目的:無機(jī)硝酸鹽補(bǔ)充可以增加機(jī)體內(nèi)一氧化氮(nitric oxide,NO)的生物利用度,有提高運(yùn)動能力的潛在作用。本研究通過分析硝酸鹽補(bǔ)充和一次性運(yùn)動對大鼠骨骼肌鈣穩(wěn)態(tài)的影響及機(jī)制,探究硝酸鹽補(bǔ)充提高運(yùn)動能力的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)機(jī)制。方法:離體實(shí)驗(yàn)采用大鼠骨骼肌L6細(xì)胞,通過毒胡蘿卜素誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,以亞硝酸鈉(sodium nitrite,NaNO_2)作為NO供體、L-單甲基精氨酸(N~G-Monomethyl-L-arginine,L-NMMA)作為一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)抑制劑進(jìn)行干預(yù)。比色法檢測各組細(xì)胞NO濃度和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子濃度;蛋白質(zhì)印記法檢測骨骼肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)、蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(protein disulfide isomerase,PDI)、鈣網(wǎng)織蛋白(calreticulin,CRT)、蘭尼堿受體1(ryanodine receptor 1,RyR1)、肌集鈣蛋白1(calsequestrin-1,CASQ1)、肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣-三磷酸腺苷酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium ATPase 1/2,SERCA1/2)蛋白及其S-亞硝基化蛋白表達(dá)水平。在體實(shí)驗(yàn)采用128只8周齡SD大鼠,隨機(jī)分為安靜對照組(C)、安靜低劑量組(LN)、安靜中劑量組(MN)、安靜高劑量組(HN)、一次性力竭對照組(EC)、一次性力竭低劑量組(ELN)、一次性力竭中劑量組(EMN)和一次性力竭高劑量組(EHN),每組16只。各低、中、高劑量組分別按照0.3、0.7、1 mmol/kgBW/d劑量灌胃4周硝酸鈉(sodium nitrate,NaNO_3)。每周日取尾血測NO濃度。4周后各力竭組進(jìn)行速度16 m/min,坡度-16°的一次性力竭跑臺運(yùn)動,記錄運(yùn)動時間。運(yùn)動后即刻和24小時分別取腦、心臟、肝臟、脾臟和腎臟,稱重,計(jì)算臟器系數(shù);取腓腸肌、比目魚肌和趾長伸肌進(jìn)行指標(biāo)測試。觀察骨骼肌組織形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)變化;比色法檢測血清和骨骼肌NO濃度、骨骼肌NOS活性和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子濃度;蛋白質(zhì)印記法檢測骨骼肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)GRP78、PDI、CRT、RyR1、CASQ1、SERCA1/2蛋白表達(dá)。結(jié)果:(1)NaNO_2干預(yù)通過S-亞硝基化修飾影響GRP78、PDI、RyR1、SERCA1和SERCA2功能,對鈣離子通道蛋白功能和伴侶蛋白表達(dá)水平的調(diào)節(jié)是硝酸鹽維持鈣穩(wěn)態(tài)的主要途徑;(2)NaNO_2干預(yù)可部分代償L-NMMA誘導(dǎo)的NO可用性降低;(3)4周硝酸鹽補(bǔ)充可以延長一次性離心跑臺運(yùn)動時間,0.7和1mmol/kgBW/d劑量組作用顯著;(4)4周硝酸鹽補(bǔ)充可以緩解一次性離心跑臺運(yùn)動后24小時內(nèi)大鼠腓腸肌、比目魚肌和趾長伸肌的損傷程度;(5)4周硝酸鹽補(bǔ)充可以提高大鼠NO可用性水平,效果隨補(bǔ)充劑量升高而升高,不同肌纖維類型之間無效果差異,不受NOS活性影響;(6)4周硝酸鹽補(bǔ)充可以緩解一次性離心跑臺運(yùn)動后骨骼肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,0.7和1 mmol/kgBW/d劑量組作用顯著,不同肌纖維類型之間無效果差異;(7)4周硝酸鹽補(bǔ)充可以提高大鼠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子濃度,1 mmol/kgBW/d劑量組作用顯著,其原因可能與NO上調(diào)CASQ1、SERCA1/2蛋白表達(dá)水平,增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣儲量有關(guān),不同肌纖維類型之間無效果差異。結(jié)論:(1)無機(jī)硝酸鹽補(bǔ)充可以提高NO生物可用性,代償內(nèi)源性NO不足引起的功能障礙;(2)4周硝酸鹽補(bǔ)充對一次性離心力竭運(yùn)動引起的骨骼肌鈣穩(wěn)態(tài)失衡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激具有緩解作用,其有效性與劑量有關(guān);(3)硝酸鹽補(bǔ)充改善運(yùn)動能力的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)機(jī)制可能是:隨著NO生物可用性的增加,CASQ1和SERCA表達(dá)水平提高,靜息時內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣儲量增加;通過S-亞硝基化修飾改善RyR1和SERCA活性,加快運(yùn)動時鈣離子跨膜交換速度;而高表達(dá)的CASQ1可起到緩沖作用。硝酸鹽通過維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣穩(wěn)態(tài),降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激水平,減輕肌纖維損傷,最終使運(yùn)動能力得到改善。
【學(xué)位單位】：北京體育大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：G804.2
【部分圖文】：

NO合成的酶促途徑[3]

參與細(xì)胞通訊及亡的驅(qū)動因子，參與免疫調(diào)節(jié)能。其中 nNOS 和 eNOS 合ynthase，cNOS），其活性依賴型 NOS；而 iNOS 和 CaM 緊，如內(nèi)毒素、腫瘤壞死因子等屬于非鈣依賴型 NOS。酸鹽（Nitrate，NO3-）和亞硝和有害的惰性產(chǎn)物。近年研究其他有生物活性的氮氧化物[4氧依賴性的 NOS）通常是降徑形成互補(bǔ)。

圖 3 蛋白質(zhì) S-亞硝基化的反應(yīng)過程[22]蛋白質(zhì)組技術(shù)，目前已經(jīng)在人類身上找到了 834 個可進(jìn)行亞硝[25]，在野生型小鼠的腦、心臟、腎臟、肝、肺和胸腺中的 647011 個 S-亞硝基半胱氨酸殘基[26]。研究表明蛋白質(zhì)巰基亞硝基

本文編號：2837550