朱小烽，王茹，楊欽，馬云，田倩倩，楊亞兵

不同強度急性有氧運動對肥胖小鼠PGC-1α及其下游因子的調(diào)控影響

朱小烽1，王茹2，楊欽2，馬云3，田倩倩2，楊亞兵2

目的：通過高脂膳食誘導(dǎo)肥胖小鼠模型，觀察不同強度急性運動對肥胖小鼠PGC-1α及其下游因子的轉(zhuǎn)錄與翻譯水平的影響，進一步探討PGC-1α信號在運動減控體重中的生理機制。方法：C57BL/6J雄性小鼠經(jīng)高脂膳食誘導(dǎo)建模成功后，隨機分為安靜對照組（C組）、小強度（SE組）、中強度（ME組）、大強度有氧運動組（HE組）。后3組進行不同強度的一次性跑臺訓(xùn)練，運動后即刻處死。采用ELISA測定血清TNF-α、IRISIN、MCAD、CPT-1含量；實時熒光定量PCR測定骨骼肌PGC-1α、PPARγ、PPARβ、TNF-α及FNDC5 mRNA相對表達量。結(jié)果：與C組比較，SE組小鼠血清MCAD顯著性提升（P＜0.05）；ME和HE組TNF-α顯著性下降（P＜0.05；P＜0.01）；CPT-1與Irisin4組間差異不具有顯著性（P＞0.05）；與C組相比，SE、ME及HE組骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量顯著性提升（P＜0.01）；ME與HE組PPARγ mRNA顯著性增加（P＜0.05；P＜0.01）；ME與HE組PPARβ mRNA顯著性增加（P＜0.01；P＜0.05）；3個運動組中TNF-α mRNA相對表達量顯著性降低（P＜0.01）；ME與HE組FNDC5 mRNA相對表達量顯著性增加（P＜0.05）。骨骼肌PGC-1α mRNA與FNDC5 mRNA相對表達量呈顯著性正相關(guān)（P＜0.01）；骨骼肌FNDC5 mRNA相對表達量與血清Irisin含量相關(guān)性較低（P＞0.05）；骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量與血清TNF-α含量顯著性正相關(guān)（P＜0.05）。結(jié)論：急性有氧運動可以顯著增強PGC-1α及其下游因子的轉(zhuǎn)錄與翻譯水平；小鼠骨骼肌氧化代謝和炎癥反應(yīng)之間可能存在相互拮抗的肌肉分子機制。

有氧運動；糖尿病；PGC-1α；Irisin；TNF-α；FNDC5

過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子1α（peroxisome proliferators-activated receptor-γ coactivator-1，PGC-1α）是與機體能量代謝關(guān)系較為密切的轉(zhuǎn)錄輔助激活因子，在機體產(chǎn)熱、線粒體合成、糖脂代謝和骨骼肌纖維類型轉(zhuǎn)換等過程中發(fā)揮著重要作用［8，18，22］。PGC-1α主要表達于富含線粒體的組織中，如棕色脂肪、肝臟、骨骼肌等。近些年P(guān)GC-1α已成為糖尿病、肥胖等代謝性疾病治療的研究新靶點［3，6，29］。運動促使PGC-1α表達增加可能是骨骼肌適應(yīng)性調(diào)節(jié)的一種表現(xiàn)［6，8］。已有研究表明［19，24］，不僅是長期運動可以增加PGC-1α表達，急性運動同樣可以增加。PGC-1α在鼠類動物模型中的超表達，可造成肌纖維類型的轉(zhuǎn)換，增強脂肪酸的氧化能力以及線粒體生物合成和血管再生過程。

中鏈?；o酶A脫氫酶（MCAD）和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（CPT-1）是調(diào)控機體氧化代謝和脂肪酸合成的關(guān)鍵酶，也是調(diào)控長鏈脂肪酸進入線粒體進行β氧化的重要酶［5］。過氧化物酶體增殖劑激活受體（Peroxisome proliferatorsactivated receptors，PPARs）是核激素受體家族中的配體激活受體，在不同的物種中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3種亞型，參與糖脂代謝、脂肪細胞分化和骨骼肌重塑等重要生理調(diào)控過程，屬于配體誘導(dǎo)核受體。MCAD和CPT-1的表達可被PGC-1α調(diào)控，PPARγ也可被PGC-1α輔助激活［27，30］，它們都屬于PGC-1α調(diào)控的下游因子。

