低氧暴露诱导肌萎缩发生的机制探讨

高海拔地区常伴随着诸多不利环境因素,使初上高原者处于应激状态,对机体代谢系统产生一系列不良影响,其中之一就是诱发骨骼肌萎缩。肌萎缩是一种肌肉功能减退的反应,表现为肌纤维横截面积减小,肌纤维类型转变和肌肉力量、耐力下降。高原环境造成的肌萎缩与低氧环境密切相关。高原训练是竞技体育中一种提高氧运输能力、心脏供血能力及最大摄氧量的有效训练方式,但此过程中造成的骨骼肌质量丢失会影响运动员力量和耐力的发挥,不利于运动表现;同时,随着高原旅游和低氧减肥的兴起,世居平原大众进入高原后发生的肌量丢失和肌力下降也会影响其健康状态。低氧暴露所诱发的肌萎缩程度由低氧浓度和暴露时长所决定,是一个多器官、多组织参与的整体调控骨骼肌蛋白代谢失衡的过程,且在不同类型的肌纤维中表现不同。但目前关于低氧暴露导致肌萎缩的机制还不完全清楚。因此,本文将就该问题相关研究进展进行综述,以期进一步阐明低氧诱导肌萎缩的生物学机制,从而利用低氧刺激更好地提高运动成绩和服务大众健康。     

调控骨骼肌纤维类型转化的信号通路

骨骼肌由异质性的肌纤维组成,不同类型的肌纤维具有不同的形态、代谢、生理和生化特性.根据不同肌纤维中表达的特异肌球蛋白重链亚型可将成体哺乳动物骨骼肌纤维分为4类,即Ⅰ,Ⅱa,Ⅱx和Ⅱb型.骨骼肌保持高度可塑性,当机体受到某些生理或病理刺激时,骨骼肌为了适应需要,通过激活胞内相关信号通路改变肌纤维特异基因的表达从而诱发肌纤维类型的转化.本文综述了细胞内参与调控肌纤维类型转化的多条重要信号通路,如Ca2+信号通路,Ras/MAPK信号通路及多种转录调节因子,辅激活因子和抑制子等,为改善肉类品质,提高运动训练效果及治疗肌肉相关疾病奠定了理论基础.     

运动对骨骼肌基因表达的表观遗传调控作用

DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA表达调控是表观遗传调控的3种重要方式,其在基因表达调控中发挥着关键作用。适当运动有益于身心健康。骨骼肌作为运动的主体组织,运动可以提高其代谢能力,改善其线粒体生物学功能,调控肌纤维类型转化,增加骨骼肌力量。近年来越来越多的研究表明,表观遗传调控在机体适应运动过程中发挥着重要作用,DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA表达调控等表观遗传调控方式通过调控骨骼肌基因表达来改变骨骼肌代谢能力、线粒体生物学功能和肌纤维类型,从而适应运动变化。本文对近年来运动对骨骼肌基因DNA甲基化、组蛋白修饰和相应miRNA表达调控等3种表观遗传调控方式的研究现状进行了综述,以期为进一步研究运动改善机体机能和健康提供参考。     

FoxO1抑制猪骨骼肌MyHC Ⅰ的表达

为研究FoxO1与骨骼肌纤维类型之间的关系,本试验以大白猪为实验材料,利用RT-PCR和Western印迹技术,检测了FoxO1与肌纤维类型标志基因MyHCⅠ、MyHCⅡa、MyHCⅡb和MyHCⅡx在特定骨骼肌中的表达规律,以及调控肌纤维类型关键基因Mef2c和NFAT的表达,并用Wortmannin处理原代培养的猪骨骼肌成肌细胞,检测了FoxO1与肌纤维类型相关基因的表达.结果显示,FoxO1在不同骨骼肌类型中mRNA表达差异不显著(P0.05),其蛋白表达与MyHC各亚型显著相关.Wortmannin处理结果显示,在处理的第3和5d,FoxO1蛋白与MyHCⅡb,MyHCⅡx和NFAT表达显著正相关,而与MyHCⅠ,MyHCⅡa和Mef2c表达显著负相关.结果表明,FoxO1通过抑制MyHCⅠ的表达调控肌纤维类型.     

