去乙酰化酶的功能及其在體育科學(xué)中的應(yīng)用

李方暉，曹偉，趙軍，2，劉承宜，郝選明29

（1.華南師范大學(xué) 激光運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和民族健康與體質(zhì)研究中心，廣東 廣州 510006；2.暨南大學(xué) 體育部，廣東 廣州 510630）

去乙?；傅墓δ芗捌湓隗w育科學(xué)中的應(yīng)用

李方暉1，曹偉1，趙軍1，2，劉承宜1，郝選明129

（1.華南師范大學(xué) 激光運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和民族健康與體質(zhì)研究中心，廣東 廣州 510006；2.暨南大學(xué) 體育部，廣東 廣州 510630）

Sirtuins(SIRTs)是依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔酶(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)的去乙?；浮３藢?duì)染色質(zhì)組蛋白賴氨酸殘基去乙?；瘜?shí)現(xiàn)對(duì)基因的表觀遺傳修飾外，SIRT1可以調(diào)節(jié)多種關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子及輔因子活性。SIRTs所介導(dǎo)的生理過程包括控制氧化應(yīng)激響應(yīng)、能量?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)控制和運(yùn)動(dòng)代謝適應(yīng)等。體育活動(dòng)對(duì)代謝性疾病的預(yù)防或?qū)λダ系难泳徔赡芘cSIRTs活性密切相關(guān)。多種運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式和補(bǔ)充SIRTs小分子活性物質(zhì)都能提高骨骼肌、脂肪、心肌和腦等臟器的SIRTs活性，提升機(jī)體抗疲勞及能量代謝適應(yīng)的能力。SIRTs可能是表征功能內(nèi)穩(wěn)態(tài)的潛在標(biāo)志物。

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)；去乙酰化酶；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；功能內(nèi)穩(wěn)態(tài)；綜述

盡管人類個(gè)體的壽命逐漸延長(zhǎng)，人類壽命的延長(zhǎng)仍然是一個(gè)熱點(diǎn)話題。大量研究表明，熱量限制(caloric restriction，CR)可以延長(zhǎng)酵母、蠕蟲、嚙齒動(dòng)物和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物等物種的壽命[1]。酵母、秀麗隱桿線蟲和果蠅中Sir2過表達(dá)可以通過與CR類似的過程延長(zhǎng)壽命。依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔酶(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)的去乙?；?sirtuins，SIRTs)與酵母Sir2蛋白同源。最近的研究表明，SIRTs所介導(dǎo)的過程包括轉(zhuǎn)錄沉默、染色體穩(wěn)定、細(xì)胞周期進(jìn)展、細(xì)胞凋亡、自我吞噬、代謝、生長(zhǎng)抑制、炎癥和應(yīng)激響應(yīng)[2]。體育運(yùn)動(dòng)可以通過提高SIRTs活性抗衰老和預(yù)防代謝性疾病和心臟病[3-4]。運(yùn)動(dòng)性疲勞及運(yùn)動(dòng)性免疫抑制也可能與骨骼肌和免疫細(xì)胞SIRTs活性下調(diào)有關(guān)。運(yùn)動(dòng)代謝適應(yīng)也與SIRTs密切相關(guān)。本文從內(nèi)穩(wěn)態(tài)[5]的角度綜述 SIRTs的基本功能及其在體育科學(xué)中的應(yīng)用。

1 SIRTs基因家族的功能及系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系

SIRTs是去乙?；傅牡?家族，包括SIRT1至SIRT7 7個(gè)成員。它們含有共同的由275個(gè)氨基酸構(gòu)成的保守核心催化區(qū)。每個(gè)成員具有不同的生理功能和亞細(xì)胞定位[6]。SIRT1、SIRT6和SIRT7是核蛋白，SIRT6和SIRT7分別位于異染色體區(qū)域和核仁內(nèi)，SIRT6去乙?；毖跽T導(dǎo)因子，控制糖酵解等相關(guān)基因表達(dá)[7]。此外，SIRT6也可去乙?；M蛋白H3第9位賴氨酸，通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear ranscription factor-κB，NF-κB)轉(zhuǎn)錄活性而延長(zhǎng)小鼠壽命[8]。SIRT7可以去乙?；せ頡NA聚合酶I，增加細(xì)胞rRNA生物合成及促進(jìn)細(xì)胞增殖[9]。