目前，長期有氧運動提升高脂膳食小鼠骨骼肌中的PGC-1α，繼而促進脂肪酸的有氧氧化已被眾多研究所證實［19，30］，但是急性運動對PGC-1α及其下游因子的表達調(diào)控尚不清楚。本實驗通過高脂膳食誘導(dǎo)小鼠肥胖模型，并進行一次性有氧運動干預(yù)，觀察不同運動強度和運動方式對肥胖小鼠PGC-1α及其下游因子的轉(zhuǎn)錄與翻譯水平的影響，進一步探討PGC-1α及其下游信號在運動減控體重中的生理機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物與分組

6周齡清潔級C57BL/6J雄性小鼠，購自第二軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心。隨機分成普通飲食組（喂食普通飼料）和高脂誘導(dǎo)組（喂食D12492高脂飼料，其中脂肪提供熱量占總熱量的60%）。每周記錄小鼠體重，10周誘導(dǎo)后選取體重達標(biāo)的小鼠進行下一步實驗（肥胖標(biāo)準(zhǔn)［12］：高脂誘導(dǎo)肥胖組體重＞120%對照組平均體重），造模成功后普通飲食組體重25.77±1.32g，高脂誘導(dǎo)肥胖組體重32.45±1.06g。在肥胖組中隨機抽取35只為實驗組。其中安靜對照組10只（C組），小強度有氧運動組8只（SE組），中等強度有氧運動組8只（ME組）、大強度有氧運動組（HE組）9只。

實驗動物的處死方法符合中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部頒布的《關(guān)于善待實驗動物的指導(dǎo)性意見》。各組小鼠處死取材，計算體脂率［體脂率=（左右腎周脂肪+左右附睪脂肪）/體重×100%］，見表1。

1.1.2 運動方案設(shè)計

SE組：跑臺坡度為0，以5 m/min的速度開始運動5 min，后以8 m/min的速度運動55 min，總運動時間60 min；ME組：跑臺坡度為0，以5 m/min的速度開始運動5 min，后以8 m/min的速度運動5 min，最后12 m/min，運動50 min，總運動時間60 min；HE組：跑臺坡度為0，以5 m/min的速度開始運動5 min，后以8 m/min的速度運動5 min，最后18 m/min，運動50 min，總運動時間60 min。C組：不運動。所有運動組正式開始前，進行3天的適應(yīng)性訓(xùn)練，跑臺坡度為0°，速度為5 m/min，10 min/d。

1.1.3 取材

所有小鼠運動后即刻腹腔注射戊巴比妥鈉進行麻醉。采用摘除眼球方法采血，后斷頸處死，迅速取出腎周脂肪、附睪脂肪、后肢腓腸肌等組織置于液氮中速凍，后轉(zhuǎn)入－80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆?。血液樣本?jīng)4 000 rpm離心后分離血清，置－80℃冰箱保存。

1.1.4 主要儀器設(shè)備與試劑

實時熒光定量PCR儀（ABI StepOne Plus，Applied Biosystems公司）、微孔板分光光度儀（Biotek）。

TNF-α、IRISIN、MCAD、CPT-1酶聯(lián)免疫監(jiān)測試劑盒購于南京建成生物工程研究所。提取組織RNA及PCR相關(guān)試劑：Trizo（lLot：117206，Invitrogen公司）；RevertAid First Strand cDNA Synthesis Ki（tCatalog：K1622，Thermo Scientific公司）；FastStart Universal SYBR Green Master（ROX）（Lot：16385700，Roche公司）。

1.2 方法

1.2.1 血清TNF-α、IRISIN、MCAD、CPT-1測定

采用雙抗體一步夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗進行測定（ABC-ELISA）。測定時嚴(yán)格按照說明書的步驟執(zhí)行。

