有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌IGF-1基因的表達(dá)影響

□常家潤(rùn)董秀娟（.南京師范大學(xué)　江蘇南京0000；.云南師范大學(xué)　云南　昆明650000）

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有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌IGF-1基因的表達(dá)影響

□常家潤(rùn)1董秀娟2（1.南京師范大學(xué)江蘇南京210000；2.云南師范大學(xué)云南昆明650000）

摘要：運(yùn)動(dòng)能夠改善人和動(dòng)物的身體素質(zhì)已被證實(shí)，而IGF-1在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的骨骼肌中的表現(xiàn)目前觀點(diǎn)各異。為探討有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌IGF-1基因表達(dá)的影響，本文通過前人研究通過文獻(xiàn)資料法闡述,以便深入理解骨骼肌內(nèi)部的工作原理,為客觀指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供依據(jù).綜述有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌中胰島素生長(zhǎng)因子(IGF-1)的表達(dá)變化研究，從而得出有氧運(yùn)動(dòng)能夠提高IGF-1水平，而IGF-1能夠促進(jìn)運(yùn)動(dòng)中骨骼肌的修復(fù)及增生肥大，促進(jìn)肌肉對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的適應(yīng)，保證運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間和質(zhì)量。但運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌中IGF-1的具體修復(fù)理論還有待進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：有氧運(yùn)動(dòng)骨骼肌IGF-1基因表達(dá)

1、有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌的作用

有氧運(yùn)動(dòng)是指人體在氧氣充分供應(yīng)的情況下進(jìn)行的體育鍛。主要運(yùn)動(dòng)有步行、快走、慢跑、競(jìng)走、滑冰、長(zhǎng)距離游泳、騎自行車、打太極拳、跳健身舞等。其目的是增強(qiáng)心肺耐力。有氧運(yùn)動(dòng)的方式不同對(duì)人的身體影響也不同，規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)能夠減少心血管等相關(guān)疾病。

有氧運(yùn)動(dòng)練習(xí)可致骨骼中紅肌纖維的增多、加強(qiáng)和提高收縮力等。骨骼肌的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)對(duì)機(jī)體整體功能代謝的穩(wěn)定產(chǎn)生重要影響，邱守濤等通過8周的不同強(qiáng)度耐力訓(xùn)練研究中發(fā)現(xiàn)，該訓(xùn)練均可緩解SAMP6小鼠自噬降解障礙以維持肌細(xì)胞正常生理功能，中等強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)（有氧運(yùn)動(dòng)）對(duì)SAMP6小鼠骨骼肌自噬水平的激活最好，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠骨骼肌質(zhì)量的提高及代謝的增加提供有利幫助，對(duì)于IGF-1骨骼肌基因是否發(fā)生變化，還有待進(jìn)一步了解。

2、IGF-1基因在骨骼肌中的作用

2.1、IGF-1概述

IGF-1（胰島素樣生長(zhǎng)因子-1）在1957年被Salmon和Daugha -day首先報(bào)道，它是人體內(nèi)重要的細(xì)胞因子，由70個(gè)氨基酸3個(gè)二硫鍵連接而成的單鏈堿性蛋白是從人血清中分離出來(lái)。IGF-1通過自己的受體和胰島素受體發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。它是一種營(yíng)養(yǎng)因子,介導(dǎo)生長(zhǎng)激素,調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝。機(jī)體許多組織細(xì)胞均能自分泌和旁分泌IGF-1，它在生長(zhǎng)激素的協(xié)同作用下，使多種細(xì)胞增值在體外培養(yǎng)中，促進(jìn)了蛋白質(zhì)和DNA合成。IGF-1由肝臟合成，在血液循環(huán)中能夠通過血腦屏障。IGF-I共有IGF-I，IGF-I Eb，IGF-I Ec三種亞型，運(yùn)動(dòng)引起的肌纖維適直性變化具有高度的特異性。通過文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌的增生和肥大具有重要影響，對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷的修復(fù)機(jī)制進(jìn)行了充分研究，為以后的運(yùn)動(dòng)損傷和康復(fù)訓(xùn)練提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

2.2、骨骼肌中的IGF-I

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)在肌肉組織里也能合成和分泌IGF-I。當(dāng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過肌肉負(fù)荷后，肌肉中的IGF-I增加，這可能與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后的肌纖維肥大有關(guān)。還有研究報(bào)道了Akt磷酸化表達(dá)水平的增加是通過IGF-I誘導(dǎo)的，也是由于IGF-I在介導(dǎo)的骨骼肌纖維肥大中發(fā)揮了重要作用。Lai等對(duì)成體骨骼肌中的Akt進(jìn)行基因轉(zhuǎn)染使其持續(xù)表達(dá)，2到3周后發(fā)現(xiàn)了骨骼肌纖維的橫斷面積增加了近兩倍體積也增厚，由此可見IGF-I在Akt被激活的情況下使肌肉肥大.Musaro等通過培養(yǎng)大鼠肌細(xì)胞L6MLC／IGF-1，發(fā)現(xiàn)IGF-I促進(jìn)骨骼肌肥大是通過增強(qiáng)骨骼肌內(nèi)鈣調(diào)信號(hào)通路激活GATA-2 和NF-AT。因此，IGF-I是一種關(guān)鍵因子介導(dǎo)肌肉蛋白質(zhì)合成。IGF-I利用多種信號(hào)通道對(duì)衛(wèi)星細(xì)胞池進(jìn)行調(diào)節(jié)的，增強(qiáng)了骨骼肌內(nèi)鈣調(diào)信號(hào)通路，促進(jìn)了骨骼肌的肥大。

