耐力训练抑制急性低氧时骨骼肌线粒体生物能学变化:ROS和UCP3的作用(英文)

骨骼肌线粒体解耦联蛋白3（uncoupling protein3,UCP3）在低氧时的生理作用尚不清楚。本研究观察了大鼠在耐力训练前后,模拟急性高原低氧各时间点的骨骼肌线粒体UCP3 mRNA和蛋白表达、线粒体呼吸功能、活性氧（reactive oxygen species,ROS）产生速率以及锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase,MnSOD）表达和活性的变化。急性低氧导致线粒体一系列生物能学功能障碍。未训练大鼠UCP3蛋白在4h时比静息时升高了60％,而MnSOD蛋白含量及活性在低氧暴露过程中无显著变化;UCP3蛋白上调通过降低电子传递链耦联程度抑制O2-产生,但同时降低了ATP合成效率。耐力训练显著抑制急性低氧诱导的骨骼肌UCP3蛋白上调（67％;S42％）。训练组大鼠的ROS产生速率在低氧2h、4h和6h时显著低于未训练组;MnSOD蛋白含量及活性分别较术训练组提高了50％和34％。训练组人鼠MnSOD上调可增加线粒体对ROS的耐受力,进而抑制UCP3蛋白表达,从而提高氧化磷酸化效率。急性低氧中,未训练组大鼠呼吸控制比（respiratory control ratio,RCR）和磷氧比（ADP to oxygen consumption ratio,P／O）显著降低,而训练组RCR和P／O保持相对稳定。以上结果提示：（1）模拟急性高原低氧可诱导UCP3 mRNA及蛋白表达升高,从而降低升高了的线粒体膜电位（△ψ）,使ROS的产生减少;（2）耐力训练可抑制低氧诱导的UCP3表达上调,提高ROS酶学清除能力,从而提高线粒体氧化磷酸化效率。