SIRT1主要位于常染色體區(qū)域，SIRTs 7個(gè)成員中SIRT1構(gòu)象與Sir2最為相似。人類的SIRT1蛋白由500個(gè)氨基酸殘基組成，其中第363位的組氨酸是去乙?；钚缘谋匦杌鶊F(tuán)。除了能將組蛋白H1第26位、H3第9位、H4第16位賴氨酸去乙?；琒IRT1也可去乙?；{(diào)節(jié)多種轉(zhuǎn)錄因子活性，包括 p53、自噬相關(guān)蛋白 atg5/7/8、熱休克因子 1、NF-κB、叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族(the forkhead box O family，F(xiàn)oxO)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活子(peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator，PGC)-1alpha[2]。

SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位于線粒體基質(zhì)中。SIRT3去乙?；L(zhǎng)鏈乙酰輔酶A脫氫酶在穩(wěn)定線粒體基因完整性和能量?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用[10-11]。SIRT5通過上調(diào)氨基甲酰磷酸合成酶活性控制尿素循環(huán)[12]。在SIRTs家族中，SIRT4是唯一不具有去乙?；富钚缘牡鞍酌浮Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，SIRT4通過其二磷酸腺苷核糖基轉(zhuǎn)移酶活性下調(diào)谷氨酸脫氫酶活性，抑制胰島細(xì)胞的胰島素分泌[13-14]。

SIRT2位于細(xì)胞胞漿中，可通過對(duì)α微管蛋白去乙酰化修飾影響其解聚。細(xì)胞分裂期間，核膜破裂，SIRT2也可以去乙?；M蛋白 H4和其靶基因——FoxO3a[15-16]。最新研究也發(fā)現(xiàn)，抑制 SIRT2活性可下調(diào)固醇的生物合成，對(duì)亨廷頓病的細(xì)胞及無(wú)脊椎動(dòng)物模型起到保護(hù)作用[17]。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，SIRTs家族任何成員的基因缺失將不同程度的影響小鼠生理功能，縮短小鼠壽命[18]。

2 SIRTs表征功能內(nèi)穩(wěn)態(tài)

功能內(nèi)穩(wěn)態(tài)(function-specific homeostasis，F(xiàn)SH)是維持功能充分穩(wěn)定發(fā)揮的負(fù)反饋機(jī)制[5]。FSH的品質(zhì)包括功能的復(fù)雜和功能發(fā)揮的穩(wěn)定性。運(yùn)動(dòng)員的主要FSH為項(xiàng)目?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)(sport-specific homeostasis，SpSH)，運(yùn)動(dòng)成績(jī)表征了功能的復(fù)雜性，不同時(shí)間不同地點(diǎn)的比賽成績(jī)的變異系數(shù)則表征了功能發(fā)揮的穩(wěn)定性。

蛋白質(zhì)的乙?；哂泻芨叩墓δ芴禺愋浴ang Q等[19]發(fā)現(xiàn)小鼠和人的肝臟的蛋白質(zhì)乙?；嗨?，但與白血病細(xì)胞顯著不同。人體不同臟器不同功能中SIRT1的作用也是不一樣的[18]。小豬和成年豬不同臟器的SIRT1水平不一樣[20]。研究表明，SIRTs是FSH品質(zhì)最貼切標(biāo)志物，存在 FSH特異的 SIRTs活性(FSH-specific SIRT activities，F(xiàn)SSAs)[21]，例如，SIRT1的FSSA為FSSA1。人胚胎干細(xì)胞增殖潛能、遷移潛能和氧化應(yīng)激脅迫抗性強(qiáng)于誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞來(lái)源的血管內(nèi)皮細(xì)胞，而后者強(qiáng)于正常成人血管內(nèi)皮細(xì)胞，這3種細(xì)胞FSH品質(zhì)的關(guān)鍵是由FSSA1活性決定的[22]。這也從細(xì)胞水平上論證FSH所維持的功能的充分發(fā)揮有其相匹配的FSSAs，高活性的FSSAs代表著更高品質(zhì)的FSH，即胚胎干細(xì)胞增殖內(nèi)穩(wěn)態(tài)、遷移內(nèi)穩(wěn)態(tài)、氧化抗氧化內(nèi)穩(wěn)態(tài)的品質(zhì)最高，誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞來(lái)源的血管內(nèi)皮細(xì)胞次之，正常成人血管內(nèi)皮細(xì)胞最低。

