運(yùn)動(dòng)與骨骼肌研究熱點(diǎn)

1、運(yùn)動(dòng)與骨骼肌研究熱點(diǎn),武漢體育學(xué)院健康科學(xué)學(xué)院孟思進(jìn)博士、教授,內(nèi)容提要,1. 身體鍛煉與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練2. 纖維類型多樣性與對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)3. 運(yùn)動(dòng)性肌肉肥大4. 運(yùn)動(dòng)的代謝適應(yīng)5. 運(yùn)動(dòng)性新血管生成6. 動(dòng)作電位傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)、肌漿網(wǎng)和其它系統(tǒng)的適應(yīng)7. 運(yùn)動(dòng)與活性氧和活性氮的生成（RONS）8. 運(yùn)動(dòng)與骨骼肌細(xì)胞損傷9. 參與運(yùn)動(dòng)適應(yīng)的主要通路和同時(shí)訓(xùn)練效應(yīng)現(xiàn)象10. 肌肉-機(jī)體信號(hào)，激素，衰老,前言,骨骼肌結(jié)構(gòu)和機(jī)能非常容

2、易適應(yīng)環(huán)境變化和不同刺激，包括收縮活動(dòng)（活動(dòng)不足、耐力運(yùn)動(dòng)、去神經(jīng)支配、電刺激），外加負(fù)荷（抗阻運(yùn)動(dòng)、去負(fù)荷、失重），其它環(huán)境因素如熱、低氧、營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)因子和炎癥因子。 介紹身體鍛煉對(duì)骨骼肌塑造的作用，討論骨骼肌質(zhì)量和機(jī)能對(duì)不同體力活動(dòng)需要的適應(yīng)變化，以及骨骼肌收縮活動(dòng)引起的健康利益。重點(diǎn)探討運(yùn)動(dòng)引起骨骼肌適應(yīng)的分子通路和基因調(diào)節(jié)。,信號(hào)整合為骨骼肌內(nèi)基因表達(dá)變化,1.體育鍛煉與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 Physical exercise and

3、exercise training,影響肌肉可塑性的運(yùn)動(dòng)鍛煉通常分為兩個(gè)大的類型，增強(qiáng)肌肉耐力的一類和增強(qiáng)肌肉力量的一類。 肌肉耐力是指肌肉長(zhǎng)時(shí)間從事低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的能力，與機(jī)體有氧能力有關(guān)，即心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)消耗和運(yùn)輸氧的效率。高重復(fù)、低負(fù)荷運(yùn)動(dòng)有利于肌肉產(chǎn)生抗疲勞適應(yīng)表型。另一方面，肌肉力量是指肌肉克服阻力的能力。肌肉力量是通過增加肌肉負(fù)荷而不是增加重復(fù)運(yùn)動(dòng)的數(shù)量而增長(zhǎng)的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)肌纖維肥大。肌肉力量更多依賴于糖酵解供能，以致

4、于抗阻訓(xùn)練只會(huì)略微提高有氧能力和心血管機(jī)能。,2. 肌纖維類型多樣性與運(yùn)動(dòng)適應(yīng)Fiber type diversity and adaptation to exercise,哺乳動(dòng)物的骨骼肌由多種纖維類型構(gòu)成，具有不同結(jié)構(gòu)和機(jī)能特性。按照收縮速度升高和對(duì)有氧代謝依賴性升高、有利于糖酵解代謝的順序進(jìn)行分類，骨骼肌纖維有4種類型，是按其表達(dá)的肌球蛋白重鏈異構(gòu)體（MHC）命名的。肌肉是由含有單個(gè)或雜合MHC成分的纖維類型混合構(gòu)成的。每塊肌

5、肉的纖維類型構(gòu)成是在發(fā)育過程中形成的，但可維持到成年或者由于神經(jīng)活動(dòng)和甲狀腺激素的作用而向不同類型轉(zhuǎn)換。,I型慢縮肌肉適用于持續(xù)活動(dòng)，具有抗疲勞性，利用有氧代謝供能；它們含有豐富線粒體和毛細(xì)血管，因此呈現(xiàn)紅色。IIa型纖維也含有豐富的線粒體和毛細(xì)血管，也呈紅色；它們可染色琥珀酸脫氫酶（SDH），也富含糖酵解酶，所以也稱為快縮氧化、酵解型纖維，構(gòu)成快、抗疲勞單位。IIx型（也稱為IId）纖維以更強(qiáng)的糖酵解代謝為特征；在大鼠骨骼肌內(nèi)II

