耐力、抗阻运动对骨骼肌衰减症小鼠腓肠肌细胞自噬相关基因表达的影响

目的:探讨骨骼肌衰减发生过程中自噬的变化及运动对其相关基因表达的影响,试图从自噬角度解释骨骼肌衰减的发生机制和运动预防骨骼肌衰减的作用机理。方法:36只2月龄C57BL/6小鼠随机分为青年对照组、老年对照组、老年耐力运动组、老年抗阻运动组。老年耐力运动组和老年抗阻运动组从17月龄(64周龄)开始分别进行4个月的跑台、爬梯训练。老年耐力运动组采用动物跑台进行无负重跑台训练,负荷15米/分钟,3次/周,40分钟/次。老年抗阻运动组以小鼠尾部负重进行爬梯训练,3次/周,2组/天,3次/组,组间隔2分钟,次间隔1分钟。最后用Q-PCR的生物学方法检测自噬相关基因LC3、Beclin1、LAMP-2m RNA的相对表达量。结果:1)老年对照组C57BL/6小鼠出现严重骨骼肌衰减症。2)与青年对照组相比,老年对照组小鼠Beclin1、LC3b/LC3a、LAMP-2bm RNA显著升高,LAMP-2a m RNA的变化无显著性差异。3)与老年对照组相比,老年耐力运动组Beclin1、LC3b/LC3a、LAMP-2a m RNA相对表达量降低,且具有差异显著性,LAMP-2b m RNA相对表达量无差异显著性。4)与老年对照组相比,老年抗阻运动组Beclin1、LAMP-2a、LAMP-2b m RNA表达降低具有显著性,LC3b/LC3a比值升高具有显著性。结论:20月龄C57BL/6小鼠自噬活性显著升高,可诱导骨骼肌产生骨骼肌衰减症;小鼠衰老期16周耐力运动可降低衰老小鼠骨骼肌细胞过度自噬,抵抗骨骼肌衰减症;小鼠衰老期16周抗阻训练可有效控制体重,同时一定程度上抑制衰老引起的自噬激活,抵抗骨骼肌衰减症。     

骨骼肌细胞自噬介导的耐力运动应激与适应

<正>骨骼肌的主要功能是控制身体活动和维持身体姿势,在骨骼肌生长发育过程中,不同的代谢环境会使骨骼肌产生不同的代谢应激与适应,因此骨骼肌有很强的适应能力[1]。近年来越来越多的研究发现骨骼肌对其他器官的代谢活动起到重要作用,特别是由于失重、癌症和衰老等原因造成的骨骼肌长期失用而导致的骨骼肌萎缩。骨骼肌萎缩参与了很多代谢性疾病的发生,如肥胖、糖尿病等[2]。研究显示不同身体活动干预可预防     

骨骼肌微小RNA介导运动调节骨骼肌代谢作用研究进展

mircoRNAs (miRNAs)是一类高度保守的非编码RNA,在多种细胞过程中发挥重要的调节作用。目前普遍认为骨骼肌miRNAs对骨骼肌细胞增殖、分化具有重要作用并能调节骨骼肌细胞胰岛素敏感性和线粒体功能。运动能促进骨骼肌蛋白质合成和骨骼肌细胞对代谢底物的摄取、储存和利用。研究证实运动能够改变骨骼肌miRNAs水平,而骨骼肌中某些miRNAs水平的变化会调节骨骼肌细胞的合成和分解代谢过程。本文综述了近年来国内外有关运动调节骨骼肌代谢相关miRNAs研究进展,为进一步揭示miRNAs调节骨骼肌对运动的适应机制提供新线索。     