FSSAs作為FSH品質(zhì)標(biāo)志物可以表征健康水平。中性粒細(xì)胞可以通過呼吸爆發(fā)介導(dǎo)的吞噬殺菌，也可以通過自殺產(chǎn)生的細(xì)胞外殺菌網(wǎng)絡(luò)(neutrophil extracellular traps，NETs)介導(dǎo)更為高效的殺菌方式[23]。SIRT2可以促進(jìn)微管解聚。我們實(shí)驗(yàn)室研究了運(yùn)動(dòng)員外周中性粒細(xì)胞產(chǎn)生NETs的能力，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員具有較高FSSA2活性，因此運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生NETs的能力比普通人強(qiáng)[24]。Costford等[25]的研究揭示了體育運(yùn)動(dòng)提升FSH品質(zhì)與SIRTs直接相關(guān)，健康的受試者較之肥胖和糖尿病者具有更高的SIRTs活性，而運(yùn)動(dòng)員則最高。因此，運(yùn)動(dòng)員具有FSH的品質(zhì)更高。

FSSAs作為 FSH品質(zhì)的標(biāo)志物可以表征運(yùn)動(dòng)水平。我們實(shí)驗(yàn)室用代謝組學(xué)研究方法分析了不同水平游泳運(yùn)動(dòng)員的尿液組分發(fā)現(xiàn)，決賽組和獲獎(jiǎng)組晨尿中的甲基煙鹼含量分別高于非決賽組和非獲獎(jiǎng)組，尿液中高水平甲基煙鹼意味著NAD+與NADH的高比值，因此，間接表明優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員FSSA1較高[26]。當(dāng)然，F(xiàn)SSAs是否可以表征運(yùn)動(dòng)水平還需不同項(xiàng)目、不同水平運(yùn)動(dòng)員的更為直接證據(jù)。

3 SIRTs在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的意義

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練分為超常訓(xùn)練(extraordinary training，ET)和常規(guī)訓(xùn)練(ordinary training，OT)[5]。與SpSH對(duì)應(yīng)的FSSAs為SpSH特異的SIRTs活性(SpSH-specific SIRT activities，SpSSAs)。OT維持SpSH、SpSSA1保持不變。ET通過運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的提高打破現(xiàn)有SpSH1，建立新的更高品質(zhì)的SpSH2，提高了SpSSA1，屬于成功應(yīng)激。生理生化上ET表現(xiàn)為延遲性肌肉酸痛和運(yùn)動(dòng)性疲勞；細(xì)胞上 ET表現(xiàn)為骨骼肌肌纖維增生和類型轉(zhuǎn)化；分子上 ET表現(xiàn)為肌衛(wèi)星細(xì)胞激活、分化，線粒體生物合成相關(guān)因子表達(dá)增加和SpSSA1的增加。不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的不同運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)水平千差萬(wàn)別，即具有不同品質(zhì)的各種SpSH，因此每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的OT和ET也不同，為每個(gè)運(yùn)動(dòng)員提供最實(shí)效的科學(xué)訓(xùn)練處方是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域的一大難點(diǎn)。

