能促进氧化磷酸化反应影响机体能量代谢^[14]。还有研究显示长期中等强度规律运动可以改善骨骼肌细胞线粒体电子呼吸链复合体酶的活性^[15-16]，从而提高其做功能力和抵抗疲劳能力^[17]。该实验旨在通过对SD大鼠中等强度耐力训练后，观察大鼠骨骼肌内抗增殖蛋白PHB1、线粒体呼吸控制率、活性氧、ATP含量及复合体V活性的变化，探讨中等强度耐力训练对大鼠骨骼肌PHB1表达和线粒体呼吸功能的影响，以及PHB1和骨骼肌线粒体电子呼吸链复合体酶之间的关联，进一步研究PHB1对线粒体电子呼吸链是否存在相互作用，为探寻PHB1作为调控能量代谢分子靶点的可能性提供科学依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。

1.2 时间及地点实验于2017年4至10月在天津体育学院运动生理实验室完成。

1.3 材料

1.3.1 实验动物 8周龄雄性SD大鼠32只，体质量180-200 g，均由军事医学科学院实验动物中心提供，许可证号：SCXK-(军)2007-004，常规饲养，室温为(22±2) ℃，空气湿度为50%-55%。

1.3.2 实验仪器和试剂电泳仪(Bio-Rad公司)；离心机(Hettich Zentrifugen公司)；可见光分光光度计(Thermo公司)；实验所用抗体(Abcam公司)；无水甲醇和无水乙醇(天津市江天化工技术有限公司)；显影粉、定影粉、蔗糖、RIRA裂解液(天津市鼎国技术有限公司)；其他试剂(天津市生工生物工程技术有限公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 分组和训练方案

(1)分组：选取32只SD大鼠随机分为2组(n=16)：安静对照组、中等强度训练组，常规饲养，实验前所有动物均未进行过跑台训练。

(2)训练方案：参照BEDFORD等^[18]研究，正式进行实验前所有大鼠进行7 d适应性跑台训练，每天10 min、速度为 10 m/min、坡度为0°。中等强度训练组：第1周以10 m/min速度跑，每周6 d，每天10 min，坡度10°；第2周以15 m/min速度跑，每周6 d，每天增加10 min至60 min结束，坡度10°；第3-8周以15 m/min速度跑，每周6 d，每天60 min，坡度10°。运动中采用电刺激或毛刷刺激大鼠尾部促使其持续运动，对照组不进行任何方式运动。

1.4.2 取材及线粒体制备训练方案结束48 h，大鼠麻醉后断头处死，加入预冷的生理盐水并置于冰盒上(0-4 ℃)迅速取出腓肠肌，除去脂肪及结缔组织多余部分，再放入预冷的线粒体分离介质中，洗去血液，用滤纸吸干，充分剪碎后，加入骨骼肌提取介质Ⅰ液，放入预冷的玻璃匀浆器中手动匀浆(不能左右旋转)，匀浆液以1 200×g离心10 min，弃沉淀，取上清离心，以17 000×g离心10 min，弃上清和沉淀上层白色层，得粗制线粒体；将线粒体沉淀用骨骼肌提取介质Ⅱ液重悬，再以7 000×g离心10 min，去上清，溶于适当体积骨骼肌提取介质Ⅱ液^[19]。

1.4.3 骨骼肌线粒体呼吸功能的测定采用Oxygraph-2k高分辨率线粒体呼吸系统测定大鼠腓肠肌组织线粒体的氧耗速率，计算线粒体呼吸控制率比(RCR)，以态3呼吸速率(ST3，指加ADP后耗氧速率)与态4呼吸速率(ST4，指ADP耗尽后耗氧速率)的比值来评定线粒体呼吸功能。先预热仪器，使其达恒温25 ℃，约1 h，进行空气校准，加入2.1 mL骨骼肌线粒体呼吸介质，插入钛金属塞，使其保留与垫片厚度一样的高度，将浓度定好的待测骨骼肌线粒体300 μg加入其中，当氧体积分数出现新的定点并基本保持不变时，加入苹果酸和谷氨酸混合物(即M+G)使氧体积分数又达到一个新平衡点，即态2呼吸，待稳定5-10 min后加入ADP，出现高平台态3呼吸，然后极剧下降出现态4呼吸，5 min左右后停止检测，计算线粒体呼吸控制率比(RCR)=态3呼吸速率/态4呼吸速率比值^[19]。

