骨骼肌支链氨基酸代谢小分子与运动

骨骼肌是支链氨基酸的主要代谢场所,其代谢产生的分支α-酮酸,C3、C4和C5酰基肉碱,3-羟基异丁酸以及β-氨基异丁酸等代谢小分子,具有代谢和信号分子的双重身份,不仅作用于骨骼肌自身,还可进入血液循环,作用于脂肪、心肌、肝脏等外周组织,调节机体稳态。运动与支链氨基酸代谢关系密切,随着代谢组学的发展,运动与支链氨基酸代谢小分子的研究必将成为新的热点。本文将对上述支链氨基酸代谢小分子代谢过程、生物学功能及病理生理意义及运动对它们影响的研究进展进行综述。     

运动对高脂饲料喂养大鼠骨骼肌和肝脏组织脂联素-脂联素受体-腺苷酸活化蛋白激酶通路的影响

目的：探讨运动影响高脂喂养大鼠骨骼肌和肝脏组织在腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）通路上的可能机制。方法：40只雄性SD大鼠随机分为4组（n=1 0）：正常对照组（C组）：正常饮食不运动;正常饮食运动组（E组）：正常饮食同时进行10周游泳运动;高脂饮食对照组（H组）：高脂饲料喂养不运动;高脂饮食运动组（HE组）：高脂饲料喂养同时进行10周游泳运动。采用实时荧光定量PCR检测大鼠骨骼肌和肝脏脂联系受体1（AdipoR1）,Adipo R2 mRNA表达,Western blot检测大鼠骨骼肌和肝脏腺苷酸活化蛋白激酶α（AMPKα）蛋白表达及磷酸化水平。结果：股四头肌AdipoR1 mRNA、肝脏AdipoR2 mRNA表达在H组显著低于C组（P<0.05）;HE组股四头肌和肝脏AMPKα（Thr172）磷酸化水平显著高于H组（P<0.05）,分别较H组高43.2%和51.1%。结论：高脂喂养导致大鼠骨骼肌和肝脏A dipoR1/R2 mRNA表达下调,运动提高了大鼠骨骼肌和肝脏AMPKα（Thr172）磷酸化水平。     

别嘌呤醇对急性运动后骨骼肌丙二醛（MDA）的影响

别嘌呤醇对急性运动后骨骼肌丙二醛（ＭＤＡ）的影响周丽波１徐东青（包头医学院病理生理教研室,包头０１４０１０;１天津体育学院运动生理研究所）运动时自由基生成主要来源是线粒体的半醌和组织上皮细胞的黄嘌呤氧化酶（ＸＯ）。关于ＸＯ介导自由基生成对机体构成的损...     

从骨骼肌可塑性透视运动适应的细胞机制

作为一种高度可塑的组织,骨骼肌能应对运动刺激产生适应性变化,且适量的运动对预防心血管疾病、糖尿病和癌症有一定的干预作用。然而在运动生理学界,有关哪种运动方式对健康促进更有效的争辩由来已久,且其内在机制不完全明确。在本文中,笔者将比较不同类型运动介导运动适应的信号通路,并大胆推测其根本异同点,在丰富运动适应理论构架的同时对民众提出相关指导性意见。     

运动小鼠心肌和骨骼肌对支链氨基酸的摄取及其对蛋白质 …

目的和方法：本实验采用昆明种小鼠游泳运动模型,及＾１５Ｎ－Ｇｌｙｃｉｎｅ和＾３Ｈ－Ｌｅｕｃｉｎｅ同位素示踪技术探讨了运动状态下心肌和骨骼肌对ＢＣＡＡ的摄取量及ＢＣＡＡ对蛋白质合成的作用。结果：运动时心肌和骨骼肌从血循环中摄取ＢＣＡＡ显著增加,同时血清中ＢＣＡＡ的含量降低,结论：心肌和骨骼的蛋白质代谢存在差异,骨骼肌的蛋白质合成率高于心肌,运动使心肌蛋白代谢加速,补充ＢＣＡＡ降低了运动对心肌蛋白质代     

AMPK α及p-AMPK α在运动过程中不同纤维类型骨骼肌中的表达变化

目的:检测腺苷酸活化蛋白激酶α(AMPKα)及磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶α(p-AMPKα)在运动过程中不同纤维类型骨骼肌中的表达变化。方法:雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组(运动前)、运功中(运动1 h后)和耗竭组(n=6)。放入跑台以15m/min的速度分别在运动前、运动1 h后及运动耗竭后取各组小鼠腓肠肌、比目鱼肌和跖肌。利用Western blot检测AMPKα及p-AMPKα的表达变化。结果:p-AMPKα在运动中及耗竭组腓肠肌、比目鱼肌和跖肌中持续高表达,尤其以比目鱼肌中表达变化最为显著。结论:p-AMPKα在运动过程中骨骼肌中的表达与肌纤维类型有关。     