長(zhǎng)久以來(lái)，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)界認(rèn)為PGC-1a在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨骼肌建立的代謝適應(yīng)性機(jī)制中扮演關(guān)鍵角色。近來(lái)，Leick 等[27]研究認(rèn)為，PGC-1a在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練誘導(dǎo)的適應(yīng)性基因表達(dá)中并不是不可或缺的，可能有其它因子比PGC-1a更為關(guān)鍵。Suwa等[28]的研究進(jìn)一步揭示了SIRT1對(duì)不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌刺激的響應(yīng)更為敏感。他們發(fā)現(xiàn)大鼠急性耐力運(yùn)動(dòng)(電動(dòng)跑步機(jī)，20 m/min，18.5% incline，45 min)后2 h提高了比目魚肌SIRT1的表達(dá)，而兩周低強(qiáng)度組(20 m/min，18.5% incline，90 min/d)和高強(qiáng)度組(30 m/min，18.5% incline，60 min/d)訓(xùn)練都可以提高大鼠比目魚肌 SIRT1的表達(dá)，但只有高強(qiáng)度訓(xùn)練可以提高跖肌SIRT1的表達(dá)，而兩種強(qiáng)度的訓(xùn)練對(duì)PGC-1a表達(dá)都沒有影響。因此，對(duì)于比目魚肌來(lái)說(shuō)，急性耐力運(yùn)動(dòng)與2周的低強(qiáng)度和高強(qiáng)度訓(xùn)練效果相似，但對(duì)于跖肌來(lái)說(shuō)，只有2周高強(qiáng)度才能算是ET。

Hokari等人[29]研究了耐力訓(xùn)練和姿勢(shì)性收縮對(duì)大鼠骨骼肌SIRT3及NAMPT表達(dá)的影響。他們發(fā)現(xiàn)，急性耐力運(yùn)動(dòng)(電動(dòng)跑步機(jī)，20 m/min，60 min/d，4周)分別增加比目魚肌和跖肌SIRT3蛋白49%和41%的表達(dá)，4周自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)增加跖肌及三頭肌SIRT3表達(dá)的66%和95%，但上述的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)NAMPT表達(dá)都沒有影響；姿勢(shì)性收縮對(duì)于維持姿勢(shì)肌高水平的SIRT3更為有利。

Gurd等[30]研究了慢性電刺激對(duì)大鼠骨骼肌線粒體生物合成與SIRT1活性的關(guān)系，刺激強(qiáng)度(1周，12 Hz，50 ms)使骨骼肌單位蛋白含的SIRT1活性顯著上調(diào)，且與線粒體生物合成正相關(guān)。隨后，他們又研究了 6周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(High-intensity interval training ，HIT)(approximately 1 h of 40 min intervals，VO2max=90%，2 min rest，3 d/周)對(duì)人股外側(cè)肌SIRT1活性的影響，訓(xùn)練后4 d得到了相似的結(jié)果[31]。他們認(rèn)為，雖然HIT強(qiáng)度大、單次訓(xùn)練時(shí)間及周期短，但無(wú)論是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還是健康促進(jìn)作用，與傳統(tǒng)的耐力訓(xùn)練相比，HIT都是較為實(shí)效的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練策略。Little等人[32]也通過低量、更高強(qiáng)度HIT實(shí)現(xiàn)了用傳統(tǒng)耐力訓(xùn)練誘導(dǎo)的骨骼肌代謝適應(yīng)性變化，與 Gurd 實(shí)驗(yàn)室研究一致，SIRT1活性增加是決定HIT是否打破原有SpSH的關(guān)鍵。因此，SIRTs有可能為運(yùn)動(dòng)方式和強(qiáng)度的選擇提供一定理論支持。

4 體育運(yùn)動(dòng)抗衰老效應(yīng)與SIRTs的關(guān)系

酵母衰老引起Sir2水平下降[33]，動(dòng)物或人體的衰老也會(huì)引起SIRTs水平下降。OT維持SIRTs，ET提高SIRTs。無(wú)論是OT還是ET，都會(huì)對(duì)衰老產(chǎn)生抵抗作用。