精氨酸甲基转移酶1(PRMT1)介导运动改善骨骼肌萎缩的机制研究进展

骨骼肌萎缩不仅严重影响患者日常活动能力,也是造成诸如2型糖尿病等代谢性疾病的重要诱因。运动干预是改善骨骼肌萎缩的有效手段,最新研究发现蛋白质精氨酸甲基转移酶1 (protein arginine methyltransferase 1,PRMT1)作为运动敏感型蛋白,通过发挥其转录共激活和精氨酸甲基转移酶的双重作用,可调节多条信号通路以改善骨骼肌萎缩。因此,全面了解PRMT1在运动改善骨骼肌萎缩中的作用机制对于未来以PRMT1为靶点开发治疗肌萎缩的新途径具有重要意义。     

运动诱导骨骼肌线粒体生物合成调控机制研究进展

骨骼肌线粒体对外界应激存在重塑适应,应对能量代谢需求,维持细胞稳态。运动促进骨骼肌线粒体生物合成,有利于维持运动中的能量代谢。以过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子α(PGC-1α)为代表的促进线粒体生物合成的众多因子对运动比较敏感,运动后PGC-1α表达增加,被认为是运动促进线粒体生物合成的分子机制。近些年研究提示,促进线粒体生物合成因子在运动诱导线粒体生物合成效应中扮演的角色不同。本文重点检索基因敲除等运动干预动物模型,分析运动诱导骨骼肌线粒体生物合成中各类因子的作用,为运动干预骨骼肌能量代谢相关研究提供理论参考。     

生酮饮食对小鼠骨骼肌力量及运动耐力的影响

目的:探讨生酮饮食对小鼠骨骼肌力量及运动耐力的影响.方法:20只小鼠随机分为标准饮食组(n=10)和生酮饮食组(n=10),按等能量喂养原则,分别给予两组小鼠标准饲料和生酮饲料4周,每天记录体重和进食量.4周后通过尾静脉采血测定血糖、血酮水平;采用负重游泳实验和在体腓肠肌收缩实验评价小鼠运动能力和骨骼肌力量,并测试腓肠...     

骨骼肌自噬及运动对其影响机制研究进展

自噬是真核细胞特有的生命现象,它在维持运动骨骼肌蛋白质代谢平衡、代谢废物清除、结构重建等细胞环境稳态方面具有重要作用。研究骨骼肌自噬及其相关基因的上游和下游靶点在调控运动性骨骼肌蛋白质代谢过程中的作用,旨在进一步了解运动性骨骼肌质量变化的分子机制,为治疗与预防骨骼肌萎缩及其相关疾病提供一定的理论依据。     

耐力训练小鼠力竭运动后骨骼肌一氧化氮含量及自由基代谢变化

目的:观察耐力训练小鼠力竭运动后骨骼肌NO含量的变化。方法:以耐力训练小鼠进行力竭运动为模型,分别检测安静时、耐力训练后安静时、力竭运动后即刻、力竭运动后3h、6h、12h、24h小鼠股四头肌NO水平、NOS活性和MDA含量、SOD活性。结果:(1)耐力训练后,小鼠骨骼肌NO水平、NOS活性较未训练时显著上升(P<0.05);而MDA、SOD无明显变化。(2)训练小鼠进行力竭性游泳后即刻,骨骼肌NO水平下降,较训练对照组差异显著(P<0.05),随后骨骼肌NO水平逐渐恢复,至24小时,与训练对照组无显著性差异。NOS、SOD活性在力竭即刻及恢复期中变化不显著。MDA于力竭运动后呈上升趋势,力竭后12小时上升明显,较安静对照组有显著性差异(P<0.05),恢复期24小时时达峰值。结论:(1)耐力训练可提高小鼠骨骼肌NO水平和NOS活性的基础值,这可能是机体适应运动并机能增强的表现。(2)力竭运动后,训练小鼠骨骼肌NO水平降低而NOS活性变化不大,这可能与NO被氧自由基灭活及其合成受限有关。     

mTOR介导抗阻运动骨骼肌蛋白质合成机制研究进展

<正>国内外学者普遍认为,长期反复抗阻运动导致骨骼肌肥大。其根源是蛋白质合成率远大于蛋白质分解以致蛋白质积累,导致肌纤维横截面积增大,骨骼肌质量增加[1]。已有研究显示,骨骼肌质量发生微小变化可能对骨骼肌功能起着决定性作用[2]。以往研究显示,抗阻运动导致骨骼肌IGF-1 mRNA和蛋白表达均增加[3]。骨骼肌外源性补给IGF-1,蛋白合成明显增加[4],提示运动促进旁分泌途径     