2.3、有氧運(yùn)動(dòng)中IGF-I對(duì)骨骼肌的影響

根據(jù)以往研究，運(yùn)動(dòng)與IGF-I的關(guān)系多集中在運(yùn)動(dòng)后循環(huán)IGF-I的調(diào)節(jié)，循環(huán)IGF-I的表達(dá)多與身體能力、健康狀況有關(guān)。IGF-I在肌肉組織和循環(huán)在運(yùn)動(dòng)后的表達(dá)具有顯著差異．Yah等在大鼠離心收縮后4天，發(fā)現(xiàn)IGF-I的免疫活性在白肌纖維中明顯增加。Adams等切除垂體排除GH的作用機(jī)制，切斷腓肌和比目魚肌使跖肌的負(fù)荷加大，發(fā)現(xiàn)12h后IGF-I多肽開始升高，48 h后IGF-I mRNA升高，由此推斷骨骼肌中IGF-I在運(yùn)動(dòng)后的增加不是有GH調(diào)控，可能造成的直接作用是通過機(jī)械負(fù)荷導(dǎo)致的。骨骼肌中除了肌纖維外還有血管、基膜等結(jié)締組織，因此在肌肉均漿液中測(cè)得的IGF-I不能確定是來(lái)自肌纖維的合成，或是肌肉集聚循環(huán)還是由肌肉中其他組織細(xì)胞合成的。肌肉組織內(nèi)的IGF-I mRNA升高是通過運(yùn)動(dòng)后的應(yīng)激行為作用的。

3、有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌IGF-I基因信號(hào)傳導(dǎo)

研究證實(shí)，骨骼肌蛋白質(zhì)合成的最主要的原因是IGF-1對(duì)骨骼肌肥大的促進(jìn)作用，雖然IGF-1只是與鈣離子通道發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，但在這一過程中，鈣調(diào)信號(hào)通路并非占據(jù)主導(dǎo)地位。Rommel等在培養(yǎng)C2C12肌細(xì)胞中用IGF-I、A23187、LY294002、雷帕霉素、CsA、PD98059等藥物來(lái)激活或抑制IGF-I的相關(guān)信號(hào)通路后，發(fā)現(xiàn)骨骼肌肥大的過程中是IGF-I起到了促進(jìn)作用，同時(shí)IGF-I促進(jìn)肌肉肥大主要是通過Akt介導(dǎo)的信號(hào)通路來(lái)完成，是Akt介導(dǎo)的PI3K／Ak∥mT0R和PI3K／Akt／GSK3通路發(fā)揮作用。

Kim等運(yùn)用動(dòng)物在中等強(qiáng)度長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)中探討了骨骼肌信號(hào)傳導(dǎo)通路在不同組分對(duì)基因表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胰島素受體mRNA水平升高，同時(shí)胰島素受體底物(IllS)-1和MAPK的mRNA也顯著升高．然而在體外IGF-I時(shí)也能夠影響到骨骼肌PI3K蛋白、Akt和mTOR的活性，提示IGF-I促進(jìn)了整個(gè)PI3K／Ak mT0R通路。因而，影響骨骼肌內(nèi)的蛋白合成則有可能是通過運(yùn)動(dòng)后介導(dǎo)Akt來(lái)影響roTOR信號(hào)完成的。

4、結(jié)論

長(zhǎng)期系統(tǒng)有規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)可以減少心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)肌肉的質(zhì)量和減少肌力的下降而且這比藥物保健品等效果好的多。然而，有氧運(yùn)動(dòng)在對(duì)心血管的作用機(jī)制仍不明確，由于受倫理道德實(shí)驗(yàn)技術(shù)等原因的限制我們只能在嚙齒類動(dòng)物研究上對(duì)肌肉類型和肌纖維類型的分類，還不能直接作用于人的實(shí)驗(yàn)研究，我們只能通過基因芯片對(duì)運(yùn)動(dòng)后的動(dòng)物的骨骼肌進(jìn)行篩選，其工作量較大，但最終我們找出很多對(duì)骨骼肌有利的基因，如IGF-I基因。

本文的綜述結(jié)果，IGF-I基因也在肌肉組織中分泌，隨著運(yùn)動(dòng)量的增強(qiáng)，時(shí)間的增加IGF-I基因也會(huì)增高，IGF-I在肌肉中主要充當(dāng)骨骼肌修復(fù)及增生肥大，促進(jìn)肌肉對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的適應(yīng)性作用，同時(shí)應(yīng)IGF-I在肌肉中的循環(huán)與其它循環(huán)有差異，它不需要GH基因的調(diào)控。可能是機(jī)械負(fù)荷對(duì)骨骼肌的直接作用所致，而有氧運(yùn)動(dòng)（中等強(qiáng)度）下IGF-I分泌最多。所以，有氧運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)骨骼肌中IGF-1基因的表達(dá)。

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