耐力運(yùn)動(dòng)可以抗衰老[3-4]。長(zhǎng)期缺乏運(yùn)動(dòng)及衰老過程導(dǎo)致胰島素敏感性下降、線粒體功能紊亂、DNA氧化損傷。Lanza等[4]將研究對(duì)象分為不運(yùn)動(dòng)的青年組(18～30歲)、耐力運(yùn)動(dòng)青年組(18～30歲)和老年組(59～76歲)，分別研究了久坐與耐力訓(xùn)練的差異。研究發(fā)現(xiàn)，衰老引起久坐SIRT3表達(dá)下降，但耐力訓(xùn)練都可以引起青年人和老年人的SIRT3表達(dá)升高，進(jìn)而提高骨骼肌胰島素敏感性和線粒體功能。Palacios等[34]研究也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增加小鼠骨骼肌SIRT3表達(dá)。他們揭示耐力訓(xùn)練至少可以通過提高線粒體SIRT3的表達(dá)延緩衰老。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練抗衰老效應(yīng)也與SIRT1相關(guān)[3]。Pauli等人[35]研究了急性運(yùn)動(dòng)(1.5 h游泳)對(duì)衰老相關(guān)的胰島素抵抗影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)急性運(yùn)動(dòng)降低骨骼肌c-Jun氨基末端激酶磷酸化水平和酪氨酸磷酸酶-1B表達(dá)，同時(shí)也增加胰島素受體磷酸化水平，這一過程依賴 SIRT1表達(dá)。衰老產(chǎn)生的氧化應(yīng)激導(dǎo)致大鼠心肌和脂肪細(xì)胞氧化損傷，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過增加SIRT1活性抵御衰老引起的心肌細(xì)胞MnSOD、過氧化物酶和GADD45a等抗氧化酶表達(dá)下降[3]。

脂聯(lián)素是一種抗糖尿病的脂肪因子，通過與骨骼肌上的脂聯(lián)素受體結(jié)合調(diào)節(jié)骨骼肌的胰島素敏感性，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能上調(diào)脂聯(lián)素及其受體表達(dá)[36-37]。Iwabu等[38]研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1是脂聯(lián)素信號(hào)途徑的下游，脂聯(lián)素上調(diào)骨骼肌線粒體功能、數(shù)目和氧化應(yīng)激脫毒性酶都依賴SIRT1表達(dá)。

NAD+是SIRT1催化活性底物，細(xì)胞內(nèi)NAD+含量高表征 SIRT1高活性，而尼克酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide phosphoribosyltransferase， NAMPT)是NAD+生物合成的限速酶，NAMPT表達(dá)豐度和 SIRTs活性成正相關(guān)。由于在體檢測(cè)NAD+較難實(shí)現(xiàn)，因此，也有學(xué)者檢測(cè) NAMPT表達(dá)，間接反映骨骼肌細(xì)胞內(nèi)NAD+水平。Costford等[25]通過橫斷面分析法同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，NAMPT跟骨骼肌線粒體數(shù)目(R(2)= 0.28，P<0.01)、最大攝氧量(R(2)=0.63，P<0.0001)、ATP最大合成(R(2)=0.37，P=0.002)密切相關(guān)，運(yùn)動(dòng)員骨骼肌中NAMPT蛋白含量比普通人、肥胖者、糖尿病患者高(P<0.05)。3周耐力訓(xùn)練可以提高久坐者骨骼肌中的NAMPT蛋白含量的1.27倍，Koltai等人[39]的工作也同樣證實(shí)了經(jīng)常性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能上調(diào)SIRT1的活性。因此，體育運(yùn)動(dòng)抗衰老效應(yīng)可能通過SIRTs實(shí)現(xiàn)的。

5 運(yùn)動(dòng)性免疫抑制與SIRTs的關(guān)系

長(zhǎng)久以來(lái)，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)家研究運(yùn)動(dòng)應(yīng)激對(duì)免疫功能影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，適度訓(xùn)練(moderate exercise training，MET)能有效地調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)對(duì)病毒、細(xì)菌、腫瘤細(xì)胞和自身免疫的應(yīng)答，而劇烈訓(xùn)練(strenuous exercise，SE)將引起過度應(yīng)激效應(yīng)，并且通過交感神經(jīng)或糖皮質(zhì)激素等對(duì)免疫功能有抑制效應(yīng)[40]。