运动小鼠心肌和骨骼肌对支链氨基酸的摄取及其对蛋白质合成的作用

目的和方法：本实验采用昆明种小鼠游泳运动模型,及１５ＮＧｌｙｃｉｎｅ和３ＨＬｅｕｃｉｎｅ同位素示踪技术探讨了运动状态下心肌和骨骼肌对ＢＣＡＡ的摄取量及ＢＣＡＡ对蛋白质合成的作用。结果：运动时心肌和骨骼肌从血循环中摄取ＢＣＡＡ显著增加,同时血清中ＢＣＡＡ的含量降低。结论：心肌和骨骼肌的蛋白质代谢存在差异,骨骼肌的蛋白质合成率高于心肌;运动使心肌蛋白代谢加速,补充ＢＣＡＡ降低了运动对心肌蛋白质代谢的影响,有利于骨骼肌蛋白质合成或使蛋白质分解降低。     

运动对老年肥胖大鼠脂联素的影响

目的：探讨运动对老年肥胖大鼠内脏脂肪组织脂联素mRNA和蛋白质表达、血浆脂联素浓度及胰岛素抵抗的影响。方法：取雄性SD大鼠,鼠龄21 d,分青春期、壮年期和老年期三个阶段喂养高脂饲料（脂肪率为36.3%~40.0%）,建立老年肥胖模型。鼠龄达到60周后,取自然生长老年大鼠随机分为对照组（C）和老年运动组（AE）,n=6;取老年肥胖大鼠随机分为肥胖对照组（OC）和肥胖运动组（OE）,n=6。动物跑台坡度0°,运动速度及时间为（15 m/min×15 min）,4组/次,组间休息5 min,每次共运动60 min,5次/周,持续运动8周。8周后,检测内脏脂肪组织脂联素mRNA和蛋白质表达,测定血糖、血浆脂联素浓度和胰岛素浓度,计算胰岛素抵抗。结果：运动干预后,与对照组比较,肥胖对照组大鼠脂联素mRNA和蛋白质表达显著减低,血糖浓度和胰岛素抵抗明显增高;而老年运动组大鼠脂联素mRNA和蛋白质表达显著增高。与肥胖对照组大鼠比较,肥胖运动组大鼠脂联素mRNA和蛋白质表达显著增高、血浆脂联素水平增高,血糖浓度和胰岛素抵抗明显减低。结论：老年肥胖大鼠内脏脂肪组织脂联素mRNA和蛋白质表达均降低,伴随胰岛素抵抗、血糖升高。运动能显著增加其内脏脂肪组织脂联素mRNA和蛋白质表达,升高血浆脂联素水平,改善胰岛素抵抗,降低血糖。     

运动后恢复过程中大鼠骨骼肌α-肌动蛋白基因的表达

目的：探讨运动后恢复过程中骨骼肌α－肌动蛋白基因的表达及运动对该基因表达的影响。方法：设计强化训练的大鼠模型,用定量反转录聚合酶链式反应（Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＲＴ－ＰＣＲ）方法,研究恢复过程中,大鼠骨骼肌α－肌劝蛋白（α－ａｃｔｉｎ）基因的表达。结果：所有强化训练运动恢复组的骨骼肌α－肌动蛋白ＭＲＮＡ水平均高于安静对照组（Ｃ）,且强化训练恢复安静组（ＥＲ）、强化训练恢复３０ｍｉｎ组（Ｅ－０．     

