全 文 ：安石榴苷减轻大强度训练造成的骨骼肌损伤:
抑制氧化损伤和线粒体动态重构的关键效应
Punicalagin alleviates muscle injury caused by strenuous exercise:inhibitory effects
on oxidative damage and mitochondrial dynamic remodelling
李许生
LI Xu － sheng
摘 要:目的:大强度或过度训练可造成疲劳和骨骼肌损伤，但其内在机理尚不明确。安石榴
苷(石榴皮多酚的主要组分)被证实具有多种药理学功效，如抗氧化、抗病毒、抗炎等，但 PUN
对运动性疲劳 /损伤的影响尚无相关报道。通过建立大强度训练模型，观察运动造成的细胞损
伤、线粒体重塑及 PUN 介导的保护作用。方法:60 只 SD 雄性大鼠随机分成 4 组:正常组
(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN) ，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组(HET +
PUN)，15 只 /组。PUN为含量 40%的石榴汁(150 mg /kg /d)。训练方案:1 h /d;5 d /w(周一至
周五)，运动干预持续 8 w。结果:大强度训练可造成 SD 大鼠的运动能力降低，骨骼肌萎缩标
志蛋白 Atrogin － 1 和 MuＲF1 水平升高，自噬水平和线粒体裂解增多;同时，HET还可造成线粒
体生物合成及氧化磷酸化(Complex I ＆ III)水平降低及氧化应激损伤。相对地，安石榴苷可有
效提高动物运动水平、降低大强度训练造成的骨骼肌损伤，有效维持线粒体网络化及降低自
噬。结论:大强度训练引起 SD大鼠的运动能力降低及骨骼肌损伤可能与其造成的氧化损伤
有关，后者通过负性调节线粒体动力学重塑，如降低增殖，提高自噬等;安石榴苷能够有效对抗
大强度训练造成骨骼肌萎缩。其中，提高骨骼肌抗氧化酶，抑制线粒体网格化重塑是其减轻骨
骼肌损伤的内在关键机制。
关键词:大强度训练;骨骼肌;骨骼肌损伤;肌肉萎缩;自吞噬;线粒体网络;氧化应激
中图分类号:G804． 6 文献标识码:A 文章编号:1006 － 2076(2016)02 － 0071 － 08
Abstract:Objective:Higher intensity or excessive modality could cause exercise － fatigue or skeletal
muscle injury，but the underlying molecular mechanisms are still unclear． Punicalagin (PUN)，a
major ellagitannin in pomegranate，could exert confident benefits on oxidative stress and inflamma-
tion with its antioxidant properties． However，it is still unknown that PUN － induced effects on exer-
cise fatigue /damage． In the current study，we explore the ensuing cellular impairment and involve-
ment of skeletal muscle autophagy，mitochondrial remodelling and oxidative stress in Sprague Dawley
(SD)rats subjected to higher intensity exercise training (HET) ，and the defensive effects adminis-
trated with PUN． Methods:60 male SD rats were randomly either put into sedentary or arranged in
收稿日期:2016 － 02 － 18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31370844)。
作者简介:李许生(1983 － )，男，河南许昌人，在读博士研究生，讲师，
研究方向运动与慢性病预防和治疗。
作者单位:许昌学院体育教学部，许昌 河南 461000
Dept． of P． E．，Xuchang University，Xuchang 461000，Henan，
China
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2016 年 4 月
山东体育学院学报
Journal of Shandong Sport University
Vol． 32 No． 2
April 2016
HET group (15 per group)after one － week adaptive feedings:Sedentary control (CON)，CON +
PUN，HET and HET + PUN group． Ｒats were fed with supplementation of 150 mg /kg pomegranate
extract (PE)containing 40% PUN in eight － weeks，and were performed according to a HET proto-
col (1 h /d;5 d /w)． Exercise capacities，marker proteins of muscular atrophy (Atrogin － 1，
MuＲF1) ，autophagy，mitochondrial remodelling and oxidative stress were assayed． Ｒesults:HET
