運動對骨骼肌Apelin表達的影響研究綜述

王秋欣

前言

越來越多研究表明，骨骼肌也是一個具有強大內分泌功能的內分泌器官，可以分泌許多有活性的物質，而由骨骼肌產生并分泌的活性物質就被稱為肌肉因子。近年來發現apelin作為肌肉因子，具有調節血壓、內分泌以及能量代謝等多種生理功能，也是通過運動來調控骨骼肌能量代謝的主要因素，而骨骼肌的能量代謝又與運動能力的提高有關，apelin肌肉因子與運動之間存在很多的相關性，本文主要探討運動對骨骼肌Apelin表達的影響。

1 Apelin概述

1.1 Apelin的發現

1993年，加拿大學者O’Dowd首次發現一種孤兒G蛋白偶聯受體，命名為血管緊張素Ⅱ1型受體相關蛋白。1998年，日本學者Tatemoto從豬和牛胃分泌出的物質中提取出的一種新的生物活性肽，并發現該多肽是APJ的天然內源性配體，命名為愛帕琳肽。APJ是一種存在于細胞膜上的七跨膜G蛋白偶聯受體，最早發現的APJ的內源性配體是apelin，其與APJ共同構成apelin/APJ系統，可通過內分泌、旁分泌和自分泌等方式作用APJ。

1.2 Apelin的結構與組織分布

Apelin基因位于人染色體的X染色體長臂25-26，由2個內含子和3個外顯子組成，mRNA長度為2673bp（堿基對），其編碼的apelin前體含有77個氨基酸殘基，如apelin-l3、apelin-16、apelin-17、apelin-19、apelin-31和apelin-36等［1］。

Apelin在組織的分布十分廣泛。有研究發現Apelin-mRNA在妊娠大鼠的乳腺中高度表達。O’caarroll［2］等發現在大鼠的肺、腦、肝臟、腎臟、心臟、骨骼肌、乳腺和卵巢中均有Apelin-mRNA的表達。還有研究發現，Apelin的在組織中的分布會因分子結構形式不同而存在差異：在肺、子宮和睪丸中均以長鏈分子（Apelin-36）為主，而在乳腺中存在長、短鏈結構（Apelin-36，Apelin-13）兩種形式。

2 Apelin與運動

2.1 有氧運動對骨骼肌Apelin表達的影響

已有研究結果表明有氧運動可促進骨骼肌apelin的表達，骨骼肌在運動后發生收縮并分泌apelin。嚴露［3］等人將野生小鼠和apelin敲除鼠分別分為野生安靜組（WC）、野生運動組（WE）、敲除安靜組（KC）和敲除運動組（KE）四組，其中，運動組小鼠要進行每天60 min為期4周的跑臺運動，結果發現與野生安靜小鼠相比，安靜敲除小鼠的apln-mRNA表達明顯下降，APJ的蛋白表達也出現顯著降低，運動能力顯著下降，說明Apelin基因缺失可顯著降低小鼠運動能力，但在4周的有氧運動訓練后，敲除運動小鼠的運動能力又明顯提高，推測可能與骨骼肌的能量代謝有關。

但研究發現有些學者對于有氧運動對骨骼肌apelin表達的影響的研究有不一樣的看法：有研究發現，8周85%最大攝氧量的自行車復合跑步訓練后，人體骨骼肌Apln-mRNA的表達顯著升高［4］，8周速度為26 m/min的跑臺運動也可以促使大鼠骨骼肌中apln-mRNA的表達［5］，但6周速度從10 m/min漸增到14.5 m/min的跑臺訓練則會抑制大鼠骨骼肌apelin的表達［6］。因此嚴露［3］等人推測出，有氧運動對骨骼肌apelin的表達可能受運動方式或運動強度的影響。

2.2 低氧訓練對骨骼肌Apelin表達的影響

低氧誘導因子，HIF-1α是缺氧刺激腎臟分泌的一種DNA結合蛋白，在氧減少時機體激活的一種信號。有研究發現小鼠在進行結扎手術后的第4、8和12周后骨骼肌中氧含量均出現顯著性下降，HIF-1αmRNA、apelin和APJmRNA表達均顯著增加［7］。