Marfe等[41]研究了馬拉松對(duì)業(yè)余跑步者外周淋巴細(xì)胞的影響，研究發(fā)現(xiàn) SE能上調(diào)多種抗氧化蛋白基因及應(yīng)激調(diào)控因子的表達(dá)，如 SIRT1、熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)和FOXO3a；但也下調(diào)了SIRT3和SIRT4的表達(dá)。Ferrer等人[42]也研究了最大吸氧量的75%～80%的強(qiáng)度游泳1 h對(duì)人免疫細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn) SE后中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的抗氧化酶活性及抗凋亡蛋白表達(dá)顯著下降，同時(shí)研究也發(fā)現(xiàn)SIRT3表達(dá)下調(diào)。這些研究表明，SE引起的免疫內(nèi)穩(wěn)態(tài)打破可能跟SIRT3更為相關(guān)。

體外實(shí)驗(yàn)表明，糖皮質(zhì)激素能提高骨骼肌細(xì)胞內(nèi)蛋白的乙酰化水平，即降低了細(xì)胞的去乙?；富钚訹43]，而SE干擾了免疫系統(tǒng)SIRTs活性是否與SE相關(guān)的糖皮質(zhì)激素水平升高有關(guān)還需深入研究。

白藜蘆醇(resveratrol，RES)是SIRTs激活劑。劉艷等[44]研究了RES對(duì)急性耐力訓(xùn)練小鼠紅細(xì)胞的抗氧化能力和免疫功能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，RES具有保護(hù)耐力訓(xùn)練小鼠紅細(xì)胞的形態(tài)和功能的作用，SIRTs也可能介導(dǎo)這一過程。

6 體育運(yùn)動(dòng)維持腦穩(wěn)態(tài)(brain homeostasis，BH)與SIRT1的關(guān)系

BH對(duì)代謝速率和功率輸出的協(xié)調(diào)能力以及對(duì)骨骼肌纖維募集狀況的調(diào)節(jié)能力是影響運(yùn)動(dòng)成績(jī)的重要因素。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，體育運(yùn)動(dòng)能提高腦神經(jīng)的突觸可塑性和認(rèn)知功能[45]。Gomez-Pinilla等[46]比較了運(yùn)動(dòng)和補(bǔ)充二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)對(duì)大鼠下丘腦和海馬SIRT1表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與補(bǔ)充DHA相似，14 d的自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)(voluntary wheel running activity)能上調(diào)下丘腦和海馬SIRT1表達(dá)，從而提高大腦的突觸可塑性和認(rèn)知功能。這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練除了通過SIRTs提高骨骼肌代謝機(jī)能外，同時(shí)也提升了BH的品質(zhì)。

7 多酚類物質(zhì)抗疲勞效應(yīng)及與SIRTs的關(guān)系

RES、槲皮素、原花青素等多酚類物質(zhì)都可以提高 SIRTs的活性。Murase等[47]發(fā)現(xiàn)，快速老化小鼠(senescence-accelerated prone mice，SAMP1)的耐力會(huì)在12個(gè)星期之內(nèi)顯著降低，但同時(shí)補(bǔ)充RES的SAMP1的耐力則得以保持；SIRT1的特異性激活物SRT1720也可以提高小鼠耐力水平[48]。

PGC-1a在運(yùn)動(dòng)引起的骨骼肌代謝適應(yīng)中具有重要作用。SIRT1介導(dǎo)了PGC-1誘導(dǎo)的代謝適應(yīng)[49]。在運(yùn)動(dòng)或能量耗竭狀態(tài)下，激活的PGC-1a誘導(dǎo)線粒體生物合成以及促進(jìn)肌纖維類型從快肌向慢肌轉(zhuǎn)化[50]，這一過程可以通過補(bǔ)充RES得以實(shí)現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，RES可以激活SIRT1，后者導(dǎo)致了PGC-1a乙?；较陆?，增加了PGC-1a轉(zhuǎn)錄效率[51]。