运动时长和强度对大鼠骨骼肌线粒体自噬的影响及其机制

本文旨在探讨不同时长、不同强度运动对大鼠骨骼肌线粒体功能和自噬的影响及FUNDC1的作用。选取60只雄性SD大鼠随机分为2周、4周的安静对照组(Con组)、中等强度运动组(M-ex组,跑台运动16 m/min,1 h/d,6 d/week)和大强度运动组(Hi-ex组,跑台运动35 m/min,20 min/d,6 d/week),每组10只。干预结束后分离双侧比目鱼肌,石蜡切片制备透射电镜样本,用ELISA检测柠檬酸合成酶(citrate synthase, CS)的含量,用冰冻切片免疫荧光染色法观察微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-associated protein 1 light chain 3, LC3)/细胞色素c氧化酶IV亚型(cytochrome c oxidase IV, COX-IV)、FUNDC1/COX-IV及LC3/FUNDC1的共定位情况。提取骨骼肌线粒体,用Western blot检测过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγco-activator-1α, PGC-1α)、COX-I、腺苷酸活化蛋白激酶α(AMP-activated protein kinaseα,AMPKα)、p-AMPKα、Unc-51样激酶1 (Unc-51 like kinase 1, ULK1)、FUNDC1、LC3、自噬选择性底物(p62)等自噬相关蛋白表达。结果显示,运动可上调线粒体功能,即PGC-1α、COX-I蛋白表达和CS含量,2周Hi-ex组和2周M-ex组之间无差异,而4周Hi-ex组显著低于4周M-ex组。在运动强度相同的情况下,4周运动组大鼠的骨骼肌线粒体自噬激活程度高于2周运动组;在运动时长相同的情况下,Hi-ex组的线粒体自噬激活程度高于M-ex组。2和4周运动干预均可提高LC3/COX-IV、COX-IV/FUNDC1、FUNDC1/LC3共定位。运动可提高LC3-II/LC3-I比值,下调p62蛋白表达水平,上调FUNDC1、ULK1蛋白表达水平和AMPKα磷酸化水平,4周Hi-ex组的这些蛋白表达变化幅度显著大于4周M-ex组。以上结果提示,运动可诱导骨骼肌线粒体自噬,自噬的激活程度与运动时间和强度有关,运动的诱导机制可能是通过AMPK-ULK1通路影响FUNDC1的表达。     

耗竭性运动对大鼠骨骼肌线粒体内膜的影响

观察SD大鼠一次急性运动至力竭后骨骼肌线粒体内膜流动性、NADH-CoQ还原酶及ATP酶活性变化．结果显示,大鼠骨骼肌线粒体内膜微粘度较安静时显著增高,线粒体内膜NADH-CoQ还原酶和ATP酶活性分别较安静时下降34．2％和46．2％．研究提示,耗竭性运动后大鼠骨骼肌线粒体呼吸链内膜分子动力学和呼吸链酶组分活性变化,可能是运动性疲劳重要的膜分子特征．     

高强度间歇训练：调节骨骼肌质量及功能的新手段

近年来,高强度间歇训练（high-intensity interval training,HIIT）被认为是一种调节骨骼肌质量及功能的运动方式,但其具体作用和机制以及运动和检测中需要注意的问题尚不明确。因此,梳理HIIT与骨骼肌质量及功能的关系显得尤为重要。本文综述HIIT上调骨骼肌蛋白质合成速率和下调萎缩速率、引发肌肉重塑和调节肌纤维类型、促进血管生成和血流灌注、介导骨骼肌线粒体含量上调和功能改善、增加肌肉力量和与膳食补充的协同作用等影响骨骼肌质量及功能的研究进展,为HIIT预防和改善肌肉丢失和功能下降提供理论依据和应用策略。     

运动、肠道菌群代谢物——短链脂肪酸与骨骼肌代谢调控

寄生于人体的肠道菌群是一个高度动态化和个体化的复杂生态系统,受遗传、环境、饮食、年龄和运动等因素的影响,并通过其产生的代谢物与机体众多组织器官产生广泛的应答效应。短链脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA)主要是由位于盲肠和结肠内的菌群以膳食纤维为底物发酵产生,其被吸收进入肠系膜上下静脉,随后汇入门静脉至肝。部分短链脂肪酸被肝作为糖异生和脂质合成的底物,剩余的短链脂肪酸以游离脂肪酸的形式经肝静脉进入外周循环。研究发现,运动可使产生SCFA的肠道菌群组分的丰度提高和参与调控SCFA生成的相关基因表达增加,使肠道中短链脂肪酸含量增加。由短链脂肪酸刺激结肠内分泌细胞合成分泌的胰高血糖素样肽1(glucagon like peptide-1, GLP-1)可促使胰岛B细胞合成分泌胰岛素,进而调节骨骼肌的葡萄糖摄取与糖原合成。此外,短链脂肪酸通过提高骨骼肌胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate 1,IRS1)基因转录起始位点附近的组蛋白乙酰化水平,增强骨骼肌的胰岛素敏感性。同时,短链脂肪酸通过激活腺苷酸活化蛋白质激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)促进骨骼肌的脂肪酸摄取、脂肪分解和线粒体生物发生,抑制脂肪合成。本文就肠道菌群代谢物——短链脂肪酸概述、运动对产生短链脂肪酸的肠道菌群的影响和运动介导肠道菌群代谢物——短链脂肪酸对骨骼肌代谢调控机制的最新研究进展进行综述,为骨骼肌运动适应的新机制研究提供理论依据。     