甘肃鼢鼠与SD大鼠骨骼肌低氧适应的比较

运用组织学和紫外分光光度法,对常氧、低氧2周和4周的甘肃鼢鼠(Myospalax cansus)及SD大鼠(Rattus norvegicus)骨骼肌形态结构、乳酸脱氢酶(LDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)活力及肌红蛋白(Mb)浓度进行测定。结果显示,甘肃鼢鼠骨骼肌形态结构在常氧、低氧2周及4周后变化不明显;SD大鼠随低氧时间延长发生显著变化,低氧2周后,肌纤维明显萎缩,间隙增大,结构较紊乱;低氧4周后,肌纤维破裂,呈细丝状,不规则,大小不一致,肌节紊乱。甘肃鼢鼠LDH活性随低氧时间增长逐渐降低,但无显著性差异(P0.05);在不同时间低氧处理后,甘肃鼢鼠前后肢的LDH活性均极显著低于SD大鼠(P0.01);常氧条件下,甘肃鼢鼠前后肢SDH活性低于SD大鼠,但无显著差异(P0.05),低氧2周及4周后,与SD大鼠呈极显著差异(P0.01);常氧条件下,甘肃鼢鼠前后肢Mb浓度均显著高于SD大鼠(P0.05),低氧2周及4周后,极显著高于SD大鼠(P0.01)。结果表明,甘肃鼢鼠骨骼肌较SD大鼠有着更强的低氧耐受力。     

核受体在骨骼肌运动适应性变化中的作用及机理

运动诱导的骨骼肌适应性变化是骨骼肌在受到长期运动刺激后出现骨骼肌质量、快慢肌纤维比例、骨骼肌线粒体生物合成、自噬和氧化代谢水平以及骨骼肌运动损伤后修复等方面的变化,导致肌肉肥大、氧化代谢能力提高,从而提高运动能力。核受体是一类配体依赖性的转录因子,主要包括雄激素受体、雌激素受体、糖皮质激素受体、过氧化物酶体增殖物活化受体、甲状腺激素受体、Rev-Erbα以及孤儿核受体Nur77、Nor1和雌激素相关受体等,它们在运动诱导的骨骼肌适应性变化中发挥了重要作用。例如,可通过影响快肌肥大促进抗阻运动对肌肉力量和爆发力的增强、慢肌纤维比例的增加以及慢肌线粒体合成、自噬和氧化代谢酶的提高等途径促进耐力运动对肌肉耐力的增强等。该文就以上核受体在骨骼肌运动性适应中的作用及机制作一综述,这对理解运动增加骨骼肌质量、提高线粒体数量和功能的机制具有重要意义,为运动防治肌肉流失、改善骨骼肌代谢提供理论依据。     

冬眠动物骨骼肌生理适应及机制的研究进展

非冬眠动物的骨骼肌在废用条件下会发生明显的萎缩。冬眠动物在历经数月的冬眠期骨骼肌废用后,仍能保持较完整的形态结构与良好的收缩功能,成为天然的抗废用性肌萎缩动物模型。探明冬眠动物骨骼肌对废用的生理适应机制,是生理生态学领域的重要课题之一。本文从形态结构、肌纤维类型和收缩功能等方面综述了冬眠动物对冬眠期骨骼肌废用状态的生理适应,并从蛋白质代谢、生长与分化的调控、代谢类型的调控、氧化应激以及线粒体结构与氧化能力等方面分析了冬眠期骨骼肌生理适应的可能机制。     

心力衰竭时骨骼肌重塑北大核心CSCD

心力衰竭时骨骼肌会发生结构和功能的改变,主要包括骨骼肌萎缩、肌纤维类型的转变和毛细血管密度的降低,糖、脂、蛋白质代谢功能的改变,以及肌肉功能的变化,导致恶病质的发生。多种机制参与了心衰时骨骼肌重塑过程,其中肌肉因子的表达、合成改变发挥了关键作用。运动干预是改善骨骼肌功能的唯一有效手段,肌肉因子可能是运动作用的核心"物质基础",介导运动的效应。本文对心力衰竭恶病质时骨骼肌结构和功能的改变、骨骼肌病变的发病机制及防治手段进行了综述。     

骨骼肌卫星细胞对肉品质的影响及其分化调控

骨骼肌卫星细胞是一种肌源性干细胞, 在骨骼肌的生长、发育及肌肉损伤修复中有着至关重要的作用。肌卫星细胞通过增殖、分化融合肌纤维形成新的肌核从而导致骨骼肌纤维的肥大以及骨骼肌纤维类型的相互转化, 进而影响肉品质的形成。文章从肌纤维的发育与肉品质形成、卫星细胞分化与肌纤维特征的相关性等方面, 对卫星细胞的Notch等经典遗传信号通路和miRNA等表观遗传调控及其对肉品质的影响进行了综述。     