1.2.2 骨骼肌組織PGC-1α及其下游基因mRNA測定

采用Trizol提取骨骼肌總RNA。測量總RNA的濃度，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)后合成cDNA，實時熒光定量PCR法測定PPARγ、PPARβ、PGC-1α、TNF-α及FNDC5 mRNA表達量。qRT-PCR擴增反應(yīng)條件設(shè)定為：50℃2 min×1 cycle；95℃10 min×1 cycle；95℃15 s×40 cycles。以GAPDH為內(nèi)參，RQmin、Rqmax及Ct值由軟件自動分析得出，采用2-△△Ct進行相關(guān)定量。利用PUBMED主頁的Primer-BLAST功能設(shè)計相關(guān)引物，委托上海生工生物技術(shù)公司合成引物序列，各基因上下游引物序列見表2。

1.2.3 統(tǒng)計方法

實驗數(shù)據(jù)用SPSS 19.0軟件數(shù)據(jù)包處理，各數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±SD）表示。多組間比較采用One-way ANOVA中的兩兩比較（LSD檢驗），相關(guān)性分析采用雙變量相關(guān)性分析，以P＜0.05和P＜0.01定為差異顯著性水平的界值。最后利用GraphPad Prism 5軟件進行數(shù)據(jù)處理及圖像生成。

表2 基因上下游引物序列Table 2Gene Upstream and Downstream Primer Sequences

2 研究結(jié)果

2.1 不同強度急性運動對小鼠血清TNF-α、IRISIN、MCAD、CPT-1濃度的影響

由表3可以看出，與C組比較，SE組小鼠血清MCAD顯著性提升（P＜0.05），ME、HE組與C組差異不具有顯著性（P＞0.05）；CPT-1 4組間差異不具有顯著性（P＞0.05）；與C組相比，ME組小鼠血清TNF-α顯著性下降（P＜0.05），HE組差異具有顯著性（P＜0.01），SE組無顯著性差異（P＞0.05）；Irisin 4組間差異不具有顯著性（P＞0.05）。

2.2 不同強度急性運動對小鼠骨骼肌PGC-1α及其下游基因mRNA表達的影響

由圖1可以看出，與C組相比，SE、ME及HE組小鼠急性運動后骨骼肌PGC-1αmRNA相對表達量顯著性提升（P＜0.01）；與C組相比，ME與HE組PPARγ mRNA顯著性增加（P＜0.05；P＜0.01），SE組差異不顯著（P＞0.05）；與C組相比，ME與HE組PPARβ mRNA顯著性增加（P＜0.01；P＜0.05），SE組不顯著（P＞0.05）；與C組相比，其他3組急性運動后TNF-α mRNA均顯著性降低（P＜0.01）；與C組相比，ME與HE組FNDC5 mRNA均顯著性增加（P＜0.05），SE組不顯著（P＞0.05）。

表3 不同運動組小鼠血清Irisin、MCAD、CPT-1、TNF-α的水平變化Table 3Changes in Serum Irisin、MCAD、CPT-1、TNF-α Levels of Different Groups

圖1 急性運動后小鼠骨骼肌基因mRNA相對表達量A：PGC-1α mRNA B：PPAR γ mRNA C：PPAR β mRNA D：TNF-α mRNA E：FNDC5 mRNAFigure 1.Relative Expression of mRNA Gene in Skeletal Muscle of Mice after Acute Exercise

2.3 FNDC5、PGC-1α、Irisin及TNF-α相關(guān)性分析

圖2A顯示，骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量與FNDC5 mRNA相對表達量顯著性正相關(guān)（P=0.000）；圖2B顯示，骨骼肌FNDC5 mRNA相對表達量與血清Irisin含量相關(guān)性較低（P=0.496）；圖2C顯示，骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量與血清TNF-α含量顯著性正相關(guān)（P=0.043）。