姬衛秀［8］等人設計三組實驗，第一組將小鼠進行不同時間的低氧暴露、第二組將小鼠分兩組分別進行四周的間歇低氧安靜與低氧訓練，第三組將HIF-1α轉基因鼠進行一次性力竭運動，通過三組實驗來研究低氧環境與運動對小鼠骨骼肌apelin表達的影響。結果發現：（1）低氧環境下暴露的時間越久，骨骼肌中apelin/APJ和HIF-1α的mRNA量就越高。（2）低氧環境或運動訓練干預下的低氧安靜組、常氧訓練組、低氧訓練組的apelin，APJ，HIF-lα三者蛋白表達均呈現出高于或顯著高于常氧安靜組的趨勢。（3）HIF-1α轉基因鼠HIF-1α與apelin的蛋白表達均顯著高于野生鼠，力竭運動后，兩組小鼠的apelin和APJ蛋白表達分別呈現出升高和極顯著升高的趨勢。因此，低氧環境和運動可能會通過HIF-1α誘導apelin/APJ的表達。

2.3 高脂飲食下跑臺運動對骨骼肌Apelin表達的影響

張靚［9］等將高脂喂養和正常喂養的大鼠分別分為安靜組和運動組，跑臺訓練10周后，發現與正常安靜大鼠相比，高脂運動組大鼠骨骼肌毛細血管生成無顯著變化，apelin的表達也無顯著變化；與高脂安靜組大鼠相比，高脂運動組大鼠的體重與血脂均顯著降低，此外，骨骼肌毛細血管密度明顯升高，apelin的表達也顯著增加。由此推測出，跑臺運動能促進體脂正常和肥胖大鼠骨骼肌毛細血管的生成，并增加骨骼肌中apelin的mRNA的表達。

2.4 運動引起骨骼肌分泌apelin與其在血液中含量變化的關系

有研究發現，2型糖尿病人進行24周的有氧運動后，骨骼肌的重量明顯升高，骨骼肌與血漿中的apelin的表達都發生了顯著性增加，而脂肪的重量與脂肪組織中apelin表達的含量均未發生變化。由此猜測，運動后血液中apelin表達的含量可能與骨骼肌中分泌apelin含量的有關［10］。

有研究將2型糖尿病肥胖大鼠和正常肥胖大鼠進行6周的跑臺耐力運動訓練，將兩組運動組分別與對應的安靜組相比，發現運動后的兩組大鼠比目魚肌中apelin表達均顯著降低，而趾長伸肌中其表達無明顯變化。運動后的糖尿病肥胖大鼠血漿中apelin顯著增加，但正常肥胖大鼠運動后血漿中其含量無明顯變化［11］。因此，李鐵瑛［12］等學者認為該研究中糖尿病肥胖大鼠血漿中apelin蛋白表達量與其在比目魚肌中的含量成負相關，但與大鼠前肢握力肌肉中毛細血管含量成正相關，正常肥胖大鼠在運動后血漿與趾長伸肌中apelin含量均沒有發生顯著變化，并推測出，運動引起骨骼肌分泌的apelin含量與其在血液中含量變化的關系可能受到鼠種，骨骼肌組織類型等因素的影響。

3 小結與展望

通過查閱文獻，發現目前已有研究表明大部分有氧運動和低氧運動可以促進骨骼肌apelin的表達，但有些運動對骨骼肌apelin表達的影響并不大，可能受到運動方式、運動強度以及骨骼肌組織的種類等因素的影響，可能還會影響到血液中apelin的表達。但目前的研究僅僅能夠說明運動是否可以影響骨骼肌apelin的表達，而關于一些相關研究推測出的影響因素，還不能證實其真實性。因此，運動對骨骼肌apelin表達及能量代謝的調控機制仍缺乏進一步的研究和探討，需要揭示其中的分子機制，為運動訓練中出現的健康問題提供參考。