was revealed to decline exercise capacities，to give rise to increased Atrogin － 1，MuＲF1 expressions
accompanied by higher levels of autophagy，lower levels of oxidative phosphorylation (decreased ex-
pressions of Complex I ＆ III)and mitochondrial biogenesis，as well as disorder of mitochondrial net-
work (increased fission and decreased fusion)． Furthermore，HET was revealed to cause inactiva-
tion in antioxidase． On the contrary，after PUN administration，increased exercise capacities，de-
creased skeletal muscle injury and recovery of network dynamics were witnessed． Meanwhile，mito-
chondria and cytoplasmic antioxidase system were efficiently improved． Conclusion:These results
demonstrate that HET － caused fatigue and skeletal muscle atrophy were likely involved in oxidative
stress damage，which results in negative regulations of autophagy and mitochondrial network dynam-
ics，such as decrease of proliferation and increase of fission． PUN supplementation may upregulate
animals＇ exercise capacities，which may be associated with lower oxidative stress － caused recoveries
of mito － dynamics and a decrease of autophagy exposure to the lower oxidative stress．
Key words:higher intensity exercise training;skeletal muscle;muscle atrophy;autophagy;mito-
chondrial network;oxidative stress
深入了解运动对机体作用的分子机制对于维持个
体健康及提高运动竞技水平具有重要意义。作为运动
执行和完成单位，骨骼肌与运动能力关系密切。其中，
骨骼肌纤维面积和肌纤维功能是维持运动能力的关键
因素，而骨骼肌萎缩常被认为是肌纤维面积减少或肌
纤维功能降低。研究证实肌萎缩与多种疾病密切相
关，如运动缺乏［1］、肥胖［2］及糖尿病［3］等。骨骼肌能
够对运动刺激产生不同应答性重塑［4 － 5］。然而，大强
度 /过度训练造成肌萎缩的研究则相对较少。最近
Masiero 等研究显示，自噬参与骨骼肌萎缩的发生进
程，指出自噬水平升高是造成细胞膜及胞内蛋白和 /或
细胞器降解加速的内在因素［6］。此外，线粒体动力学
网格化重塑也被证实是触发骨骼肌自噬的另一关键调
节因素［7］。线粒体不仅是能量产生的细胞器，也是细
胞内多种生理过程 /信号通路的调节原件，如凋亡、自
噬等过程;其分裂效应增强或功能紊乱可触发(通过
线粒体或细胞自噬而实现)骨骼肌萎缩［8］。因此，抑
制线粒体网络化的病理性改变是对抗骨骼肌萎缩的有
效策略之一。
有规律运动可增加骨骼肌线粒体数目，提高运动
能力及有氧代谢水平［9］。运动产生的活性氧(ＲOS)
参与调节多条细胞信号通路及多种氧化应激敏感性转
录因子［10］。低水平 ＲOS 对于骨骼肌正常工作是必要
的，但 ＲOS 水平异常升高可引起骨骼肌收缩功能紊乱
(蛋白降解增加)，造成运动疲劳或骨骼肌损伤［11］。因
此，减低氧化应激损伤是对抗运动引起的肌肉萎缩的
又一有效途径。
安石榴苷(Punicalagin;PUN)是一种可水解单宁，
呈棕黄色，主要存在于石榴皮中。PUN 溶于水和其他
有机溶剂，具有抗氧化、抗病毒、抗炎等多种药理学功
效［12］。PUN可通过清除过氧化氢自由基实现链终止
反应来体现抗脂质过氧化活性，通过对自由基的清除
和金属离子的螯合实现其抗氧化作用［13］。另外，新近
研究指出 PUN 能够通过激活磷脂酰肌醇(－ 3)激酶
(PI3K)－蛋白激酶 B(Akt)信号通路激活血红素加氧
酶(HO －1)表达水平。提示，PUN 还可激活胞浆抗氧
化酶系统［14］。然而，PUN 如何影响(大强度训练后)
骨骼肌线粒体动力学蛋白及胞浆抗氧化系统，目前仍
鲜有报道。
本研究通过建立大强度训练(HET)模型，通过使
用 PUN作为干预药物，观察:1)HET 对实验大鼠的运
动能力及骨骼肌的损伤;2)HET 对骨骼肌线粒体氧化
磷酸化水平及网络化 /动力学蛋白的重塑作用;3)PUN
干预后大鼠运动水平，骨骼肌损伤的保护作用，揭示
PUN对抗 HET造成骨骼肌萎缩的分子机制。
1 实验材料与检测方法
1． 1 实验药剂
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山东体育学院学报 第 32 卷第 2 期 2016 年 4 月
DOI:10.14104/j.cnki.1006-2076.2016.02.013
40% PUN由成都思天德生物科技有限公司提供。
泛素连接酶 － 1(Atrogin － 1)和肌肉环指蛋白 － 1