6、x型纖維可染色SDH，收縮速度介于IIa 和 IIb型之間，而在人體內(nèi)，其SDH染色是最弱的，因?yàn)樗鼈兏蕾囉谔墙徒夤┠?；因此在人體內(nèi)，IIx型纖維是收縮最快的最易疲勞的。IIb型纖維在嚙齒動(dòng)物肌肉內(nèi)是糖酵解能力最強(qiáng)、收縮速度最快的（白色、快縮糖酵解纖維）；在人體內(nèi)，MHC IIb沒有表達(dá)。,長(zhǎng)期位相性高頻電刺激，類似于快運(yùn)動(dòng)單位放電，能誘導(dǎo)慢纖維向快纖維轉(zhuǎn)換，而長(zhǎng)期緊張性低頻電刺激，類似于慢運(yùn)動(dòng)單位放電，會(huì)導(dǎo)致快纖維向慢纖維轉(zhuǎn)換，但

7、是正如Schiaffino等所指出的，這種纖維類型轉(zhuǎn)換的變化受到肌肉和纖維類型內(nèi)在差別所限制。因此慢肌能在I?IIa?IIx范圍內(nèi)適應(yīng)，而快肌適應(yīng)范圍是IIb?IIx?IIa。這等于是說，力量訓(xùn)練有利于肌肉內(nèi)慢纖維向快纖維轉(zhuǎn)換，而耐力訓(xùn)練有利于快纖維向慢纖維轉(zhuǎn)換，但是這種適應(yīng)通常在定量上要低于長(zhǎng)期電刺激的作用。,纖維類型特異性MHC表達(dá)的分子控制,,,世界級(jí)馬拉松運(yùn)動(dòng)員和超耐力運(yùn)動(dòng)員表達(dá)的MHC有80-90%是慢型MHC I，而優(yōu)秀短

8、跑運(yùn)動(dòng)員和舉重運(yùn)動(dòng)員肌肉內(nèi)IIa/IIx纖維占大多數(shù)。雖然這種MHC基因表達(dá)方式主要?dú)w因于運(yùn)動(dòng)員的遺傳先決條件，但是普遍認(rèn)為訓(xùn)練的專門性也起著重要作用。,3. 運(yùn)動(dòng)性肌肉肥大 Exercise-induced muscle hypertrophy,運(yùn)動(dòng)性肌肉肥大多見于抗阻訓(xùn)練。遞增高抗阻運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致肌纖維肥大，是通過兩條相互獨(dú)立的機(jī)制，誘導(dǎo)衛(wèi)星細(xì)胞活化和募集以及增強(qiáng)肌肉蛋白質(zhì)合成。,骨骼肌肥大的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與基因調(diào)節(jié)的主要事件,Overvi

9、ew of the main events during signal transduction and gene regulation leading to muscle hypertrophy. 概括導(dǎo)致肌肉肥大的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因調(diào)節(jié)中主要事件。(1) Via receptor binding and cellular signals, cytokines and other growth factors are sensed a

10、nd activate a network of signal transduction pathways that result (2) in the nuclear translocation or activation of transcription factors.（1）經(jīng)受體結(jié)合和細(xì)胞信號(hào)，細(xì)胞因子和其他生長(zhǎng)因子被感受并激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)，（2）引起轉(zhuǎn)錄因子核轉(zhuǎn)移或者活化。,Active, nuclear transcr

11、iption factors (together with androgens and glucocorticoids via their soluble receptors) change the expression of the major muscle growth regulators IGF-1/MGF and myostatin or other muscle genes including ribosomal RNA (

12、rRNA).活化的核轉(zhuǎn)錄因子（與雄激素和糖皮質(zhì)激素及其可溶性受體一起）改變重要的肌肉生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子IGF-1/MGF和肌抑素或者其他包括核糖體RNA（rRNA）在內(nèi)的肌肉基因表達(dá)。Pathways that regulate translation or satellite cell function may also be activated by mechanisms other than IGF-1/MGF or myostat