骨骼肌线粒体蛋白输入机制的运动适应性研究进展

线粒体具有基因半自主性,99%的线粒体蛋白均由n DNA编码,需要经过转录、翻译,通过存在于线粒体膜上的蛋白输入机制(PIM:protein import machinery)输入至线粒体的不同区域,发挥功能。线粒体蛋白输入路径主要包括:1)线粒体基质蛋白输入;2)线粒体外膜蛋白输入;3)线粒体内膜蛋白输入;4)线粒体膜间隙蛋白输入等4个通路。PIM是线粒体生物发生的物质保障,是维持骨骼肌线粒体发挥正常功能的重要环节。骨骼肌线粒体PIM的运动适应性研究将进一步揭示运动性线粒体生物发生的分子机制及运动诱发线粒体与其它细胞器之间的相互作用。     

急性运动中骨骼肌线粒体活性氧生成与解偶联的反馈调节

目的:线粒体呼吸链电子漏是运动性内源活性氧(ROS)生成的重要机制之一。目前的研究表明,线粒体呼吸链“温和解偶联”机制也参与了线粒体内的抗氧化防御过程。本研究拟证实运动是否也不同程度地诱导和/或启动了线粒体呼吸链“温和解偶联”生物抗氧化机制,并探讨其可能的分子调节作用和生理意义。方法:以SD大鼠三级递增负荷跑台运动为实验模型,分别选取安静态、运动45、90、120和150min为实验观察点(timecourse),测定骨骼肌线粒体ROS生成、线粒体态4呼吸速率、骨骼肌解偶联蛋白3(UCP-3)mRNA和线粒体UCP-3蛋白表达。结果:运动过程中ROS生成呈先上升后下降的变化趋势,其中运动至45、90、120min时均较安静时显著升高(分别为P<0.05、P<0.001和P<0.001),于120min达到峰值,随后(150min时)显著下降(与120min组相比,P<0.001);态4呼吸速率亦呈先上升后下降的并行性变化趋势,其中运动90、120min较安静时显著增加(分别为P<0.01和P<0.001),并于120min达到峰值,随后(150min时)显著降低(与120min组相比,P<0.001);UCP-3mRNA在运动至90、120、150min时均较安静时显著升高(分别为P<0.001、P<0.01和P<0.01),其蛋白表达水平则相对滞后1个时间段,先后在运动至120、150min时较安静时显著增加(均为P<0.001)。结论:线粒体态4呼吸速率、ROS生成和UCP-3表达随运动时间的变化表明,ROS可能贡献于运动中骨骼肌线粒体UCP-3的激活和/或诱导表达;运动中UCP-3表达增加的意义在于抑制ROS生成,并且由ROS→UCP-3→质子漏→ROS形成一个复杂而精确的激活、诱导表达与抗氧化的反馈调节环路,使线粒体能够尽早预防运动可能引发的氧化应激和脂质过氧化,维持线粒体及细胞内的氧化还原状态。     