人骨骼肌M蛋白的提取与纯化

依据Ｔｒｉｎｉｃｋ－Ｅｐｐｅｎｂｅｒｇｅｒ对鸡骨骼肌Ｍ蛋白的提取方法,由人骨骼肌中得到的Ｍ蛋白粗提物除含分子量为１６５０００的Ｍ蛋白外,还含有分子量为１８５０００和１４００００（Ｃ成分）的两组分。由于在粗提物中未发现分子量为９００００的磷酸化酶,我们将最终纯化步骤中的亲和层析改为制备电泳,同样获得了纯化的Ｍ蛋白。     

Taurine and Skeletal Muscle Disorders

Taurine is abundantly present in skeletal muscle. We give evidence that this amino acid exerts both short-term and long-term actions in the control of ion channel function and calcium homeostasis in striated fibers. Short-term actions can be estimated as the ability of this amino acid to acutely modulate both ion channel gating and the function of the structures involved in calcium handling. Long-term effects can be disclosed in situations of tissue taurine depletion and are likely related to the ability of the intracellular taurine to control transducing pathways as well as homeostatic and osmotic equilibrium in the tissue. The two activities are strictly linked because the intracellular level of taurine modulates the sensitivity of skeletal muscle to the exogenous application of taurine. Myopathies in which ion channels are directly or indirectly involved, as well as inherited or acquired pathologies characterized by metabolic alterations and change in calcium homeostasis, are often correlated with change in muscle taurine concentration and consequently with an enhanced therapeutic activity of this amino acid. We discuss both in vivo and in vitro evidence that taurine, through its ability to control sarcolemmal excitability and muscle contractility, can prove beneficial effects in many muscle dysfunctions.     

The JAK2/STAT3 Signal Pathway Regulates the Expression of Genes Related to Skeletal Muscle Development and Energy Metabolism in Mice and Mouse Skeletal Muscle Cells

The gene encoding a β-galactosidase from Entevobacter cloacae GAO was cloned and expressed in Escherichia coli. The nucleotide sequence of the insert of a positive clone had an open reading frame of 3084 bp that encoded a polypeptide of 1028 amino acid residues with a calculated molecular mass of 116,677 daltons. The amino acid sequence of β-galactosidase deduced from the nucleotide sequence, especially the sequence around the putative active site and of the fourteen regions, showed significant homology to β-galactosidases of other microorganisms, E. coli, Klebsiella pneumoniae, Lactobacillus bulgaricus, and Clostridium acetobutylicum.     

Control of Cell Volume in Skeletal Muscle

Regulation of cell volume is a fundamental property of all animal cells and is of particular importance in skeletal muscle where exercise is associated with a wide range of cellular changes that would be expected to influence cell volume. These complex electrical, metabolic and osmotic changes, however, make rigorous study of the consequences of individual factors on muscle volume difficult despite their likely importance during exercise. Recent charge-difference modelling of cell volume distinguishes three major aspects to processes underlying cell volume control: (i) determination by intracellular impermeant solute; (ii) maintenance by metabolically dependent processes directly balancing passive solute and water fluxes that would otherwise cause cell swelling under the influence of intracellular membrane-impermeant solutes; and (iii) volume regulation often involving reversible short-term transmembrane solute transport processes correcting cell volumes towards their normal baselines in response to imposed discrete perturbations. This review covers, in turn, the main predictions from such quantitative analysis and the experimental consequences of comparable alterations in extracellular pH, lactate concentration, membrane potential and extracellular tonicity. The effects of such alterations in the extracellular environment in resting amphibian muscles are then used to reproduce the intracellular changes that occur in each case in exercising muscle. The relative contributions of these various factors to the control of cell volume in resting and exercising skeletal muscle are thus described.     

小鼠肌母细胞的增殖与分化

通过对小鼠肌母细胞C2C12的培养,研究C2C12细胞的增殖与分化的关系以及胰岛素在细胞分化过程中的作用。在对照组中,C2C12细胞增殖占了明显的优势,细胞形态几乎没有发生变化;而在实验组中,C2C12细胞在换为分化培养基24小时后,就出现了部分细胞衰亡和死亡的现象,尤其是在48小时细胞的死亡率达到最高,存活细胞开始从增殖期进入分化期,72小时出现了少量肌管,在96小时细胞分化效果达到最好。而在添加了胰岛素的分化培养基中的细胞分化效果明显好于没有添加胰岛素的分化培养基中的细胞,结果表明,胰岛素促进C2C12细胞的分化。