(MuＲF1)，线粒体融合蛋白(Mfn1，Mfn2) ，视神经萎缩
蛋白(OPA1)，微管相关蛋白 1 轻链 3(LC3B)，购自于
CST公司(Danvers，MA，USA);抗体 GAPDH，beclin － 1
和 Atg5 购于 Santa公司(Santa Cruz，USA)。氧化磷酸
化蛋白(复合物蛋白 I，II，III，IV和 V)来自于 Sigma公
司(Sigma，USA)。羊抗兔或抗小鼠 IgG 抗体(辣根过
氧化物酶标记)购自于碧云天公司(Beyotime，北京);
硝酸纤维素滤膜，ECL 发光试剂，甘氨酸，丙烯酰胺，
Tris － base (AMＲESCO，USA)。
1． 2 实验对象
60 只 SD雄性大鼠购于郑州大学医学院实验动物
中心(郑州，中国)，体重 185 ～ 200 g。放置于温度 22
～ 28℃，湿度为 60%，12 h 光照的密闭动物室。动物
分笼饲养，每笼 8 只。按照国家啮齿类动物食物标准
喂养，自由饮食。动物适应喂养 1 周后，所有大鼠进行
为期 1 周的适应性训练(10 m /min，20 min /d)，根据
运动能力的差异进动物分组，剔除不运动大鼠。随机
将大鼠分为 4 组，即:正常组(CON)，正常加安石榴苷
组(CON + PUN)，大强度训练组(HET)及训练加安石
榴苷组(HET + PUN)，15 只 /组。其中，CON + PUN 组
和 HET + PUN 组大鼠在饲料中按照 150 mg /kg /d 加
入(含 40% PUN)的石榴提取物［12］。CON 和 HET 仍
执行啮齿类动物饲养标准。
1． 3 运动干预
动物运动干预在动力跑台(型号:WI79728;东西
仪科技)上进行，运动速度为 20 m /min，坡度为 5°，1
h /d，5 d /w。每天运动开始时间随机(主要是为了防
止动物对运动产生适应性)。8 w 后，动物进行运动耐
力测试(30 m /min，坡度为 5°)直至力竭(外在刺激干
预仍不能使动物继续运动)结束测试。
1． 4 动物取材
在 8 w末(力竭训练)结束后，用 0． 4%的戊巴比
妥钠对大鼠进行麻醉后，采用颈椎脱臼法将其处死。
除去大鼠大腿外附毛，手术剪剥开皮肤，剪取腓肠肌组
织，并置于 － 80℃超低温冰箱或液氮罐内，用于相关蛋
白表达检测。
1． 5 蛋白提取及蛋白印迹技术 Western Blot
取 － 80℃冻存腓肠肌组织 100 ～ 120 mg，置于 200
μl 加有 ＲIPA(3 mL ＲIPA /mg)及 PMSF(10 mg /mL
PMSF)缓冲液 EP管内，用剪刀将组织剪成碎末，后用
超声仪对组织进行进一步粉碎。4℃，20 000 g 离心 15
min;上清液即为获得的蛋白。搜集的蛋白部分进行超
低温冻存(－ 80℃)用于抗氧化酶的活性检测;其它蛋
白用于 Western Blot 实验:BCA(Pierce，No． 23225)法
定量蛋白(Ｒ2 ＞ 0． 99)后，配平蛋白浓度。最后，进行
蛋白的变性(沸水煮 5 min)，分装(80 ～ 100 μl /管)
及存储(－ 20℃)。
等份(20 μg)蛋白样品置于 10% SDS － PAGE 凝
胶进行垂直电泳;随后将蛋白转移到纯硝酸纤维素膜
(PerkinElmer，Boston，MA，USA)，并用 5 %脱脂牛奶的
TBST(Tris －缓冲盐水吐温 20)缓冲进行孵育。将膜
与 Atrogin － 1，MuＲF1，Mfn1，Mfn2，DＲP1，OPA1，
ATG7，LC3B(1:1000;CST，USA)，或复合物 I，II，III，
IV，V(1:5000;Sigma，USA)的一抗孵育，4 ℃过夜，然
后将膜与抗兔或抗小鼠抗体孵育(室温 1 h)，使用
ECL Western 印迹检测试剂盒(Pierce)进行化学发光
检测。
Western Blot 结果利用 Quantiy One(Bio － Ｒad，
USA)条带分析软件，通过建立高斯建模进行图像灰度
值分析。
1． 6 骨骼肌抗氧化酶活性检测
线粒体锰超氧化物歧化酶(MnSOD)用黄嘌呤氧
化酶法测定(Beyotime，北京);过氧化氢酶(CAT)用试
剂盒法检测(建成生物，南京);胞浆抗氧化酶:谷胱甘
肽 － S －转移酶(GST)及醌氧化还原酶 1(NQO － 1)活
性用化学法测定［15］。
1． 7 统计学处理
实验结果用平均值 ± 标准差(珚X ± SE)表示，
Student＇s t － test 或 ANOVA 检测差异性，采用 PASW
SPSS for windows version 18． 0(IBM，New York，USA)分
析检验，P ＜ 0． 05 表示为具有显著性差异，P ＜ 0． 01 表
示存在极显著性差异;GraphPad Software 6． 07 用于实
验结果的统计作图。
2 实验结果
2． 1 HET 和 PUN 对 SD 大鼠运动能力及骨骼肌的影
响
本研究结果(图 1 A)显示 HET 可造成大鼠运动
能力降低;给予 PUN 干预后，运动能力提高了 23． 6%
(P ＜ 0． 05)。图 1 B 结果显示，HET 可造成骨骼肌损
伤。与 CON 大鼠相比，肌肉萎缩蛋白 Atrogin － 1 和
MuＲF1 在 HET后表达分别升高 1． 93 和 1． 55 倍;PUN
给药可有效对抗 HET引起的骨骼肌萎缩。其中，Atro-
gin － 1 表达降低了 46%，MuＲF1 下调表达 21%(P ＜
0． 05)。
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李许生 安石榴苷减轻大强度训练造成的骨骼肌损伤:抑制氧化损伤和线粒体动态重构的关键效应 No． 2 2016
图 1 PUN对 SD大鼠骨骼肌线粒体合成及氧化磷酸化水平的影响
A，各组大鼠的运动能力;B，大鼠腓肠肌萎缩标志蛋白表达(左:WB条带;右:统计结果图)。
注:正常组(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN) ，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组(HET
