Bcl—2蛋白家族與肌肉運動

摘 要 Bcl-2蛋白家族根據其在細胞凋亡中的作用，分為抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。在骨骼肌細胞和心肌細胞內，Bcl-2家族成員之間形成二聚體，調節細胞是否進入凋亡程序。不同強度的運動對骨骼肌、心肌和淋巴細胞凋亡的影響不盡相同。

關鍵詞 Bcl-2家族蛋白 運動 細胞凋亡

細胞凋亡是細胞的程序性死亡，需要啟動細胞內的特殊基因，轉錄及合成特殊的蛋白質，這些特殊基因產物主要包括Bcl-2蛋白家族、Caspase家族成員、IGF家族成員、具有抑癌功能的“死亡基因”Fas-FasL系統等。其中，Bcl-2家族成員是在細胞凋亡過程中起重要作用的一類蛋白質，也是目前運動與細胞凋亡研究中研究最多的蛋白質。

一、Bcl-2蛋白家族簡介

Bcl-2即B細胞淋巴瘤基因-2（B cell lymphoma gene-2） 的縮寫，最早由Tsujimoto （1985年）從伴有14、18染色體易位的淋巴瘤細胞中發現。Bcl-2是目前發現的與凋亡關系密切的原癌基因之一，能夠編碼Bcl-2€%Z（26KD）和Bcl-2€%[（22KD）兩種蛋白質，是膜的整合蛋白，主要存在于線粒體外膜、核膜及部分內質網中。Bcl-2的功能相當于線蟲中的ced-9，保護細胞，使之不進入凋亡程序。根據Bcl-2蛋白家族在細胞凋亡中的作用，分為抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。已在哺乳動物發現的抑凋亡蛋白有A1、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-xL、Boo、Mcl-1、NR-13等7種；在細菌中發現的有BHRF-1、E1B19K、Ks-Bcl-2、LMW5-HL、ORF16等5種，Ced-9是在線蟲中發現的。已在哺乳動物發現的促凋亡蛋白有Bad、Bak、Bax、Bcl-rambo、Bcl-xS、Bid、Bik、Bim、Blk、BNIP3、Bok、Hrk、Nip3等13種，線蟲中發現Egl-1。

二、運動與骨骼肌細胞Bcl-2蛋白家族

骨骼肌細胞凋亡與一般的細胞凋亡形態學和生物化學特征相似。未經訓練的大鼠，一夜輪形籠自發跑步后，骨骼肌細胞凋亡顯著高于有訓練組，肌纖維Bcl-2含量減少，提示運動導致骨骼肌細胞Bcl-2含量下降，抑凋亡基因的保護作用減少，骨骼肌細胞凋亡加速。運動量和運動強度是影響骨骼肌細胞凋亡程度的因素。運動疲勞的大鼠，肌細胞Ca2+增加，凋亡的肌細胞增多。每天60min游泳訓練的大鼠，連續3d后，骨骼肌線粒體DNA增加57%，7天后，骨骼肌線粒體DNA增加42%，12d后，骨骼肌線粒體DNA不再增加，但注射氧化型谷胱甘肽并游泳12d的大鼠，骨骼肌線粒體DNA仍增加26%。說明小強度的有氧運動改善細胞內的氧化平衡，可以增加骨骼肌線粒體DNA的合成，這可能是有氧運動提高機體耐力的機制之一。大鼠腓腸肌缺血再灌注4小時后即有散在的肌細胞陽性表達Bax，預示凋亡的肌細胞出現，24h后Bax陽性表達的肌細胞最多，48h后轉為正常。

細胞凋亡參與延遲性肌肉酸痛，與肌細胞中泛肽含量有關。泛肽是一含76個氨基酸的多肽，控制與細胞凋亡相關的重要蛋白P53等的合成與分解。正常骨骼肌細胞泛肽含量較低，運動后可高出2倍。延遲性肌肉酸痛是一可以逆轉的過程，而細胞凋亡不可逆轉，提示劇烈的肌肉延遲性酸痛可誘導細胞凋亡。骨骼肌細胞中，Ca2+也可增加誘導細胞凋亡。

三、運動與心肌細胞Bcl-2蛋白家族

金其貫等的研究表明，運動是引起心肌細胞凋亡的重要因素。大鼠不運動組的心肌組織未見凋亡細胞，每天1h運動組12.5%的心肌組織出現凋亡細胞，過度運動組66.7%的大鼠心肌組織出現細胞凋亡。對照組、1h運動組和過度運動組Bcl-2均表達，而過度運動組Bcl-2的表達顯著低于1h運動組，幾乎與對照組相等。Bcl-2的低表達和細胞凋亡的高出現，提示長期不運動和長期過度運動，對心臟的影響都將是負面的。而長期過度運動，心肌組織細胞凋亡增加，可能是早期運動性心肌損傷的機制之一。

牽張心肌細胞可激活P53，從而引起Bcl-2/Bax比率下降，導致細胞凋亡。運動中，心腔血液充盈增加，心輸出量加大，心肌細胞受到的牽張加劇，心肌組織相對平時缺血、缺氧。有研究表明，心肌組織短暫的缺血、缺氧不引起細胞凋亡，而運動后的恢復期，血、氧供應充足，卻引起細胞凋亡。楊勝利等觀察到，體外培養的心肌細胞缺氧/復氧后，部分心肌細胞凋亡；缺氧24h以后復氧，心肌細胞凋亡增加。曾志勇等對貓心肌細胞凋亡的研究表明，心肌無論怎樣預處理，缺血60min后再灌注90min，均有凋亡發生，而在此之前只檢測到壞死。

四、運動與淋巴細胞Bcl-2蛋白家族

淋巴組織和淋巴細胞是研究細胞凋亡的傳統材料。力竭運動和中等強度運動后的大鼠胸腺細胞均出現凋亡，但Hoffman-Goetz觀察到大強度運動后2h的雌性大鼠，胸腺細胞凋亡的百分比值比輕微運動大鼠的低。提示大鼠胸腺細胞凋亡可能與運動強度有關，且主要發生在運動后即刻或者更短一段時間。強度愈大，凋亡的細胞愈多愈快；時間稍長，要凋亡的細胞已經凋亡，而健康細胞的凋亡尚未發生，因而大強度運動后的大鼠胸腺細胞數量減少。

運動后單核細胞和中性粒細胞數量增加，噬酸性粒細胞、噬堿性粒細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞數量不變，自然殺傷細胞（NK）減少。對淋巴細胞用TUNEL法染色，并用流式細胞儀計量，竭力運動后即刻淋巴細胞有63%出現細胞凋亡，運動后24h有86.2%出現凋亡。運動還引起血淋巴細胞Ca2+增加。青年男子肌肉離心運動后，淋巴細胞和單核細胞活性呈下降趨勢。85%最大吸氧量跑30min，淋巴細胞的自發性損害與運動前比較，有輕微的染色體損傷。對10名女足運動員訓練前后血細胞凋亡的調查表明，訓練后血細胞凋亡率提高 22%。Bcl-2基因蛋白表達由訓練前的9.9260上升到10.4320。

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