13、in . 調(diào)節(jié)翻譯或衛(wèi)星細(xì)胞機(jī)能的通路也可被IGF-1/MGF或肌抑素之外的機(jī)制激活。,(3) IGF-1/MGF and insulin activate the PI3K-PKB/AKT-mTOR pathway, which enhances protein synthesis via increased translational initiation and the synthesis of ribosomal protei

14、ns for ribosome biogenesis. Availability of essential amino acids will activate mTOR signaling, whereas an increased energy demand sensed by AMPK will inhibit mTOR.（3）IGF-1/MGF和胰島素激活PI3K-PKB/AKT-mTOR通路，該通路通過增強(qiáng)翻譯起始以及用于核糖

15、體生物合成的核糖體蛋白質(zhì)合成從而增強(qiáng)蛋白質(zhì)合成。必需氨基酸可激活mTOR信號(hào)通路，而在能量需要增大時(shí)AMPK可抑制mTOR。(4) IGF-1/MGF, myostatin, and various other factors regulate an proliferation and differentiation of satellite cells.（4） IGF-1/MGF、肌抑素和多種其他因子可調(diào)節(jié)衛(wèi)星細(xì)胞增殖和分化。,I

16、GF-1信號(hào)通路,Miyazaki M, Esser KA. Cellular mechanisms regulating protein synthesis and skeletal muscle hypertrophy in animals. J Appl Physiol, 2009, 106: 1367–1373. IF: 3.658動(dòng)物蛋白質(zhì)合成和骨骼肌肥大的細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)制Fig. 1. Simplified scheme d

17、epicting a model through which both positive and negative factors can contribute to mTOR/TORC1 signaling and protein synthesis in skeletal muscle. Activators, growth factors, amino acids, and mechanical stretch are label

18、ed in blue while inhibitory signals are labeled in red. Solid lines depict defined interactions among molecules, dotted lines indicate suggested interactions.,抗阻運(yùn)動(dòng)與肌肉蛋白質(zhì)合成,抗阻運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)胞適應(yīng),4. 運(yùn)動(dòng)的代謝適應(yīng) Metabolic adaptation to ex

19、ercise,耐力訓(xùn)練后，MHC異構(gòu)體由快型向慢型轉(zhuǎn)換，而且骨骼肌有氧能力也得到提高。這種代謝適應(yīng)是生物化學(xué)事件影響基因表達(dá)的結(jié)果，是由胞漿內(nèi)鈣水平、能量狀態(tài)、自由脂肪酸濃度、機(jī)械應(yīng)激和局部低氧等引起的。肌肉有氧能力增強(qiáng)涉及到多條通路，需要更多地利用脂肪酸供能，線粒體生長(zhǎng)合成增強(qiáng)，高水平有氧代謝酶，以及增強(qiáng)葡萄糖運(yùn)輸和新血管生成。,,線粒體是耐力訓(xùn)練的代謝適應(yīng)中關(guān)鍵的細(xì)胞器。事實(shí)上，線粒體含有許多蛋白質(zhì)，參與β-氧化以及氧化磷酸化。線

20、粒體DNA含量在耐力運(yùn)動(dòng)員肌肉內(nèi)會(huì)增多，控制核編碼線粒體基因的核轉(zhuǎn)錄因子（NRF-1、NRF-2和TFAM）水平也會(huì)升高。那么在耐力運(yùn)動(dòng)員中，線粒體編碼的RNA以及核編碼RNA都會(huì)協(xié)調(diào)升高。,運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨骼肌線粒體生物合成的機(jī)制,,急性運(yùn)動(dòng)可激活一套獨(dú)特的細(xì)胞信號(hào)事件，涉及胞漿鈣、ROS和ATP更新的變化。接著激活的激酶和磷酸酶導(dǎo)致了一些蛋白質(zhì)的共價(jià)修飾，這些蛋白質(zhì)參與轉(zhuǎn)錄、mRNA穩(wěn)定和翻譯。主要是在恢復(fù)時(shí)期，編碼線粒體蛋白質(zhì)的核基因