+ PUN);n = 6。组间比较用单因素方差分析(Student＇s t － test or ANOVA)。▲P ＜ 0． 05 vs． 正常对照
(CON)组;◇P ＜ 0． 05 vs．过度训练组 (HET)。
2． 2 HET和 PUN对 SD大鼠骨骼肌自噬水平的影响
鉴于自噬在骨骼肌萎缩中的重要作用，接下来对
骨骼肌自噬激活情况进行测定。Western blot 结果表
明，自噬相关蛋白 LC3B，Atg5 在 HET后显著性表达升
高(P ＜ 0． 05)，Beclin － 1 极显著性增加(P ＜ 0． 01)。
PUN给药可下调自噬蛋白水平，三种蛋白分别下降了
21%、19%和 69%。提示，PUN 抑制 HET 造成的 SD
大鼠骨骼肌消失作用与其提高大鼠运动水平呈正相
关。
图 2 PUN对 SD大鼠骨骼肌线粒体合成及氧化磷酸化水平的影响(左:WB条带;右:统计结果图)
注:正常组(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN)，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组
(HET + PUN);n = 6。组间比较用单因素方差分析(Student＇s t － test or ANOVA)。▲P ＜ 0． 05 vs． 正
常对照(CON)组，▲▲P ＜ 0． 01 vs． 正常对照(CON)组;◇P ＜ 0． 05 vs．过度训练组 (HET)，◇◇P ＜
0． 01 vs．过度训练组 (HET)。
2． 3 HET 和 PUN 对 SD 大鼠骨骼肌线粒体氧化磷酸
化水平的影响
线粒体是真核生物能量合成细胞器，也是营养物
质最终氧化释放能量的场所。线粒体健康及功能状态
与骨骼肌线粒体质量调控密切相关，线粒体质量调控
异常可导致肌细胞损伤和肌萎缩［7，16］。有氧或中等
强度训练对运动能力的提高与过氧化物酶体增殖活化
受体 γ辅助活化因子 α(PGC －1α)激活促进的线粒体
增殖密切相关［17］。而在本研究中，运动干预方式不同
于之前有氧训练。图 3 结果表明，HET 不仅可以造成
PGC －1α表达下降，还可造成线粒体氧化磷酸化水平
减低(Complex I，III)(P ＜ 0． 05)。PUN 可有效恢复
PGC －1α蛋白水平和上调线粒体能量合成能力。然
而，PUN干预无论是各组大鼠线粒体 Complex II，IV，V
水平均无显著性影响(P ＞ 0． 05)。
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山东体育学院学报 第 32 卷第 2 期 2016 年 4 月
图 3 PUN对 SD大鼠骨骼肌线粒体合成及氧化磷酸化水平的影响(左:WB条带;右:统计结果图)
注:正常组(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN) ，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组(HET
+ PUN);n = 6。组间比较用单因素方差分析(Student＇s t － test or ANOVA)。▲P ＜ 0． 05 vs． 正常对照
(CON)组;◇P ＜ 0． 05 vs．过度训练组 (HET)。
2． 4 HET 和 PUN 对 SD 大鼠骨骼肌线粒体网格化的
影响
除了 PGC －1α引起的线粒体生物合成作用外，线
粒体内环境稳定也依赖于融合和裂解过程产生的网络
化重塑［18］。本研究中，HET极显著的增加线粒体分裂
相关蛋白 Drp1(P ＜ 0． 01)，显著性降低 Mfn1 和 OPA1
蛋白表达(P ＜ 0． 05)。PUN 给药后 Drp1 蛋白表达水
平下降，尽管其表达水平与 CON组动物相比仍相对较
高。PUN 能够有效恢复 Mfn1 和 OPA1 表达水平，与
HET组相比，分别上升 33%和 37%。
图 4 PUN对 SD大鼠骨骼肌线粒体动力学蛋白的影响(左:WB条带;右:统计结果图)
注:正常组(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN)，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组
(HET + PUN);n = 6。组间比较用单因素方差分析(Student＇s t － test or ANOVA)。▲P ＜ 0． 05 vs． 正
常对照(CON)组，▲▲P ＜ 0． 01 vs． 正常对照(CON)组;◇P ＜ 0． 05 vs．过度训练组 (HET)。
2． 5 HET 和 PUN 对 SD 大鼠骨骼肌抗氧化系统的影
响
尽管目前对自噬机制尚不完全清楚，但氧化应激
(ＲOS水平异常升高)激活叉头框蛋白(FoxO3)能够触
发自噬事件发生已取得广泛共识［11］。之前研究显示，
PUN可激活心肌组织线粒体及二相酶氧化应激防御
系统［12，19］，但 PUN 能否提高骨骼肌组织二相酶活性
尚不清楚。本研究结果证实 PUN 也能够有效激活骨
骼肌胞浆抗氧化系统。
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李许生 安石榴苷减轻大强度训练造成的骨骼肌损伤:抑制氧化损伤和线粒体动态重构的关键效应 No． 2 2016
表 1 PUN对安静和过度训练大鼠腓肠肌抗氧化系统的激活作用
(U mg /pro．) CON(n = 10) CON + PUN(n = 10) HET(n = 10) HET + PUN(n = 10)
MnSOD 19． 24 ± 0． 92 21． 65 ± 1． 23 12． 61 ± 3． 84＊＊ 18． 73 ± 5． 47#
CAT 7． 73 ± 0． 47 7． 69 ± 2． 28 5． 08 ± 0． 78* 8． 03 ± 0． 67#