钙调神经磷酸酶在耐力运动大鼠骨骼肌纤维类型和大小转变中的作用

目的:探讨钙调神经磷酸酶(CaN)在耐力运动时骨骼肌纤维类型和大小转变中的作用。方法:雄性SD大鼠(150~200g)随机分成对照组和运动组。运动组大鼠进行6周无坡度跑台训练(20m/min~28m/min),并在第3周末进一步随机分成2组:运动 环孢素组,皮下注射环孢素(CSA,15mg/kg体重/day)3周;单纯运动组,注射等量生理盐水。各组大鼠第6周末取比目鱼肌和趾长伸肌,分别用SDS-PAGE电泳法和肌纤维ATP酶染色法测定肌球蛋白重链(MHC)组成比例和肌纤维横断面积,同时用比色法测CaN活性,并用Westernblotting法测CaN和活化T细胞核因子2(NFAT2)蛋白含量。结果:单纯运动组大鼠比目鱼肌MHCⅠ比例(93.4±6.0%)显著高于对照组(82.7±6.6%),而运动 环孢素组大鼠MHCⅠ比例(79.3±8.4%)无增加,但其Ⅰ型肌纤维横断面积显著小于对照组和单纯运动组(P<0.05)。单纯运动组大鼠趾长伸肌胞浆CaN活性及胞核NFAT2蛋白含量显著高于对照组(P<0.05),但纤维比例无显著改变(P>0.05);运动 环孢素组大鼠趾长伸肌肌原纤维蛋白浓度显著高于单纯运动组(P<0.05),且该组各型肌纤维横断面积均显著小于对照组和单纯运动组(P<0.05)。结论:CaN参与了耐力运动骨骼肌纤维类型和大小的调控,且具有肌肉特异性。     

运动、Nrf2与骨骼肌线粒体

骨骼肌线粒体供能能力和运动密切相关。核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)作为一种广泛存在于哺乳动物细胞内的转录因子,它不仅可以调节骨骼肌的氧化应激状态,而且还影响到线粒体的生物合成、呼吸作用及其自噬等多个方面。本文就近年来运动对Nrf2的激活作用及Nrf2对线粒体影响的最新研究进展进行综述,为运动促进健康的效应机制研究提供理论依据。     

运动与骨骼肌线粒体生物合成

骨骼肌收缩诱导线粒体生物合成,不仅可以有效地延缓运动性疲劳的发生,还可积极预防与年龄相关的退行性改变导致的肌肉功能下降。这一线粒体对运动的适应过程是核基因与线粒体基因共同参与调节的结果。本文综述了当前有关运动与线粒体生物合成分子机理,着重讨论了肌肉收缩引起的细胞启动信号及转录、转录因子的激活及线粒体生物合成的转录后机制等分子生物学过程。     

不同运动方式对大鼠骨骼肌线粒体融合分裂基因及Mfn2、Drp1蛋白表达的影响

目的:比较长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动对骨骼肌线粒体融合分裂基因与蛋白表达的影响,探讨不同运动方式下线粒体管网发生运动适应的动力学差异。方法:30只大鼠随机分为安静组(Con,n=10)、耐力运动组(ET,n=10)、间歇性运动组(SIT,n=10)。间歇性运动组每天进行9～10次10s极量强度(≥42 m/min)间歇跑台运动,间歇时间30～60 s;耐力运动组每天进行30～60 min低强度(≤16.7 m/min)持续跑台运动;每周训练6天,训练8周。最后一次训练结束后休息24 h,安静状态下取腓肠肌,Real-time PCR检测线粒体融合基因Mfn1、Mfn2、OPA1与分裂基因Drp1、hFis1的mRNA表达;Western blot检测线粒体Mfn2、Drp1蛋白水平。结果:(1)ET组Mfn1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05),SIT组Mfn2 mRNA表达显著低于Con组(P<0.05),SIT组OPA1 mRNA表达显著高于ET组(P<0.05)。SIT组Drp1 mRNA表达显著高于Con组(P<0.05)和ET组(P<0.01),ET组和SIT组hFis1 mRNA表达均无显著变化。(2)SIT组线粒体Mfn2蛋白表达显著高于Con组(P<0.05),Drp1蛋白表达显著低于Con组(P<0.05)。结论:线粒体融合分裂基因以及线粒体Mfn2、Drp1蛋白对长时间低强度耐力运动和大强度间歇性运动有不同的适应机制,这来源于运动方案的差异。大强度间歇性运动可能通过Mfn2、Drp1基因转录与蛋白表达水平影响骨骼肌线粒体的融合与分裂;长时间低强度耐力运动可能通过Mfn1基因转录发挥类似作用。     