3 分析與討論

靜態(tài)生活方式是許多慢性疾病的獨立風(fēng)險因素。在多數(shù)情況下，體力活動不足是與全身系統(tǒng)或者局部器官慢性炎癥反應(yīng)聯(lián)系在一起的。相反，鍛煉能有效地預(yù)防和治療多種疾病。運動對于健康促進的良性效果的分子機制還有很多未能充分理解（盡管體力活動對預(yù)防和治療這些慢性疾病已經(jīng)得到大量的研究證實，但是我們對適宜性鍛煉引起骨骼肌分子機制領(lǐng)域的了解還尚不清晰）［14，15，18］。

PGC-1α是與機體能量代謝關(guān)系較為密切的轉(zhuǎn)錄輔助激活因子，被認定為核受體轉(zhuǎn)錄因子PPARγ的耦合子（交互子）［13］。國內(nèi)Zhang Y等研究者認為，PGC-1α通過激活PPAR進而激活FXR（famesoid X受體）基因轉(zhuǎn)錄，最終促進脂肪代謝，這些研究證明，PGC-1α及其下游因子在機體脂肪酸氧化代謝過程中起著關(guān)鍵的作用［32］。許多動物研究表明［22，24］，長期和急性運動均可以增加肥胖小鼠PGC-1α表達。我們的實驗也同樣證實了這一現(xiàn)象，與C組相比，其他3個運動組中骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量都顯著增加（P＜0.01）。

圖2 FNDC5、PGC-1α、Irisin及TNF-α相關(guān)性A：PGC-1αmRNA與FNDC5 mRNA相關(guān)性（n=32，P=0.000）；B：FNDC5 mRNA與血清Irisin相關(guān)性（n=32，P=0.496）；C：PGC-1αm RNA與血清TNF-α相關(guān)性（n=32，P=0.043）Figure 2.Correlation between FNDC5，PGC-1α，Irisin&TNF-αA:Correlation Between PGC-1αmRNA and FNDC5 mRNA（n=32，P=0.000）B:Correlation Between FNDC5 mRNA and Serum Irisin（n=32，P= 0.496）C:Correlation Between PGC-1αm RNA and Serum TNF-α（n=32，P=0.043）

PPARβ和PPARγ作為糖脂代謝的重要核受體，不僅在機體肥胖和致炎過程中發(fā)揮著重要的作用，而且PPARβ對提高機體耐力水平和促進肌纖維類型的轉(zhuǎn)化過程中亦作用明顯，較多研究發(fā)現(xiàn)，運動可以誘導(dǎo)PGC-1α的高表達，進而激活PPAR。本研究中，PPARβ與PPARγ在中等強度運動組與大強度運動組后都有顯著性增加，但是在小強度運動后沒有顯著性變化，運動強度可能是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。

CPT-1和MCAD是調(diào)控機體氧化代謝和脂肪酸合成的關(guān)鍵酶，也是調(diào)控長鏈脂肪酸進入線粒體進行β氧化的重要酶［5］。近些年，針對肥胖動物的研究顯示［4］，高濃度的長鏈脂肪酸借助PPAR在轉(zhuǎn)錄水平上激活CPT-1的表達，增強了機體的氧化代謝能力，有效地降低了高脂飲食引起的脂質(zhì)紊亂發(fā)生的可能，最終改善血脂狀況。在本研究中，與安靜對照組相比，急性低強度運動組的MCAD水平顯著上升（P＜0.05），但其余兩組運動組則無顯著性差異，同時4組CPT-1指標(biāo)也無顯著性差異。這是否與肥胖模型的建立方法及運動強度具有關(guān)聯(lián)？還需進一步研究證實。