21、(NUGEMPs)的mRNA表達(dá)增強(qiáng)，蛋白質(zhì)合成加速。胞漿內(nèi)合成的前體蛋白質(zhì)快速輸入細(xì)胞器內(nèi)。這些蛋白質(zhì)被加工為成熟形式，作為代謝酶（如柯氏循環(huán)），形成多亞基電子傳遞鏈復(fù)合物的一部分，或者作為mtDNA的轉(zhuǎn)錄因子。,接著mtDNA轉(zhuǎn)錄和翻譯增強(qiáng)，提供更多的mtDNA編碼的蛋白質(zhì)。這些基因產(chǎn)物與輸入的核源蛋白質(zhì)結(jié)合，形成電子傳遞鏈的多亞基復(fù)合物，因此增強(qiáng)了細(xì)胞電子傳遞、氧耗和ATP供應(yīng)。供能能力提高可通過負(fù)反饋方式減弱急性收縮活動(dòng)引起

22、的信號(hào)傳導(dǎo)事件。,,促進(jìn)線粒體生物合成的核轉(zhuǎn)錄因子可被轉(zhuǎn)錄輔激活因子PGC1-α激活。PGC1-α在快纖維內(nèi)表達(dá)水平低于慢纖維，但耐力運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)其表達(dá)，以刺激線粒體生物合成和氧化酶合成，使快縮肌肉增強(qiáng)抗疲勞能力。PGC1-α的表達(dá)被多條通路陽性控制，如ROS（reactive oxygen species），鈣調(diào)磷酸酶和鈣/鈣調(diào)蛋白-依賴性蛋白激酶（CaMK），轉(zhuǎn)錄因子MEF2（myocyte enhancer factor-2），p3

23、8 MAPK以及AMPK。MEF2在許多組織內(nèi)控制著應(yīng)激反應(yīng)。AMPK活性可被能量不足信號(hào)誘導(dǎo)。事實(shí)上，AMPK控制著一些通路，以利于更好地利用能量，包括從糖酵解轉(zhuǎn)換為有氧代謝通路。,PGC-1對(duì)線粒體的調(diào)節(jié),PGC1 regulatory cascade. PGC1調(diào)節(jié)事件Thyroid hormone (TH), nitric oxide synthase (NOS/cGMP), p38 mitogen-activated pro

24、tein kinase (p38MAPK), sirtuines (SIRTs), calcineurin, calcium-calmodulin-activated kinases (CaMKs), adenosine-monophosphate-activated kinase (AMPK), cyclin-dependent kinases (CDKs), and β-adrenergic stimulation (β/cAMP)

25、 have been shown to regulate expression and/or activity of PGC-1. TH、NOS/cGMP、p38MAPK、SIRT、CaN、CaMK、AMPK、CDK和β/cAMP已被證明可調(diào)節(jié)PGC-1α的表達(dá)和/活性。,,PGC-1 then co-activates transcription factors such as nuclear respiratory factors

26、 (NRFs), estrogen-related receptors (ERRs), and PPARs, known to regulate different aspects of energy metabolism including mitochondrial biogenesis, fatty acid oxidation, and antioxidant.PGC-1α然后可輔助激活轉(zhuǎn)錄因子，如NRF、ERR和PPAR，調(diào)

27、節(jié)能量代謝的不同方面，包括線粒體生物合成、脂肪酸氧化和抗氧化。,PGC-1α調(diào)節(jié)抗氧化,Schematic presentation of the ROS regulation cycle, mediated through PGC-1α induction. 圖示由PGC-1α介導(dǎo)的ROS調(diào)節(jié)周期。The expression of PGC-1α is increased by physiological stimuli such

28、 as cold in brown fat or exercise in muscle, leading to mitochondrial biogenesis and increased respiration.在冷刺激棕色脂肪組織或肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)PGC-1α 表達(dá)增強(qiáng)，導(dǎo)致線粒體生物合成并增強(qiáng)呼吸。Simultaneously, PGC-1α initiates an anti-ROS program that prevents a

