在耐力训练过程中，CaMKIIγ/δ有助于骨骼肌的线粒体代谢适应

《Molecular Metabolism》：CaMKIIγ/δ contributes to mitochondrial metabolic adaptation in skeletal muscle during endurance training

　　

塚原亮香|北島康雄|一桥由香|岩瀬光|大木迅|外丸勇介|黑崎智弘|川野洋平|安田智治

日本广岛市，广岛大学，生物医学与健康科学研究生院，免疫学系

摘要

背景

在骨骼肌中，运动会激活钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII），但其在耐力训练适应性中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨骨骼肌中的内源性CaMKIIγ/δ是否对耐力训练引发的代谢重塑及运动适应性至关重要。

方法

我们培育了雄性骨骼肌特异性CaMKIIγ/δ基因敲除小鼠，并评估了其肌肉表型、运动能力以及训练适应性。通过磷酸化状态来检测急性运动引起的CaMKII激活情况。在4周的跑步机耐力训练前后，通过RNA测序分析转录组变化。对于急性CaMKIIγ/δ基因缺失的肌管，则通过免疫印迹、透射电子显微镜以及Seahorse细胞外流量分析技术，检测线粒体蛋白质含量、超微结构以及生物能量学特征。

结果

急性跑步机运动会导致肌肉中CaMKII磷酸化，但不会改变其总含量。CaMKII mKO小鼠的肌肉质量、握力以及基础运动表现均正常，但耐力训练带来的跑步能力提升明显减弱。转录组分析显示，无论是在基础状态下还是经过训练后，CaMKII缺陷的肌肉中氧化磷酸化及相关糖酵解基因的表达均有所下降。OXPHOS复合体中的蛋白质含量在基础状态下已有部分降低，而在训练后从I到V各个复合体的蛋白质含量均显著下降。CaMKII缺乏会导致线粒体出现超微结构异常，且不会减少线粒体的数量。相应地，CaMKII缺陷的肌管显示出较低的每孔氧消耗量以及更低的细胞外酸化速率。

结论

在雄性小鼠中，肌肉中的内源性CaMKIIγ/δ对于基础运动表现并非必需，但对于耐力训练引发的代谢重塑以及线粒体功能保持至关重要。这些研究结果表明，CaMKII在将收缩引发的钙信号传导与肌肉的代谢适应联系起来方面起着重要作用。