PGC-1α在骨骼肌中可促進Ⅲ型纖連蛋白結(jié)構(gòu)域5（FibronectintypeⅢdomain-containing5，F(xiàn)NDC5）的表達，F(xiàn)NDC5經(jīng)過剪切和修飾，形成產(chǎn)生112個氨基酸的irisin，釋放入血［2，23］。Irisin依賴于PGC-1α而發(fā)揮作用，可誘導(dǎo)鼠類的白色脂肪轉(zhuǎn)化為棕色脂肪［23，26，31］。Roberts等研究證實了肥胖小鼠的骨骼肌中FNDC5基因存在高表達，這一現(xiàn)象在人體中同樣也存在［23］。雖然有較多研究證實了不同運動可以促進高脂喂養(yǎng)肥胖鼠類血漿Irisin和肌肉FNDC5 mRNA表達水平的提升［16，25，28］，而人體中，運動鍛煉對肌肉FNDC5 mRNA表達和血漿Irisin水平的作用還有較多爭議［1，9，11，17，20］。Frode Norheim［19］觀察到受試者12周運動訓(xùn)練后安靜時肌肉中PGC-1α和FNDC5水平顯著增加，且呈高度相關(guān)，但是血漿Irisin水平下降，皮下白色脂肪組織和棕色脂肪組織也都沒有顯著改變；而讓這些受試者以70%O2max強度運動45 min后，發(fā)現(xiàn)運動后循環(huán)血中Irisin增加約1.2倍。我們的研究中，中等強度組與大強度組運動后即刻骨骼肌FNDC5 mRNA相對表達量顯著上升（P＜0.05），小強度運動與安靜組相比無顯著性差異，而4個組的血清Irisin濃度無顯著性差異（P＞0.05），這與Frode Norheim的結(jié)論相類似［19］，即短期的訓(xùn)練（相當(dāng)于30 min）不能有效的增加血清Irisin濃度。另外，本研究中不同組別的運動致使小鼠FNDC5 mRNA相對表達量的增加卻不能轉(zhuǎn)化為血漿Irisin水平的增加，小鼠骨骼肌FNDC5 mRNA相對表達量與血清Irisin含量也沒有存在顯著性相關(guān)（P=0.496）。或許可以用Raschke的研究觀點來解釋［21］，即人類和鼠科動物的起始密碼子存在差異（人體中是ATA，而鼠科動物中是ATG），造成了人體FNDC5蛋白翻譯失去了自己的信號肽，將近50%的Irisin序列被逆轉(zhuǎn)錄載體HEK293細胞轉(zhuǎn)錄成較低效率。因此，運動持續(xù)時間與增進骨骼肌中PGC1α、FNDC5 mRNA的表達和Irisin的含量的研究還需繼續(xù)深入。

在小鼠中，F(xiàn)NDC5被認定為是PGC-1α的靶基因。在PGC-1α轉(zhuǎn)基因增強型小鼠中骨骼肌FNDC5的表達增加，而PGC-1α基因敲除的小鼠中FNDC5表達降低。Frode Norheim［19］研究認為，PGC-1α mRNA水平與骨骼肌FNDC5顯著相關(guān)。我們的研究也進一步證實了這一觀點：小鼠骨骼肌PGC-1α mRNA相對表達量與FNDC5 mRNA相對表達量顯著正相關(guān)（P=0.000，R2=0.783），提示，PGC-1α可能與FNDC5轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。

大多數(shù)慢性疾病的病理與持續(xù)性、低劑量、無菌性炎癥緊密相聯(lián)，肥胖癥同樣如此。白色脂肪組織中巨噬細胞的活化增加了促炎細胞因子的分泌，身體的一些外圍器官與組織液出現(xiàn)類似的反應(yīng)。諸如，肝臟和骨骼肌出現(xiàn)胰島素的抵抗和其他方面的失調(diào)，因此，通過運動扭轉(zhuǎn)炎性過程或許可以減少慢性病的發(fā)生［6］。炎癥反應(yīng)過程對于肌肉的生理過程尤為重要，尤其是對于運動的適應(yīng)。肌肉收縮和肌纖維的損傷緊密相聯(lián)，運動后不同類型細胞也會激活修復(fù)和再生能力，細胞損傷和釋放趨化因子來激活和吸引更多的免疫細胞。腫瘤壞死因子（TNF-α）和白介素6（IL-6）等相關(guān)因子建立促炎環(huán)境。TNF-α是炎癥發(fā)展階段中的關(guān)鍵因子，它參與了機體的炎癥與免疫應(yīng)答的調(diào)整。近年來，多項研究證實了高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖動物模型或人群血清TNF-α水平的顯著升高，同時降低了脂聯(lián)素的水平（兩者雖然化學(xué)結(jié)構(gòu)類似，共用一個信號通道，但是生物學(xué)效應(yīng)卻截然相反），這將影響機體胰島素的信號傳導(dǎo)，從而加重肥胖人群的脂肪變性和炎癥反應(yīng)［7，10］。PGC-1α在骨骼肌和一些細胞中，減少了致炎基因的表達。本研究也證實了肥胖小鼠骨骼肌PGC-1α與TNF-α之間存在顯著相關(guān)性（P=0.043），且與對照組相比，3組不同運動組的血清TNF-α水平顯著性降低（P＜0.01）。這可能提供肌肉氧化代謝和炎癥反應(yīng)之間相互拮抗的肌肉分子機制。體力活動可以有效地減少疾病中病理性的慢性炎癥，盡管炎癥反應(yīng)和運動之間存在著非常復(fù)雜的關(guān)系。例如，極大強度的運動會造成過量的炎性反應(yīng)致使免疫系統(tǒng)的短暫性抑制［6］。