29、 rise in intracellular ROS levels. PGC-1α can also be induced by ROS and plays a key role in the ROS homeostatic cycle.與此同時(shí)，PGC-1α 還引起抗ROS程序，防止細(xì)胞內(nèi)ROS水平升高。PGC-1α 也可被ROS誘導(dǎo)，并在ROS穩(wěn)態(tài)周期中起著關(guān)鍵作用。,運(yùn)動(dòng)引起肌肉有氧能力和能量效率升高也伴隨著骨骼肌血流能力增強(qiáng)。

30、事實(shí)上，毛細(xì)血管/肌肉界面可能是氧運(yùn)輸和肌肉有氧能力的限制因素。 血管生成過程的主要調(diào)節(jié)因子是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）。VEGF由內(nèi)皮細(xì)胞、血管周細(xì)胞和宿主細(xì)胞如骨骼肌細(xì)胞生成，是內(nèi)皮細(xì)胞上的3種不同受體酪氨酸激酶的配體。VEGH與其受體結(jié)合可起始信號(hào)級(jí)聯(lián)事件，包括激活PI3K、PLCγ和PKC。VEGF受不同細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和低氧控制。低氧可激活HIF-1α，從而增強(qiáng)VEGH。HIF參與牽張性而不是切應(yīng)力性血管生成。VEGF

31、的作用也可由NO和前列腺素介導(dǎo)，引起血管舒張。其它血管生成因子，如FGF、PDGF和TGF-β，并不會(huì)因運(yùn)動(dòng)而上調(diào)。運(yùn)動(dòng)可上調(diào)VEGF mRNA和蛋白質(zhì)，以及肌肉內(nèi)VEGF1和2表達(dá)。VEGF也可被活動(dòng)肌肉動(dòng)員和釋放，因此在急性運(yùn)動(dòng)后循環(huán)VEGF水平升高。,5. 運(yùn)動(dòng)引起的新血管生成 Exercise-induced neo-angiogenesis,低氧和機(jī)械信號(hào)協(xié)同改變VEGF mRNA水平,6. 動(dòng)作電位傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)、肌漿網(wǎng)和其它

32、系統(tǒng)的適應(yīng) Adaptation of conductive apparatus, sarcoplasmic reticulum and other systems,興奮收縮（E-C）耦聯(lián)中不同成分的活性與狀態(tài)受翻譯外修飾的調(diào)節(jié)，包括磷酸化、硝基化和氧化，而這些修飾活動(dòng)位于應(yīng)激依賴性信號(hào)通路的下游。那么，反復(fù)劇烈肌肉收縮可能是力量生成的所有細(xì)胞成分的應(yīng)激源。 雖然興奮-收縮耦聯(lián)結(jié)構(gòu)由幾十種鈣處理蛋白組成，位于SR腔、SR膜和肌膜以及

33、胞漿內(nèi)，但據(jù)我們了解，其它運(yùn)動(dòng)性適應(yīng)機(jī)制還沒有被研究過。,7. 運(yùn)動(dòng)與RONS的生成 Exercise and generation of reactive oxygen and nitrogen species (RONS),在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌內(nèi)高氧耗會(huì)引起氧還原不完全以及電子傳遞鏈的電子漏，導(dǎo)致超氧自由基（O.-2）、過氧化氫（H2O2）和羥自由基（.OH）生成。在活動(dòng)肌肉內(nèi)還會(huì)生成NO及其洐生物，這些ROS和RNS統(tǒng)稱為RONS

34、，會(huì)引起氧化應(yīng)激狀態(tài)。根據(jù)Sies（1991）給出的定義，氧化應(yīng)激是指“氧化與抗氧化之間不平衡，有利于氧化，可能導(dǎo)致?lián)p傷”。,骨骼肌內(nèi)超氧化物和NO的可能生成位點(diǎn),激酶和磷酸酶相互作用調(diào)節(jié)骨骼肌轉(zhuǎn)錄因子和蛋白質(zhì)合成,局部ROS積累激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)肌萎縮,ROS激活骨骼肌內(nèi)幾條蛋白質(zhì)水解通路，包括鈣蛋白酶，胱天蛋白酶-3和蛋白酶體系統(tǒng)。,Scott K. Powers, Jose Duarte, Andreas N. Kavazis