GST 39． 52 ± 2． 67 41． 03 ± 3． 49 22． 95 ± 5． 13* 30． 76 ± 2． 22* #
NQO －1 15． 36 ± 2． 16 17． 39 ± 1． 79 10． 37 ± 0． 83* 14． 52 ± 1． 13#
注:正常组(CON)，正常加安石榴苷组(CON + PUN)，大强度训练组(HET)及训练加安石榴苷组(HET + PUN)，n = 10。组间比较用单因素方差
分析(Student＇s t － test or ANOVA)。n = 10。* P ＜ 0． 05 vs． 正常对照(CON)组;＊＊P ＜ 0． 01 vs． 正常对照(CON)组;#P ＜ 0． 05 vs． 过度训练组
(HET)。
3 讨论
机体对运动的适应性改变依赖于运动的类型，强
度，时间和频度［18］。其中，运动强度是核心因素。本
研究结果证实，长期大强度运动可造成骨骼肌萎缩及
运动能力降低;同时，研究还进一步揭示氧化应激损伤
和线粒体病理性重塑可能是造成该不利事件的内在机
制。PUN可有效激活抗氧化酶系统(线粒体和细胞
浆)，抑制线粒体病理性重构，减轻骨骼肌损伤，提高
大鼠运动能力。
3． 1 HET触发自噬事件及 PUN抗自噬机制
运动和自噬关系的研究最早可追溯到 1984 年，研
究发现，在透射电镜下可以观察到力竭运动造成自噬
小体的大量形成［20］。然而，此后自噬与骨骼肌关系的
研究却一直被忽视。近年来，运动与自噬关系成为一
个新的研究热点。研究显示低强度阻抗训练、单次耐
力性训练及阻抗训练能够增加健康个体的自噬标志蛋
白表达［21 － 22］;急性阻抗训练可抑制志愿者自噬标志蛋
白 LC3B － I向 LC3B － II的转换，降低 GABAＲAP mＲ-
NA水平［23］。以上研究表明，急性阻抗训练可有效抑
制自噬事件的发生。此外，不同运动模式对自噬的影
响也存在差异:离心运动能够引起 MuＲF1 表达持续下
降，而向心训练能够引起 MuＲF1 的急速升高［24］。提
示，运动对健康个体自噬影响作用存在差异，这可能与
运动时间、强度的差异有关。另外，运动与自噬关系的
研究还集中在代谢类疾病上，如:糖尿病［25］、肥胖［26］，
胰岛素抵抗［27］等，且证实运动均能对不同生理、病理
条件下的实验对象产生保护作用。然而，大强度训练
或过度训练対自噬影响的研究还鲜有报道。本研究结
果显示，HET可造成骨骼肌自噬水平升高(图 1B)，引
起训练动物运动能力下降(图 1A)。提示，HET 对实
验大鼠骨骼肌造成损伤而非发挥保护效应。与之前研
究结果相比，HET 造成的骨骼肌损伤是自噬水平异常
升高(过度自噬)的终末事件。尽管自噬的机制目前
尚不清楚，但有 4 条信号通路明确参与对自噬信号的
调节，即:FoxO3a依赖性通路、线粒体自噬、PI3K － Akt
－雷帕霉素靶蛋白(mTOＲ)信号通路和 P38 分裂原激
活的蛋白激酶(MAPK)［28 － 29］。HET造成过度自噬(尽
管自噬标准尚未确立)的机制可能是:1)失活 PI3K －
Akt － mTOＲ信号通路，激活 FoxO3a 依赖性通路触发
凋亡事件;2)上调 P38MAPK磷酸化水平;3)诱发线粒
体自噬。
近年来，PUN以其众多的生物学功能，如抗炎，解
毒，抗氧化等治疗作用而受到广泛关注［12，30 － 31］。尽管
其生物学作用尚未完全清楚，但 PUN的抗氧化作用已
取得广泛共识。本研究中发现，PUN 可有效降低 HET
造成的骨骼肌萎缩，抑制自噬和线粒体病理性重塑作
用，提高线粒体内抗氧化水平(图 1、2、3)。最近，Cao
等研究指出 PUN 可激活 AMP 依赖的蛋白激酶
(AMPK)－ PGC － 1α 信号通路提高线粒体生物合成 /
氧化磷酸化水平，抑制线粒体动力学蛋白重塑，改善肥
胖引起的心肌功能和能量代谢异常;同时，该研究还证
实 AMPK － PGC － 1α 能够激活核呼吸因子 2(Nrf2)，
促进二相抗氧化酶的蛋白表达水平，并指出 PUN对氧
化应激防御系统的激活作用是其实现心脏功能改善的
核心机制［12］。另有研究指出，PUN 可通过 PI3K /Akt
激活该信号通路(二相酶合成的上游调节机制之一)
提高胞浆抗氧化水平［14］。虽然，本研究中我们没有对
该信号轴进行检测，但从运动方式上看，HET 接近过
度训练强度(可导致 PI3K － AKt通路失活)，PUN可能
是通过激活该信号级联而提高骨骼肌抗氧化酶系。综
上，PUN对自噬的影响可能涉及到多条信号通路 /蛋
白。其中，对骨骼肌抗氧化系统的激活(下调 FoxO3a
表达)作用可能是其抑制异常自噬的关键机制。
3． 2 HET引起的线粒体重塑作用及 PUN的保护作用
线粒体是高度动态化细胞器，其可改变形态或网
格化以适应细胞内能量需求变化。多种疾病均伴随有
线粒体网络化病理性重塑，如心肌梗死［32］、肥胖［33］、
代谢综合症［34］等，导致线粒体氧化磷酸化水平降低，
诱导线粒体介导的细胞凋亡、自噬异常等病理改变。
运动(有氧或耐力)训练可有效抑制该病理性过程［35］。
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山东体育学院学报 第 32 卷第 2 期 2016 年 4 月
运动产生保护作用主要是提高线粒体生物合成关键调
节蛋白 PGC －1α，后者可直接调控 Nrf1 /2 促进线粒体
生物合成水平，还可启动 Mfn1 /2 的转录过程，抑制
DＲP1 表达［35］。除了运动与疾病关系的研究外，运动
对正常个体线粒体影响的研究也有报道。Ding 等指
出单次力竭运动可抑制线粒体合成，增强分裂［36］。此
外，Ding和 Cartoni等均证实耐力训练引起 Mfn1、Mfn2
和 Fis1 mＲNA明显增加［36 － 37］。本研究结果显示 HET
可造成线粒体分裂增多，融合降低(图 3、4)。这可能
与其下调 PGC － 1α 蛋白有关。PGC － 1α 受多种信号
蛋白的调节，HET如何影响 PGC －1α的上游蛋白或信
号通路，仍需更多研究来证实。PUN 对线粒体的动力