1.4.4 骨骼肌中ATP含量的测定腓肠肌样本称质量后，剪碎，按质量体积比1∶9加入沸双蒸水，在沸水中匀浆，制成10%的匀浆液，再置于沸水浴中煮10 min，取出混匀抽提1 min，4 000×g离心10 min，取上清液，分别加入标准管、标准空白管、测定管、对照管待测。首先打开电脑和分光光度计，并打开测量ATP含量的程序，将静置于冰水混合物中的4个管，依次倒入比色皿中，测量其吸光度值，先测标准管和标准空白管(只测1次)，然后测测定管和对照管，根据说明书已给公式计算组织中ATP含量。

1.4.5 骨骼肌线粒体活性氧水平测定采用微弱发光测量仪(BPCL)、生物与化学光子计数器(BPCL-G)测定SD大鼠骨骼肌线粒体活性氧水平，判断线粒体的损伤情况^[19]。按以下4个步骤操作：①预热微热发光仪，加恒温30 ℃，加高压800-1 200 V，具体情况视信号的强弱而定；选择光子计数时间，间隔时间为1 s；②在995 μL的50 mmol/L磷酸钠缓冲液(pH 7.4)反应体系中，加入5 μmol/L Lucigenin， 4 g/L纯化线粒体，先不加AntimycinA，启动仪器计数，走出基线；再加AntimycinA，启动仪器计数，走出基线，再测定1次；③暂停光子计数，以100 μmol/L NADH(20 mmol/L储存液5 μL)启动反应，快速混匀，重新启动光子计数；④反应结束后停止计数，计算信号峰下的峰面积(即总计数)，代表产生的超氧阴离子的量。

1.4.6 骨骼肌线粒体复合体V活性(ATP合成酶活性)检测将骨骼肌线粒体置于37 ℃/-70 ℃反复冻融3次，使线粒体膜破裂，进行线粒体呼吸链复合体V酶活性检测。实验温度定为30 ℃，波长340 nm，间隔30 s，读数11次，共5 min，并调零^[19]。按以下4个步骤操作：①背景对照测定：移取 780 μL缓冲液A到新的比色皿(容积1.5 mL，光路5 mm)中，再加入100 μL反应液B和20 μL底物液D，然后放进30 ℃培养箱里孵育3 min，加入100 μL阴性液C，上下倾倒数次，混匀(限定3 s之内)，即可放进分光光度仪检测，此为背景空对照；②样品总活性测定：移取780 μL缓冲液A到新的比色皿中，再加入100 μL反应液B和20 μL底物液D，然后放进30 ℃培养箱里孵育3 min，加入100 μL待测样本(总线粒体蛋白10 μg)，上下倾倒数次，混匀(限定3 s之内)，即可放进分光光度仪检测；③样品非特异性测定：实验开始前，移取100 μL待测样品(10 μg总线粒体蛋白)到1.5 mL离心管，加入专性液E，混匀，放入30 ℃培养箱中孵育 15 min，然后置于冰槽中待测。移取760 μL缓冲液A到新的比色皿中，再加入100 μL反应液B和20 μL底物液D，然后放进30 ℃培养箱里孵育3 min，加入120 μL预处理的待测样本，上下倾倒数次，混匀(限定3 s之内)，即可放进分光光度仪检测，此样品为非特异活性测定；④复合体V活性计算：根据说明书已给公式计算复合体V活性。

1.4.7 Western blotting法检测PHB1蛋白表达取大鼠腓肠肌，冰上研磨并用裂解液提取蛋白；配置的分离胶浓度为10%，浓缩胶浓度为12%；丽春红预染后，用TBST配置5%脱脂牛奶对PVDF膜进行封闭2 h；将封闭后的PVDF膜置于用TBST稀释的一抗稀释液中于摇床上孵育，摇床转速为60×g/min，4 ℃过夜；一抗孵育后TBST洗膜共3次，每次10 min；加入相对应的二抗室温孵育90 min，摇床转速为60×g/min；二抗孵育后TBST洗膜共3次，每次10 min；发光底物孵育3-5 min；X射线胶片曝光显影；扫描定影后自然风干的X射线胶片，用Quantity ONE(BIO-RAD)软件对目的蛋白和内参蛋白(β-tubulin/COXⅣ)条带进行吸光度分析。用目的蛋白灰度值/内参蛋白灰度值表示目的蛋白相对含量^[19]。