抗阻运动诱导骨骼肌生理性肥大的信号传导通路

<正>肌组织具有很强的可塑性,能够在一定范围内改变其体积和质量以适应各种复杂的环境。骨骼肌肥大(skeletal muscle hypertrophy)是指由力量训练引起的骨骼肌纤维增粗,横断面积增加,以及随     

2型糖尿病与肌萎缩研究进展

骨骼肌作为摄取血糖的重要组织,其萎缩的发生将导致外周处理血糖的能力下降。因此,肌肉质量减少可作为2型糖尿病发病的早期易感指标之一,同时骨骼肌萎缩也在2型糖尿病的进展中进一步加剧,影响机体糖脂代谢。本文从肌萎缩与2型糖尿病发病风险、2型糖尿病加剧肌萎缩的原因及机理两大方面加以综述,综合阐述2型糖尿病与肌萎缩的相互关系,以期为运动改善肌萎缩,进而控制和治疗2型糖尿病提供理论基础。     

骨骼肌线粒体运动适应的分子机制

运动训练可对骨骼肌产生深刻影响,长期反复刺激可使骨骼肌发生适应性改变。而骨骼肌线粒体作为骨骼肌的动力来源,为骨骼肌行使正常功能提供保障,其对运动产生的适应性变化表现为:适宜的运动可促进骨骼肌线粒体生物合成,加速受损或老化线粒体的降解,改变线粒体动力学,重构线粒体网络。对骨骼肌线粒体运动适应机制的研究表明,运动可通过调控过氧化物酶体增殖因子激活受体共激活因子-1α(PGC-1α)、有丝分裂原活化蛋白激酶(P38MAPK)、腺苷单磷酸活化蛋白激酶(AMPK)等因子及其相关信号通路促进线粒体生物合成;运动还可通过影响线粒体融合蛋白、分裂蛋白及AMPK的表达,促进线粒体自噬,以清除损伤或老化的线粒体。通过线粒体新生与损伤线粒体降解,可使线粒体功能增强,线粒体网络结构重构,从而满足运动需求。     

运动与骨骼肌单羧酸转运蛋白1和4研究进展

单羧酸转运蛋白1和4(MCT1和MCT4)是骨骼肌主要的乳酸转运体。运动时肌肉产生大量乳酸,可诱导骨骼肌MCT1/MCT4表达以促进乳酸的跨膜转运和氧化利用,其中MCT1对运动的敏感性较高,而MCT4更易受高强度运动训练的影响。不同运动方案对MCT1/MCT4表达的影响有所不同。研究表明,运动可在转录水平上调控骨骼肌MCT1/MCT4的表达。运动与骨骼肌乳酸转运体MCT1/MCT4的研究有助于更好地了解运动与骨骼肌代谢的关系,为提高运动员运动能力,减少骨骼肌乳酸堆积提供新思路和研究作用靶点。     

蛋白组学相关技术在运动对骨骼肌重塑研究中的进展

运动对身体最直接的作用为重塑骨骼肌,但其潜在的分子机制仍不清楚。蛋白组学技术可为特定刺激物调节分子通路提供一个整体的视角,目前已在运动对骨骼肌重塑的作用机制方面取得一定进展。本文通过广泛查阅近些年来有关运动对骨骼肌重塑的蛋白组学研究报道,并进行总结分析。结果发现,可通过蛋白质分离技术结合蛋白质鉴定技术有效地检测出运动前后或运动组与安静对照组骨骼肌差异表达的蛋白质。通过运动可引起骨骼肌的适应性应答,蛋白质组会发生相应的调整。不同运动的类型、强度和持续时间以及肌纤维类型可引起骨骼肌蛋白质组的不同变化。随着现有技术的不断完善和更多新技术的产生,蛋白组学研究会为阐明运动对骨骼肌重塑及其改善健康的机制研究等做出更大的贡献。