研究目的:骨骼肌作为机体重要的运动器官,维持其正常的生理功能至关重要。骨骼肌中过量活性氧(ROS)的产生会促进氧化还原失衡,发生氧化应激,导致肌肉收缩功能障碍,造成肌肉损伤。已有研究表明,人体的氧化应激水平与生物钟密切相关,抗氧化酶活性可呈现明显的昼夜节律性,在夜晚具有较高的抗氧化能力。骨骼肌众多生理生化功能均表现出周期约为二十四小时的昼夜节律性变化,如骨骼肌的力量、骨骼肌的温度、糖脂代谢、线粒体的融合分裂和线粒体的生物合成等,而这些昼夜节律性变化受到其内源性生物钟所调控。脑和肌肉芳烃受体核易位样蛋白1(Brain and muscle Arnt-like protein 1,BMAL1)作为生物钟的核心分子,可与时钟节律调节因子(Circadian locomotor output cycles kaput,CLOCK)结合形成异源二聚体,进而与其下游生物钟靶基因启动子上的E-box区域结合并促进靶基因转录。新近研究表明,BMAL1不仅参与骨骼肌时钟相关基因的转录调节,还可参与调控核因子E2相关因子2(Nuclear factor E2-related factor2,NRF2)靶基因的转录。而NRF2分子是调节机体一系列重要抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等基因的转录因子,这些抗CoQ biosynthesis氧化剂酶可抑制自由基的氧化反应,从而减少氧化损伤。因此,NRF2在维持骨骼肌氧化还原稳态中起着关键作用。已有研究表明,NRF2的基因和蛋白水平可呈现出昼夜节律性的变化,且BMAL1可以直接结合到NRF2启动子的E-box区域,进而促进其转录,所以BMAL1-NRF2是调控骨骼肌抗氧化能力的重要通路。众所周知,科学合理的有氧运动训练,能使骨骼肌抗氧化系统产生良好的适应性变化,提高抗氧化酶活性,使氧化和抗氧化系统之间保持平衡,进而提高抗氧化能力,但由于运动时长、运动强度、运动方式的不同会导致骨骼肌运动适应的差异性变化。近期研究表明,不同时间点的有氧运动对控制体重、降低血糖、改善胰岛素抵抗、改善炎症反应等的影响也不相同。那么不同时间点的择时有氧运动对骨骼肌生物钟核心分子BMAL1及抗氧化蛋白表达和抗氧化能力的影响如何,目前尚不清楚。研究方法:因此,本研究拟采用野生型小鼠作为研究对象,为期四周在每天授时时间(Zeitgeber Time,ZT),即ZT0(7:00AM)和ZT12(19:00 PM)分别进行有氧跑台运动,以探究择时有氧运动对小鼠骨骼肌BMAL1蛋白及抗氧化蛋白表达和抗氧化能力的影响,以期为运动员的训练提供科学指导,及时调整运动员的生理机能,为进一步研究运动影响抗氧化能力提供实验数据和理论依据。研究方法:7周龄健康雄性C57BL/6J小鼠33只购于北京维通利华实验动物技术有此网站限公司。置于12h明暗周期循环(ZT0代表7:00 AM开灯;ZT12代表19:00 PM关灯)的条件下适应性喂养二周,饲养温度20-25℃,相对湿度50%-70%,自由进水和饮食。适应性喂养结束后,随机分为三组,安静对照组(Con),ZT12运动组(ZT12),ZT0运动组(ZT0),每组各11只。安静对照组不进行任何干预,ZT12运动组和ZT0运动组适应性训练(进行三天30分钟的跑台适应训练,跑速为10m/min,坡度5°)后,在各自训练时间点(ZT12和ZT0)开始在避光或透光下进行四周的跑台训练(运动强度为小鼠70%～75%最大摄氧量,起始跑速为15m/min,训练两周后跑速为20m/min,每天60分钟,每周6天,坡度为5°)。干预结束后休息48小时,对小鼠腹腔注射40毫克每千克体重的戊巴比妥钠进行麻醉,脱颈椎处死,迅速取腿部骨骼肌,投入液氮,随后转存-80℃冰箱备用。指标检测采用高质荧光测定试剂盒测定骨骼肌活性氧(ROS)荧光强度;采用T-AOC检测试剂盒测定骨骼肌总抗氧化能力(T-AOC);采用Western blot检测骨骼肌BMAL1蛋白、NRF2蛋白、CAT蛋白、SOD蛋白、血红素加氧酶1(HMOX1)蛋白、醌氧化还原酶1(NQO1)蛋白、谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基(GCLm)蛋白、谷氨酸-半胱氨酸连接酶重链亚基(GCLc)蛋白、谷胱甘肽还原酶(GR)蛋白的表达。实验数据用SPSS22.0进行统计学分析,结果以平均值±标准误表示。若数据服从正态分布,用单因素方差分析;不服从正态分布,则用非参数检验对数据进行分析。P<0.05和P<0.01代表具有显著性差异和非常显著性差异。研究结果:(1)与安静对照组和ZT0运动组分别相比,ZT12运动组的骨骼肌ROS水平显著降低。(2)与安静对照组相比,ZT12运动组的骨骼肌T-AOC水平显著升高。(3)与安静对照组相比,ZT12运动组的骨骼肌BMAL1蛋白表达增加,且NRF2蛋白、NQO1蛋白、HMOX1蛋白、GR蛋白的表达均显著增加;与ZT0运动组相比,ZT12运动组的骨骼肌BMAL1蛋白、NRF2蛋白、NQO1蛋白、HMOX1蛋白、GR蛋白的表达均显著增加;与安静对照组和ZT12运动组分别相比,ZT0运动组的GCLM蛋白表达显著减少。研究结论:与7:00AM相比,小鼠在19:00PM进行四周有氧跑台运动,能够显著增加BMAL1蛋白、NRF2蛋白以及一些抗氧化酶蛋白的表达,从而降低骨骼selleck化学肌ROS生成和增强总抗氧化能力,而这种择时运动对抗氧化能力影响可能与BMAL1蛋白表达差异有关。