学蛋白影响的研究近年来才陆续展开。研究结果表
明，PUN 能够有效促进线粒体增殖，维持动力学蛋白
平衡，提高线粒体功能［12，14，38 － 39］。在本研究中，图 3、
4 结果显示 PUN 能够明显抑制 HET 造成的融合降低
和裂解增多，这也部分回答了其对线粒体功能的恢复
作用及对自噬的抑制效应。
综上所述，HET引起的氧化损伤和线粒体病理性
重塑是造成骨骼肌损伤及运动能力下降的关键因素。
PUN减轻骨骼肌损伤可能与其抑制氧化损伤及线粒
体动态重构效应相关。
参考文献:
［1］Haddad F，Ｒoy Ｒ Ｒ，Zhong H，et al． Atrophy responses to
muscle inactivity． I． Cellular markers of protein deficits［J］． J Ap-
pl Physiol (1985)，2003，95(2) :781 － 790．
［2］Pospisilik J A，Knauf C，Joza N，et al． Targeted deletion of
AIF decreases mitochondrial oxidative phosphorylation and protects
from obesity and diabetes［J］． Cell，2007，131(3) :476 － 491．
［3］Leenders M，Verdijk L B，van der Hoeven L，et al． Patients
with Type 2 Diabetes Show a Greater Decline in Muscle Mass，
Muscle Strength，and Functional Capacity with Aging［J］． Journal
of the American Medical Directors Association，2013，14(8) :585
－ 592．
［4］Carmichael M D，Davis J M，Murphy E A，et al． Ｒole of brain
IL － 1beta on fatigue after exercise － induced muscle damage［J］．
Am J Physiol Ｒegul Integr Comp Physiol，2006，291(5) :Ｒ1344
－ Ｒ1348．
［5］Popov D V，Bachinin A V，Lysenko E A，et al． Exercise － in-
duced expression of peroxisome proliferator － activated receptor
gamma coactivator － 1alpha isoforms in skeletal muscle of endur-
ance － trained males［J］． J Physiol Sci，2014，64(5) :317 － 323．
［6］Masiero E，Sandri M． Autophagy inhibition induces atrophy
and myopathy in adult skeletal muscles［J］． Autophagy，2010，6
(2) :307 － 309．
［7］Powers S K，Wiggs M P，Duarte J A，et al． Mitochondrial sig-
naling contributes to disuse muscle atrophy［J］． Am J Physiol En-
docrinol Metab，2012，303(1) :E31 － E39．
［8］漆正堂，丁树哲． 运动适应的细胞信号调控:线粒体的角色
转换及其研究展望［J］． 体育科学，2013(7):65 － 69．
［9］Gomez － Cabrera M C，Domenech E，Vina J． Moderate exer-
cise is an antioxidant:upregulation of antioxidant genes by training
［J］． Free Ｒadic Biol Med，2008，44(2) :126 － 131．
［10］Ｒadak Z，Kaneko T，Tahara S，et al． The effect of exercise
training on oxidative damage of lipids，proteins，and DNA in rat
skeletal muscle:evidence for beneficial outcomes［J］． Free Ｒadic
Biol Med，1999，27(1 － 2) :69 － 74．
［11］Zhao J，Brault J J，Schild A，et al． FoxO3 coordinately acti-
vates protein degradation by the autophagic / lysosomal and proteaso-
mal pathways in atrophying muscle cells［J］． Cell Metab，2007，6
(6) :472 － 483．
［12］Cao K，Xu J，Pu W，et al． Punicalagin，an active component
in pomegranate，ameliorates cardiac mitochondrial impairment in
obese rats via AMPK activation［J］． Sci Ｒep，2015，(5) :14014．
［13］Kulkarni A P，Mahal H S，Kapoor S，et al． In vitro studies
on the binding，antioxidant，and cytotoxic actions of punicalagin
［J］． J Agric Food Chem，2007，55(4) :1491 － 1500．