35、 and Erin E. Talbert. Reactive oxygen species are signalling molecules for skeletal muscle adaptation. Exp Physiol 95.1:1–9,2010.,8. 運(yùn)動(dòng)與骨骼肌細(xì)胞損傷 Exercise and skeletal muscle cell damage,劇烈的特別是離心運(yùn)動(dòng)會(huì)引起骨骼肌細(xì)胞損傷，表現(xiàn)在細(xì)胞釋放LDH和凋亡

36、。肌細(xì)胞損傷和運(yùn)動(dòng)性氧化應(yīng)激都與凋亡有關(guān)；同時(shí)，疲勞本身也是骨骼肌細(xì)胞損傷的一種現(xiàn)象，也與氧化應(yīng)激有關(guān)。 氧化應(yīng)激負(fù)責(zé)肌肉酸痛和疲勞，加快骨骼肌損傷，提示補(bǔ)充抗氧化劑可能會(huì)解決這些問題。這種干預(yù)方式已見于大量研究，但并沒有得出無爭(zhēng)議的結(jié)論。,9. 運(yùn)動(dòng)性適應(yīng)的主要通路及同時(shí)訓(xùn)練現(xiàn)象 The major pathways involved in adaptation to exercise and the phenomenon of

37、concurrent training,活動(dòng)和健康的生活方式有著重要的健康利益，而運(yùn)動(dòng)不足生活習(xí)慣則與許多慢性病風(fēng)險(xiǎn)增大有關(guān)，還會(huì)縮短壽命。目前大眾健康的體力活動(dòng)建議認(rèn)為，有氧運(yùn)動(dòng)可以與抗阻訓(xùn)練和柔韌性鍛煉結(jié)合，目的是維持瘦體重、提高肌肉力量和耐力、保持肌肉和關(guān)節(jié)機(jī)能，并最終提高生活質(zhì)量。,,但是對(duì)一般大眾而言是有利的選擇，而對(duì)專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練而言卻會(huì)更有害。事實(shí)上耐力和抗阻訓(xùn)練會(huì)引起骨骼肌不同適應(yīng)，提示同時(shí)進(jìn)行力量和耐力訓(xùn)練可能會(huì)引起折

38、衷適應(yīng)，與單獨(dú)訓(xùn)練模式相比。 這種現(xiàn)象，被稱為“同時(shí)訓(xùn)練效應(yīng)”，Hickson 首先對(duì)此進(jìn)行過研究。應(yīng)用電刺激模擬耐力或抗阻訓(xùn)練，Atherton等證明，AMPK-PGC-1α和PKB-TSC2-mTOR通路在兩種適應(yīng)中起著主導(dǎo)作用。事實(shí)上在同時(shí)訓(xùn)練進(jìn)行過程中分子干擾效應(yīng)是存在的。,耐力訓(xùn)練和力量訓(xùn)練的適應(yīng)專門性與同時(shí)訓(xùn)練效應(yīng),Atherton PJ, Babraj J, Smith K, Singh J, Rennie MJ, Wa

39、ckerhage H.Selective activation of AMPK-PGC-1alpha or PKB-TSC2-mTOR signaling can explain specific adaptive responses to endurance or resistance traininglike electrical muscle stimulation.FASEB J. 2005; 19: 786-788.,Resi

40、stance training抗阻訓(xùn)練Endurance training耐力訓(xùn)練Concurrent training，combined training同時(shí)訓(xùn)練，組合訓(xùn)練Concurrent training effect同時(shí)訓(xùn)練效應(yīng)Interference effect干擾效應(yīng)力量增長(zhǎng)受到耐力訓(xùn)練干擾Muscle hypertrophy 肌肉肥大Mitochondrial biogenesis線粒體生物合成,10.