失重状态下肌萎缩研究进展

失重条件下人和动物生理状态会发生一系列的变化,其中骨骼肌萎缩和力量下降较为显著,目前其发生的机制仍不明确且缺少特效的干预措施。本文从肌肉湿重及肌纤维横截面积的变化、肌纤维类型的变化、肌纤维超微结构的变化、肌梭的适应性变化四个方面进行简要阐述,探讨肌肉萎缩的可能发生机制。     

鱼类肌肉组织发生和分化相关基因的研究进展

鱼类骨骼肌由两种分布位置不同的肌纤维组成,一种是位于皮下浅层的慢收缩红肌纤维,另一种是构成躯体绝大部分的快收缩白肌纤维.肌肉组织中含有多种不同类型的蛋白质如具有收缩功能的结构蛋白,可溶性的肌肉蛋白及肌肉特异性的转录因子等,这些所有的肌源蛋白的产生都经过了复杂的肌肉发生与分化过程.基于相关研究近况,分析了多种转录因子的正、负向调控对肌肉分化发育的影响,同时讨论了研究此调控过程的理论价值及未来应用意义.     

骨骼肌的收缩机制

骨骼肌是体内最多的组织,约占体重的40％。在骨和关节的配合下,骨骼肌通过收缩和舒张,完成人和高等动物的各种运动。骨骼肌由大量成束的肌纤维组成,每条肌纤维就是一个肌细胞。成人肌纤维呈细长圆柱形,直径约60微米,长可达数毫米乃至数十厘米。在大多数肌肉中,肌束和肌纤维都呈平行排列,它们在两端与结缔组织所构成的腱相融合,后者附     

低氧习服大鼠骨骼肌毛细血管密度和血流供应的变化特点

目的：观察大鼠在低氧习服过程中,骨骼肌毛细血管密度和血流供应的变化规律。方法：大鼠在模拟海拔5000m低氧5、15和30d后,用肌球蛋白ATP酶（mATPase)组织化学方法显示骨骼肌Ⅰ、Ⅱ型纤维和毛细血管并进行图像分析;用放射性微球法测定骨骼肌血流量。结果：低氧5d组大鼠骨骼肌纤维即出现明显萎缩,15d和30d组大鼠毛细血管密度显著增高,但单位面积内毛细血管数/肌纤维数（C/F）的比值无明显变化。在所观测的时间内,各组大鼠骨骼肌血流量未见明显变化。结论：大鼠在低氧习服过程中,毛细血管并未发生真正的增生,而由于骨骼肌纤维出现萎缩,使毛细敌国管数目相对增多。     

用氨基酸分析仪测定人尿中3-甲基组氨酸的含量

3-甲基组氨酸(3-methylhistidine,3-MH)含量的测定,已被广泛应用于研究肌肉蛋白质在不同条件下的代谢变化,3-MH是人体肌纤维蛋白中的特异氨基酸,全身的3-MH有90％集中在骨骼肌中,3-MH来源于肌纤维蛋白中特定位置上组氨酸的甲基     

PGC-1α对骨骼肌肌纤维类型及运动能力的调控作用

过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(peroxisome proliferator activated receptorγcoactivator-1α,PGC-1α)可调节能量代谢、诱导线粒体生物合成;在骨骼肌中促进肌纤维类型由IIb型或IId/x型向IIa型或I型转化;PGC-1α-b和PGC-1α-c亚型与运动耐力变化关系密切。全身性和骨骼肌特异性调节PGC-1α表达对骨骼肌肌纤维类型的转化和运动耐力的改变具有一定差异。外源性调控PGC-1α表达对提高运动耐力具有广阔发展前景。     

皖西白鹅胚胎中、后期肌组织发育变化的观察

分别于17、23、29胚龄各取6枚胚胎发育正常的种蛋,分离鹅胚的心脏、肌胃及大腿骨骼肌,制作石蜡切片,HE染色,显微观察、摄影.观察皖西白鹅胚胎中、后期肌肉组织发育的变化.结果表明,17d时的骨骼肌、平滑肌、心肌的发育程度均较低,没有形成正常的肌纤维形态,之后呈现随龄性增长.骨骼肌和平滑肌在17 d～23 d期间是以肌纤维数量的增加为主,即成肌细胞的分裂增殖,23 d～29 d 期间成肌细胞分化融合形成肌纤维;心脏成纤维细胞增殖速度较快,17 d心脏肌纤维已经排列紧密基本吻合成网状;17 d后主要是心肌纤维的伸长和成熟化的过程.说明胚胎期心肌组织的生长发育要早于骨骼肌与平滑肌.     