［14］Xu X，Li H，Hou X，et al． Punicalagin induces Nrf2 /HO － 1
expression via upregulation of PI3K /AKT pathway and inhibits LPS
－ induced oxidative stress in ＲAW264． 7 macrophages［J］． Medi-
ators of inflammation，2015．
［15］江红轲，季波． 游泳训练及联合补充线粒体营养素 α －硫
辛酸对 wistar2 型糖尿病大鼠血脂代谢及脂质过氧化水平的影
响［J］． 山东体育学院学报，2011(5):49 － 54．
［16］李德生，陈宁，孟思进． 运动对骨骼肌线粒体质量控制的
调节作用［J］． 武汉体育学院学报，2014(5):56 － 59．
［17］Norheim F，Langleite T M，Hjorth M，et al． The effects of a-
cute and chronic exercise on PGC － 1alpha，irisin and browning of
subcutaneous adipose tissue in humans［J］． FEBS J，2014，281
(3) :739 － 749．
［18］Bo H，Zhang Y，Ji L L． Ｒedefining the role of mitochondria
in exercise:a dynamic remodeling［J］． Ann N Y Acad Sci，2010，
1201:121 － 128．
［19］Hou C，Wang Y，Zhu E，et al． Coral calcium hydride pre-
vents hepatic steatosis in high fat diet － induced obese rats:A po-
tent mitochondrial nutrient and phase II enzyme inducer［J］． Bio-
chem Pharmacol，2016．
［20］Salminen A，Vihko V． Autophagic response to strenuous ex-
ercise in mouse skeletal muscle fibers［J］． Virchows Archiv B，
1984，45(1) :97 － 106．
［21］Murton A J，Constantin D，Greenhaff P L． The involvement
of the ubiquitin proteasome system in human skeletal muscle remod-
elling and atrophy［J］． Biochim Biophys Acta，2008，1782(12) :
77
李许生 安石榴苷减轻大强度训练造成的骨骼肌损伤:抑制氧化损伤和线粒体动态重构的关键效应 No． 2 2016
730 － 743．
［22］Zanchi N E，de Siqueira Filho M A Ｒ A，Lira F S，et al．
Chronic resistance training decreases MuＲF － 1 and Atrogin － 1
gene expression but does not modify Akt，GSK － 3 $ \ beta $ and
p70S6K levels in rats［J］． European journal of applied physiology，
2009，106(3):415 － 423．
［23］Fry C S，Drummond M J，Glynn E L，et al． Skeletal muscle
autophagy and protein breakdown following resistance exercise are
similar in younger and older adults［J］． J Gerontol A Biol Sci Med
Sci，2013，68(5) :599 － 607．
［24］Nedergaard A，Vissing K，Overgaard K，et al． Expression pat-
terns of atrogenic and ubiquitin proteasome component genes with ex-
ercise:effect of different loading patterns and repeated exercise
bouts［J］． J Appl Physiol (1985) ，2007，103(5) :1513 －1522．
［25］Chen G，Mou C，Yang Y，et al． Exercise training has benefi-
cial anti － atrophy effects by inhibiting oxidative stress － induced
MuＲF1 upregulation in rats with diabetes［J］． Life sciences，
2011，89(1) :44 － 49．
［26］Cui M，Yu H，Wang J，et al． Chronic caloric restriction and
exercise improve metabolic conditions of dietary － induced obese
mice in autophagy － correlated manner without involving AMPK
［J］． J Diabetes Ｒes，2013，2013:852754．
［27］Mercau M E，Ｒepetto E M，Perez M N，et al． Moderate ex-
ercise prevents functional remodeling of the anterior pituitary gland