41、 肌肉-機(jī)體信號(hào)，激素，衰老Muscle-to-body signals, hormones, aging,最近Pedersen及其同事將體力活動(dòng)時(shí)骨骼肌表達(dá)/合成的因子命名為“肌肉因子myokine”，這些因子在局部起作用或者釋放入血調(diào)節(jié)其他組織的機(jī)能。有三種肌肉因子已證實(shí)并得到部分表征。白介素-6（IL-6）可在肌肉局部影響碳水化合物代謝，又可起到遠(yuǎn)程激素作用影響胰/肝和脂肪組織內(nèi)脂肪分解。IL-8，在局部血管生成過程中起著關(guān)

42、鍵作用。IL-15是在抗阻運(yùn)動(dòng)時(shí)釋放的，可調(diào)節(jié)骨骼肌內(nèi)合成代謝過程。有趣的是，個(gè)體表達(dá)IL-15受體-α的某種單核苷酸多態(tài)性時(shí)，在抗阻運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中比其他受試者肌肉肥大更明顯。這些發(fā)現(xiàn)說明，這一領(lǐng)域已經(jīng)在突出了，將會(huì)極大影響我們對(duì)骨骼肌機(jī)能的看法，骨骼肌也是其他器官系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器官。,,IL-6、IL-8和IL-15的生物學(xué)作用 Nielsen S, Pedersen BK. Skeletal muscle as an immunogen

43、ic organ. Curr Opin Pharmacol, 2008, 8:346–351.,,骨骼肌表達(dá)和釋放肌肉因子進(jìn)入循環(huán)。在肌肉收縮時(shí)，I型和II型肌纖維都可表達(dá)肌肉因子IL-6，IL-6可在肌肉局部起作用（激活A(yù)MPK），當(dāng)IL-6釋放進(jìn)入血液循環(huán)時(shí)，可通過激素方式影響外周其它器官。在骨骼肌內(nèi)IL-6以自分泌或旁分泌方式經(jīng)gp130Rβ/IL-6R同源二聚體進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)，引起AMPK和PI3K活化，增強(qiáng)葡萄糖攝取和脂肪氧化

44、。在運(yùn)動(dòng)時(shí)IL-6也可增強(qiáng)肝臟葡萄糖生成或者脂肪組織內(nèi)脂質(zhì)分解。,Pedersen BK, Febbraio MA. Muscle as an Endocrine Organ: Focus on Muscle-Derived Interleukin-6. Physiol. Rev. 88: 1379-1406, 2008.,,,,,,,,,,,,,機(jī)能整合Functional Integration,,在調(diào)節(jié)機(jī)體代謝時(shí)，最重要的器官-

45、器官關(guān)系之一就是骨骼肌與脂肪組織的關(guān)系。事實(shí)上，體力活動(dòng)引起的代謝變化就有助于恢復(fù)正常的熱量平衡，抵消脂肪成分增多。要強(qiáng)調(diào)的是，脂肪組織與骨骼肌代謝和內(nèi)分泌表型的動(dòng)態(tài)變化有助于決定代謝健康與疾病之間的關(guān)聯(lián)性。,衰老深深地影響骨骼肌。肌質(zhì)量逐漸流失（衰老性肌萎縮）是最明顯的衰老現(xiàn)象。其特點(diǎn)就是肌肉的量和質(zhì)都衰退了，導(dǎo)致活動(dòng)逐漸變慢和力量與功率下降。目前認(rèn)為，導(dǎo)致衰老性肌萎縮、惡病質(zhì)肌萎縮和廢用肌萎縮的代謝變化只有部分重疊，是由于不同基

46、因表達(dá)和信號(hào)事件引起的。在衰老性肌萎縮中，重要的變化包括纖維大小、線粒體穩(wěn)態(tài)和凋亡，與Akt-mTOR和RhoA-SRF信號(hào)通路被破壞有關(guān)，而與Atrogin-1或MuRF1關(guān)系不大。最近一篇文章提出：抗阻訓(xùn)練結(jié)合含有氨基酸的營(yíng)養(yǎng)可能是減緩、預(yù)防或者最終逆轉(zhuǎn)衰老性肌萎縮和無力的最佳候選方法。,運(yùn)動(dòng)抵抗骨骼肌衰老,,在近20年內(nèi)，美國(guó)、中國(guó)、日本和歐洲人口中有20%以上將超過65歲，會(huì)受到老年病和癱瘓困擾：代謝綜合癥、認(rèn)知損害、身體無力