4 小結(jié)

1急性有氧運動可以顯著增強PGC-1α及其下游因子的轉(zhuǎn)錄與翻譯水平；

2小鼠骨骼肌氧化代謝和炎癥反應(yīng)之間可能存在相互拮抗的肌肉分子機制。

［1］BOSTROM P，WU J，JEDRYCHOWSKI M P，et al.A PGC1-alpha-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis［J］.Nature，2012，481（7382）:463-468.

［2］BRENMOEHL J，ALBRECHT E，KOMOLKA K，et al.Irisin is elevated in skeletal muscle and serum of mice immediately after acute exercise［J］.Int J Biol Sci，2014，10（3）:338-349.

［3］CHINSOMBOON J，RUAS J，GUPTA R K，et al.The transcriptional coactivator PGC-1alpha mediates exercise-induced angiogenesis in skeletal muscle［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106（50）:21401-21406.

［4］FRITZI B.Carnitine and its role in fatty acid metabolism［J］.Advan Lipid Res，2003，64（4）:285-334.

［5］FROMENTY B，VADROT N，MASSART J，et al.Chronic ethanol consumption lessens the gain of body weight，liver triglycerides，and diabetes in obese ob/ob mice［J］.J Pharmacol Exp Ther，2009，331（1）:23-34.

［6］FURRER R，HANDSCHIN C.Exercise and PGC-1α in inflammation and chronic disease［J］.Dtsch Z Sportmed，2015，66（12）:317-320.

［7］GURI A J，RIERA J B.Systemic effects of white adipose tissue dysregulation and obesity-related inflammation［J］.Obesity（Silver Spring），2011，19（4）:689-700.

［8］HANDSCHIN C，SPIEGELMAN B M.The role of exercise and PGC1alpha in inflammation and chronic disease［J］.Nature，2008，454（7203）:463-469.

［9］HECKSTEDEN A，WEGMANN M，STEFFEN A，et al.Irisin and exercise training in humans-Results from a randomized controlled training trial［J］.BMC Med，2013，11（16）:1-8.

［10］HEDAYATI M，SHARIFI K，ROSTAMI F，et al.Association between TNF-alpha promoter G-308A and G-238A polymorphisms and obesity［J］.Mol Biol Rep，2012，39（2）:825-829.

［11］HUH J Y，MOUGIOS V，SKRAPARLIS A，et al.Irisin in response to acute and chronic whole-body vibration exercise in humans［J］.Metabolism，2014，63（7）:918-921.

［12］ISSEMANN I，GREEN S.Activation of a member of the steroid hormone receptor superfamily by peroxisome proliferators［J］. Nature，1990，347（6294）:645-650.

［13］JODEIRI FARSHBAF M，GHAEDI K，MEGRAW T L，et al.Does PGC1alpha/FNDC5/BDNF elicit the beneficial effects of exercise on neurodegenerative disorders?［J］.Neuromolecular Med，2016，18（1）:1-15.