in diet － induced insulin resistance in rats:role of oxidative stress
and autophagy［J］． Endocrinology，2015:n20151777．
［28］Ferraro E，Giammarioli A M，Chiandotto S，et al． Exercise －
induced skeletal muscle remodeling and metabolic adaptation:red-
ox signaling and role of autophagy ［J］． Antioxid Ｒedox Signal，
2014，21(1) :154 － 176．
［29］Schwalm C，Jamart C，Benoit N，et al． Activation of autoph-
agy in human skeletal muscle is dependent on exercise intensity and
AMPK activation［J］． FASEB J，2015，29(8) :3515 － 3526．
［30］Abdel M A，El － Khadragy M F． The potential effects of
pomegranate (Punica granatum)juice on carbon tetrachloride － in-
duced nephrotoxicity in rats ［J］． J Physiol Biochem，2013，69
(3) :359 － 370．
［31］Lee C，Chen L，Liang W，et al． Anti － inflammatory effects
of Punica granatum Linne invitro and in vivo［J］． Food chemistry，
2010，118(2) :315 － 322．
［32］Jiang H K，Wang Y H，Sun L，et al． Aerobic interval train-
ing attenuates mitochondrial dysfunction in rats post － myocardial
infarction:roles of mitochondrial network dynamics［J］． Int J Mol
Sci，2014，15(4) :5304 － 5322．
［33］Jheng H F，Huang S H，Kuo H M，et al． Molecular insight
and pharmacological approaches targeting mitochondrial dynamics
in skeletal muscle during obesity［J］． Ann N Y Acad Sci，2015，
1350:82 － 94．
［34］Fouret G，Tolika E，Lecomte J，et al． The mitochondrial －
targeted antioxidant，MitoQ，increases liver mitochondrial cardio-
lipin content in obesogenic diet － fed rats ［J］． Biochim Biophys
Acta，2015，1847(10) :1025 － 1035．
［35］Kitaoka Y，Ogasawara Ｒ，Tamura Y，et al． Effect of electri-
cal stimulation － induced resistance exercise on mitochondrial fis-
sion and fusion proteins in rat skeletal muscle［J］． Appl Physiol
Nutr Metab，2015，40(11) :1137 － 1142．
［36］Ding H，Jiang N，Liu H，et al． Ｒesponse of mitochondrial
fusion and fission protein gene expression to exercise in rat skeletal
muscle［J］． Biochim Biophys Acta，2010，1800(3) :250 － 256．
［37］Cartoni Ｒ，Leger B，Hock M B，et al． Mitofusins 1 /2 and
EＲＲalpha expression are increased in human skeletal muscle after
physical exercise［J］． J Physiol，2005，567(Pt 1) :349 － 358．
［38］Zou X，Yan C，Shi Y，et al． Mitochondrial dysfunction in o-
besity － associated nonalcoholic fatty liver disease:the protective
effects of pomegranate with its active component punicalagin［J］．
Antioxid Ｒedox Signal，2014，21(11) :1557 － 1570．
［39］Yaidikar L，Byna B，Thakur S Ｒ． Neuroprotective effect of
punicalagin against cerebral ischemia reperfusion － induced oxida-
tive brain injury in rats［J］． J Stroke Cerebrovasc Dis，2014，23
(10) :2869 － 2878．
87
山东体育学院学报 第 32 卷第 2 期 2016 年 4 月