1.5 主要观察指标 ①ATP含量；②复合物V活性；③活性氧水平；④PHB1蛋白表达；⑤线粒体呼吸控制率。

1.6 统计学分析采用SPSS19.0 for Windows处理实验数据，数值以x(_)±s表示，用独立样本t 检验比较组间差异的显著性，显著性水平分别用P < 0.05，P < 0.01，P < 0.001表示。

讨论

3.1 中等强度训练后大鼠骨骼肌线粒体功能的变化运动是促进健康的重要手段之一，而运动强度是关系到运动安全和有效的重要因素^[20]。自20世纪60年代以来人们对于线粒体和运动的关系密切关注^[19]，有关于运动与线粒体结构功能的研究也取得了许多成果。该实验观察中等强度训练后大鼠骨骼肌内ATP含量、线粒体复合体V活性、线粒体呼吸控制率及活性氧生成等方面的变化，研究中等强度训练后大鼠骨骼肌线粒体呼吸功能和PHB1表达的变化，以及PHB1和骨骼肌线粒体呼吸功能及机体能量代谢之间的关系。

3.1.1 中等强度训练后大鼠骨骼肌中ATP含量的变化中等强度训练运动主要靠线粒体有氧代谢功能，线粒体是细胞进行有氧代谢、ATP合成的主要场所^[2]。线粒体内ATP合成的多少将直接影响机体的运动能力^[3]。线粒体中的氧化磷酸化反应是细胞内产生ATP的重要途径^[21]。线粒体氧化磷酸化反应主要由线粒体内膜呼吸链MRC完成^[22]。大量研究表明，在正常生理条件下进行中等强度运动时，机体内ATP含量基本保持平衡，但长期性中等强度运动可能增强了大鼠对于运动的适应能力，ATP含量增多^[23-24]。该实验对大鼠进行8周中等强度训练，ATP含量显著性增多，说明线粒体功能和能量代谢相应增强。通过结果分析，8周长期中等强度训练使骨骼肌线粒体呼吸链可能出现了适应性变化，在休息中能迅速恢复骨骼肌线粒体氧化磷酸化反应，进而可能使细胞中能量代谢能力加强，ATP含量增多，线粒体功能迅速恢复，并在一定程度上得到提升。

3.1.2 中等强度训练后大鼠骨骼肌中复合体V合成活性的变化复合体V是合成ATP的关键酶，也称F0F1-ATP酶，在细胞内催化能源物质ATP的合成^[17]。研究发现，线粒体F0F1-ATP酶中的寡霉素敏感相关蛋白(oligomycin sensitivity-conferring protein，OSCP)通过自身构象的变化参与此酶中质子流经质子通道的调控^[25]，雌二醇和Bz2423可通过与OSCP结合抑制线粒体F0F1-ATP酶的功能^[26]。OSMAN等^[27]采用基因芯片技术发现PHB与编码装配F0F1-ATP酶所需的特异伴侣分子(ATP10和ATP23)具有遗传性相互作用；同时一些研究发现，在多种病理状况下PHB与F0F1-ATP酶发生相同的含量变化^[28]；而且PHB1与F0F1-ATP酶除了均定位于线粒体内膜上，人们还在脂筏结构中发现了二者的同时存在^[29]。郭彦青等^[17]、陈彩珍等^[30]、李洁等^[31]研究表明，有氧运动后大鼠骨骼肌线粒体呼吸链复合体酶Ⅰ、Ⅳ的活性均显著升高，促进大鼠骨骼肌线粒体呼吸功能，进而提高其骨骼肌的工作效率和运动持久能力。由实验结果可以看出，与安静对照组相比，中等强度训练组骨骼肌线粒体中的复合体Ⅴ活性显著性升高。大鼠在中等强度训练中会有疲劳的产生，但通过一定的休息，疲劳所产生的一些负效应将消失，并在一定程度上增强其代谢能力和机体线粒体方面的功能。实验结果说明，通过8周中等强度训练，大鼠骨骼肌内线粒体呼吸链发生适应性变化，复合体Ⅴ活性升高，同时促进线粒体呼吸链氧化磷酸化反应加快，ATP合成增多，线粒体呼吸功能和机体能量代谢增强。