［14］KURDIOVA T，BALAZ M，VICIAN M，et al.Effects of obesity，diabetes and exercise on Fndc5 gene expression and irisin release in human skeletal muscle and adipose tissue:in vivo and in vitro studies［J］.J Physiol，2014，592（5）:1091-1107.

［15］LIM U，SONG M A.Dietary and lifestyle factors of DNA methylation［J］.Methods Mol Biol，2012，863（3）:359-376.

［16］LU Y，LI H，SHEN S W，et al.Swimming exercise increases serum irisin level and reduces body fat mass in high-fat-diet fed Wistar rats［J］.Lipids Health Dis，2016，15（93）:1-8.

［17］MAKELA K A，GAGNON D D，LEPPALUOTO J，et al.Irisinnew kid on the block in energy regulation?［J］.Acta Physiol（Oxf），2014，211（1）:5-7.

［18］NARKAR VA，F(xiàn)AN W，DOWNES M，et al.Exercise and PGC-1alpha-independent synchronization of type I muscle metabolism and vasculature by ERRgamma［J］.Cell Metab，2011，13（3）:283-293.

［19］NORHEIM F，LANGLEITE T M，HJORTH M，et al.The effects of acute and chronic exercise on PGC-1alpha，irisin and browning of subcutaneous adipose tissue in humans［J］.FEBS J，2014，281（3）:739-749.

［20］PEKKALA S，WIKLUND P K，HULMI J J，et al.Are skeletal muscle FNDC5 gene expression and irisin release regulated by exercise and related to health?［J］.J Physiol，2013，591（21）: 5393-5400.

［21］RASCHKE S，ELSEN M，GASSENHUBER H，et al.Evidence against a beneficial effect of irisin in humans［J］.PLoS One，2013，8（9）:e73680.

［22］RINGHOLM S，GRUNNET KNUDSEN J，LEICK L，et al. PGC-1alpha is required for exercise-and exercise training-induced UCP1 up-regulation in mouse white adipose tissue［J］. PLoS One，2013，8（5）:e64123.

［23］ROBERTS M D，BAYLESS D S，COMPANY J M，et al.Elevated skeletal muscle irisin precursor FNDC5 mRNA in obese OLETF rats［J］.Metabolism，2013，62（8）:1052-1056.

［24］ROPELLE E R，PAULI J R，CINTRA D E，et al.Acute exercise modulates the Foxo1/PGC-1alpha pathway in the liver of diet-induced obesity rats［J］.J Physiol，2009，587（Pt 9）:2069-2076.

［25］SALEH O，MAJEED M J，OREABY G M.Descriptive consideration of serum irisin levels various factors obesity type diabetes mellitus prediabetic status gender and athletics［J］.Diabetes&Metabolism，2014，5（12）:1-8.

［26］SPIEGELMAN B M，KORSMEYER S J.Irisin and the therapeutic benefits of exercise［J］.BMC Proceedings，2012，6（Suppl 3）:O23.

［27］TARDIF N，SALLES J，LANDRIER JF，et al.Oleate-enriched diet improves insulin sensitivity and restores muscle protein synthesis in old rats［J］.Clin Nutr，2011，30（6）:799-806.

［28］WRANN C D，WHITE J P，SALOGIANNNIS J，et al.Exercise Induces Hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 Pathway［J］.Cell Metabolism，2013，18（5）:649-659.

［29］YAN Z.Exercise，PGC-1alpha，and metabolic adaptation in skeletal muscle［J］.Appl Physiol Nutr Metab，2009，34（3）:424-427.

［30］YUAN H，NIU Y，LIU X，et al.Exercise increases the binding of MEF2A to the Cpt1b promoter in mouse skeletal muscle［J］.Acta Physiol（Oxf），2014，212（4）:283-292.

［31］ZADEGAN F G，GHAEDI K，KALANTAR S M，et al.Cardiac differentiation of mouse embryonic stem cells is influenced by a PPAR gamma/PGC-1alpha-FNDC5 pathway during the stage of cardiac precursor cell formation［J］.Eur J Cell Biol，2015，94（6）:257-266.

