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Erschienen in:

21.02.2022 | Original Article

Repeated sprint exercise in hypoxia stimulates HIF-1-dependent gene expression in skeletal muscle

verfasst von: Roberto Carlos Nava, Zachary McKenna, Zachary Fennel, Quint Berkemeier, Jeremy Ducharme, Flávio de Castro Magalhães, Fabiano Trigueiro Amorim, Christine Mermier

Erschienen in: European Journal of Applied Physiology | Ausgabe 4/2022

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Abstract

Purpose

Our aim was to determine the effect of repeated sprint exercise in hypoxia on HIF-1 and HIF-1-regulated genes involved in glycolysis, mitochondrial turnover and oxygen transport. We also determined whether genes upregulated by exercise in hypoxia were dependent on the activation of HIF-1 in an in vitro model of exercise in hypoxia.

Methods

Eight endurance athletes performed bouts of repeated sprint exercise in control and hypoxic conditions. Skeletal muscle was sampled pre, post and 3 h post-exercise. HIF-1α protein and HIF1A, PDK1, GLUT4, VEGFA, BNIP3, PINK1 and PGC1A mRNA were measured. C2C12 myotubes were exposed to hypoxia and muscle contraction following treatment with a HIF-1α inhibitor to determine whether hypoxia-sensitive gene expression was dependent on HIF-1α.

Results

Sprint exercise in hypoxia increased HIF-1α protein expression immediately post-exercise [fold change (FC) = 3.5 ± 2.0]. Gene expression of PDK1 (FC = 2.1 ± 1.2), BNIP3 (FC = 2.4 ± 1.4) and VEGFA (FC = 2.7 ± 1.7) increased 3 h post-exercise in hypoxia but not control. PGC1A mRNA increased 3 h post-exercise in control (FC = 5.16) and hypoxia (FC = 5.7 ± 4.1) but there was no difference between the trials. Results from the in vitro experiment showed that hypoxia plus contraction also increased PDK1, BNIP3, and VEGFA gene expression. These responses were inhibited when HIF-1 protein activity was suppressed.

Conclusion

Repeated sprint exercise in hypoxia upregulates some genes involved in glycolytic metabolism, mitochondrial turnover, and oxygen transport. HIF-1α is necessary for the expression of these genes in skeletal muscle cells.

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Titel: Repeated sprint exercise in hypoxia stimulates HIF-1-dependent gene expression in skeletal muscle
verfasst von: Roberto Carlos Nava
Zachary McKenna
Zachary Fennel
Quint Berkemeier
Jeremy Ducharme
Flávio de Castro Magalhães
Fabiano Trigueiro Amorim
Christine Mermier
Publikationsdatum: 21.02.2022
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in: European Journal of Applied Physiology / Ausgabe 4/2022
Print ISSN: 1439-6319
Elektronische ISSN: 1439-6327
DOI: https://doi.org/10.1007/s00421-022-04909-3

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