3.1.3 中等强度训练后大鼠骨骼肌中线粒体呼吸功能及活性氧的变化在正常生理状态下，绝大部分的氧在线粒体内被线粒体呼吸链传递来的电子还原成水，极小部分(3%-4%)氧被电子在传递过程中“漏出”的电子单价还原，从而形成超氧阴离子，成为细胞活性氧^[32]。活性氧主要是线粒体进行有氧代谢过程中产生一种中间产物，在线粒体呼吸传递过程中，呼吸传递链中会漏出大量的电子，直接与氧结合形成O₂^-，称之为电子漏^[33-34]。活性氧具有非常强的氧化性，如若机体内活性氧产生过多，易对线粒体膜造成损伤，影响线粒体膜结构的完整性，使得线粒体膜通透性增加而影响线粒体正常生理功能，进而影响线粒体呼吸功能及机体能量代谢^[35-36]。实验结果显示，与安静对照组相比，8周中等强度训练后大鼠体内呼吸控制率升高，而活性氧水平显著降低。该过程使得氧化磷酸化反应被促进，电子传递过程增强，质子漏减少，线粒体呼吸功能增强，大鼠骨骼肌清除自由基的能力增强，活性氧水平降低，机体氧化应激反应减弱，线粒体结构功能完整性增强，线粒体呼吸功能及能量代谢增强。

3.2 中等强度训练后大鼠骨骼肌内PHB1表达的变化研究发现PHB1参与多种细胞活动，例如细胞周期调节、衰老、肿瘤抑制以及线粒体呼吸链复合体的装配等。长时间以来人们一直认为PHB1主要位于核内作为转录调控因子。有研究报道，线粒体PHB1可与线粒体DNA编码的细胞色素氧化酶亚基Ⅱ(Cox2P)和亚基Ⅲ(Cox3P)直接作用，类似分子伴侣，增强Cox2P和Cox3P的稳定性^[37]；有人在酵母中观察到，phb1基因突变与线粒体形态维持相关基因(Mmm1p)或线粒体DNA保护相关基因(Mdm10p和Mdm12p)的突变同时存在时可导致合成致死性^[38]。诸多研究显示，线粒体PHB1与线粒体结构和功能的维持密切相关。DUTTA等^[12]研究发现PHB1过表达能够恢复线粒体膜电位，并阻止活性氧的产生和细胞色素C的释放。实验对大鼠进行8周中等强度训练后发现线粒体内PHB1的表达显著升高。通过相关性分析得出：PHB1的表达分别与ATP含量、复合体V活性呈正相关，与活性氧水平呈负相关。实验结果表明线粒体内PHB1表达与ATP生成、线粒体内复合体V活性及活性氧的生成有密切关系，PHB1的表达升高降低体内活性氧的产生，恢复线粒体膜电位，故PHB1表达能够影响线粒体呼吸功能，且PHB1表达升高对线粒体结构起到保护作用。作者认为PHB1的表达与线粒体的完整性和功能性密切相关，PHB1对线粒体氧化呼吸链的调控作用，为其作为调控线粒体呼吸功能及能量代谢的相关靶点提供相关依据。

结论：中等强度训练后机体内ATP合成增多，说明通过中等强度训练能够改善线粒体氧化磷酸化功能，同时线粒体复合体V活性增高，导致线粒体呼吸功能和机体运动能量增强，推测中等强度耐力训练可能通过改善线粒体功能有效维持线粒体膜结构，从而增强机体的运动能力；PHB1的表达增多，活性氧水平降低，推测PHB1会影响线粒体膜结构及线粒体氧化磷酸化反应，改变线粒体呼吸功能进而影响机体能量代谢。作者进一步会从不同运动方式角度对骨骼肌线粒体功能及能量代谢的影响进行研究，探寻关于PHB1是否通过调控线粒体呼吸链上复合体V活性而影响骨骼肌线粒体呼吸功能的相关机制。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

中等强度训练干预大鼠骨骼肌抗增殖蛋白PHB1表达及线粒体呼吸功能的变化

Changes of mitochondrial respiratory function and PHB1 expression in rat skeletal muscle after moderate-intensity training

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