［32］ZHANG Y，CASTELLANI L W，SINAL C J，et al.Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator 1alpha（PGC-1alpha）regulates triglyceride metabolism by activation of the nuclear receptor FXR［J］.Genes&Development，2004，18（2）: 157-169.

Effects of Acute Aerobic Exercise with Different Intensities on Regulating PGC-1α and Its Downstream Factors in Obese Mice

ZHU Xiao-feng1，WANG Ru2，YANG Qin2，MAYun3，TIAN Qian-qian2，YANG Ya-bing2

Objective：To observe the effects of acute aerobic exercise with various intensities on the transcription and translation levels of PGC-1α and its downstream factors in obese mice through the high-fat diet induced mice obesity models，with an aim to further explore the physiological mechanism of PGC-1α signal in exercise for weight loss.Methods:C57BL/6J male mice were randomly divided into control group（group C），low intensity group（group SE），moderate intensity group（group ME），and high intensity group（group HE）after successful modeling induced by high-fat diet.The latter 3 groups were given one-time treadmill training at different intensities and were sacrificed immediately after exercise.Serum TNF-α，IRISIN，MCAD and CPT-1 contents were determined by ELISA；and relative expression quantities of PGC-1α and its downstream factors PPARγ，PPARβ，TNF-α and FNDC5 mRNA in skeletal muscle were detected by means of qRT-PCR.Results:Compared with group C，the serum MCAD value in group SE was significantly improved（P＜0.05）；TNF-α in group ME and HE was remarkably decreased（P＜0.05；P＜0.01）；while differences in CPT-1 and Irisin among four groups showed no statistical significance（P＞0.05）.Compared with group C，relative expression quantities of PGC-1α mRNA in skeletal muscle in groups SE，ME and HE were notably enhanced（P＜0.01）；those of PPARγ mRNA in groups ME and HE were markedly up-regulated（P＜0.05；P＜0.01）；those of PPARβ mRNA in groups ME and HE were distinctly improved（P＜0.01；P＜0.05）；those of TNF-α mRNA in three exercise groups were down-regulated apparently（P＜0.01）；and those of FNDC5 mRNA in groups ME and HE were outstandingly elevated（P＜0.05）.Relative expression quantity of PGC-1α mRNA in skeletal muscle showed significantly positive correlation with that of FNDC5 mRNA（P＜0.01）；that of FNDC5 mRNA had low correlation with serum Irisin content（P＞0.05）；and that of PGC-1α mRNA in skeletal muscle showed remarkably positivecorrelation with serum TNF-α content（P＜0.05）.Conclusion:Acute aerobic exercise can significantly enhance the transcription and translation levels of PGC-1α and its downstream factors. There may be an antagonistic muscular-molecular mechanism between the oxidative metabolism and the inflammatory response of skeletal muscle in mice.

aerobic exercise；diabetes；PGC-1α；Irisin；TNF-α；FNDC5

1000-677X（2017）03-0044-07

10.16469/j.css.201703005

G804.7

：A

2016-09-08；

：2017-02-10

國家自然科學(xué)基金項目（81472148）；浙江省國民體質(zhì)與健身技術(shù)研究重點實驗室科研項目（2011F10052-14［2016］）

朱小烽，男，浙江紹興人，講師，在讀博士研究生，研究方向為運動與健康促進，Tel：0573-85235984，E-mail:zhuxiaofeng102@126.com；王茹，女，博士，副教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向為兒童青少年肥胖與健康促進；E-mail：wangru0612@163.com；楊欽，男，在讀博士研究生，研究方向為運動、肥胖與健康促進。

1.嘉興學(xué)院師范學(xué)院，浙江嘉興314200；2.上海體育學(xué)院上海市人類運動能力開發(fā)與保障重點實驗室，上海200438；3.國家體育總局運動醫(yī)學(xué)研究所，北京100061

1.Jiaxing University，Jiaxing 314200，China；2.Shanghai Unversity of Sport，Shanghai 200438，China；3.Nationa1 Research Institute of Sport Medicine，Beijing 100061，China.