不同低氧时间对SD大鼠颏舌肌肌纤维类型的影响

目的:观察不同低氧时间大鼠颏舌肌肌纤维类型的变化。方法:建立低氧模型,血气分析证实模型成功建立。在低氧不同时间点分别取低氧组和正常组雄性SD大鼠颏舌肌进行HE染色,肌球蛋白ATP酶组织化学染色和RT-PCR检测肌纤维类型的变化。结果:血气分析结果证实低氧组氧分压与血氧饱和度较对照组发生明显下降(P0.05)。低氧1周组、2周组、3周组、4周组较正常组氧分压下降至55.04±2.31 mm Hg,52.69±1.51 mm Hg,49.80±1.39 mm Hg,50.11±3.02 mm Hg(P0.05);血氧饱和度下降至77.51±1.81%,70.13±2.90%,74.20±1.95%,74.97±2.36%(P0.05)。HE染色和肌球蛋白ATP酶组织化学染色法显示低氧2、3、4周组Ⅱ型肌纤维所占比例较相应正常组依次升高:45.92±1.8%,57.44±2.1%,56.89±2.6%,在第三周时达到顶峰(P0.05)。RT-PCR结果也同样验证了这一规律。结论:随着低氧活动的进行,颏舌肌肌纤维类型发生有规律的转化,从而影响着肌肉的功能。     

去负荷小鼠比目鱼肌收缩特性和纤维类型转化

目的:探讨去负荷后小鼠比目鱼肌的收缩特性与骨骼肌纤维类型转化之间的关系。方法:采用离体肌肉灌流技术和电刺激方法,在小鼠后肢去负荷28 d引起骨骼肌萎缩后,观察比目鱼肌单收缩、强直收缩能力和肌疲劳指标等收缩特性的改变,同时利用组织免疫荧光染色和实时定量聚合酶链式反应(real-time PCR)等技术检测去负荷后比目鱼肌快慢肌纤维组成和纤维类型转化的变化。结果:去负荷28 d后,小鼠比目鱼肌单收缩力、强直收缩能力和疲劳指数(fatigue index)均有显著性下降,同时伴有快肌纤维亚型的增加和慢肌纤维亚型的减少。结论:去负荷28 d后小鼠比目鱼肌收缩特性的改变和快慢肌纤维类型的转化有关。     

4周爬梯抗阻训练对低氧诱导大鼠骨骼肌萎缩的影响

目的探究抗阻训练抵抗低氧诱导骨骼肌萎缩的效果,为解决高原训练期间运动员骨骼肌丢失问题提供理论依据。方法 8周龄雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠24只,平均体重约230 g,随机分为4组:常氧安静组(C)、常氧抗阻训练组(R)、低氧安静组(H)和低氧抗阻训练组(HR)。H和HR组在模拟海拔4000 m,R和HR组则进行抗阻训练,进行4周的低氧及抗阻训练干预后测试各组大鼠体成分,比目鱼肌、趾长伸肌、腓肠肌、肱二头肌的湿重和肌纤维横截面积。结果观察到HR组瘦体重显著高于H组,H组瘦体重显著低于C组;HR组的肱二头肌湿重和肌纤维横截面积显著高于H组。结论抗阻训练有助于预防低氧诱导骨骼肌萎缩的发生,爬梯形式的抗阻练习可刺激大鼠肱二头肌的肥大。     

microRNAs对动物骨骼肌细胞增殖分化的调控作用

microRNAs（miRNAs）是一种含有约22个核苷长度的非编码RNA,在基因表达调控中发挥重要作用.近年研究表明,miRNAs在细胞增殖、分化和凋亡过程中扮演重要角色.miRNAs在骨骼肌中表达,是肌肉发育和功能必需的.本文综述了miRNAs的生物生成和作用机制,miRNAs调节骨骼肌细胞增殖分化及肌纤维类型的最新研究进展.