大鼠喂食7 d的槲皮素(25 mg/kg)也能提高小鼠比目魚肌及腦的SIRT1、PGC-1a表達(dá)，同時(shí)促進(jìn)線粒體生物合成；與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組小鼠最大耐力(maximal endurance capacity)和自愿轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)能力也得到了提高[52]。Nieman等[53]進(jìn)一步研究了槲皮素對(duì)人的抗疲勞效應(yīng)，成年男性(N=26，年齡(20.2±0.4)歲，VO2max(46.3±1.2) mL·kg-1·min-1)補(bǔ)充2周槲皮素(1 000 mg/d)顯著提高12 min跑臺(tái)試驗(yàn)成績(jī)。他們的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與小鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，槲皮素也能通過增加人類骨骼肌的SIRT1表達(dá)，從而增加PGC-1a轉(zhuǎn)錄活性，后者促進(jìn)了肌酸合成酶、細(xì)胞色素C氧化酶、mtDNA合成。

Venderley等[54]在一項(xiàng)國(guó)家運(yùn)動(dòng)員健康研究中調(diào)查了9 242名跑步運(yùn)動(dòng)員，發(fā)現(xiàn)3.8%為素食者，其中289人為奶素食者，62人為嚴(yán)格素食者。其中包括6次鐵人3項(xiàng)冠軍大衛(wèi)斯科特、健美冠軍安德烈亞斯、法國(guó)奧林匹克花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員蘇里亞、保持20項(xiàng)世界紀(jì)錄長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員帕夫魯米等都是嚴(yán)格素食者。這說(shuō)明素食這種飲食方式非但沒有導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員營(yíng)養(yǎng)不平衡，反而有可能提升運(yùn)動(dòng)員SpSH品質(zhì)。由于素食者每天攝入比雜食者更多的蔬菜、水果等植物，而人類攝取的多酚類物質(zhì)多來(lái)源于茶葉、蔬菜和水果等植物，上述討論的RES、槲皮素、原花青素等多酚類物質(zhì)就大多提取自葡萄籽、石榴、花生紅衣中。因此，素食者較之雜食者攝入的多酚類更多。

多酚類物質(zhì)可以提高細(xì)胞的去乙?；窼IRTs活性水平[55]，這也表示素食者可能具有更高活性水平的SIRTs，即更高品質(zhì)的SpSH，但需要通過檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員機(jī)體SIRTs活性來(lái)證實(shí)。由于肌肉活檢對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練帶來(lái)不便，而NAD+可以穿梭細(xì)胞膜，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)員血液及尿液進(jìn)行核磁共振測(cè)試或高效液相分析，通過檢測(cè)NAD+水平，間接反映SIRTs活性水平；通過化學(xué)發(fā)光特異性抗體的酶聯(lián)免疫法也可以直接檢測(cè)血細(xì)胞內(nèi)SIRTs活性，從而綜合反映機(jī)體SIRTs活性水平。

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Functions of sirtuins and their applications in sports science

LI Fang-hui1，CAO Wei1，ZHAO Jun1，2，LIU Cheng-yi1，HAO Xuan-ming1
（1.Laboratory of Laser Sports Medicine and Research Center of National Constitution and Health，South China Normal University，Guangzhou 510006，China；2.Department of Physical Education，Jinan University，Guangzhou 510630，China）

Sirtuins (SIRTs) are nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) dependent deacetylases. Besides realizing epigenetic modification on genes via the deacetylation of lysine residues in chromatin histones, SIRT1 can regulate the activity of several critical transcription regulating factors and cofactors. Physiological processes mediated by SIRTs include oxidative stress response control, energy homeostasis control and exercise metabolism adaptation. Physical exercises preventing metabolic diseases or delaying aging may be closely related to SIRTs activity. Various ways of sports training and supplementing SIRTs activating small molecule active substances can enhance the SIRTs activity of such organs as skeletal muscle, fat, cardiac muscle and brain, and boost the fatigue resistance and energy metabolism adaptation capacities of the body. SIRTs may be potential biomarkers that characterize functional homeostasis.

sports biochemistry；sirtuin；sports training；functional homeostasis；overview

G804.7

A

1006-7116(2011)06-0138-07

2011-01-07

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(60878061)；廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(9151063101000059)。

李方暉(1983-)，男，博士研究生，研究方向：內(nèi)穩(wěn)態(tài)理論和光生物調(diào)節(jié)作用。通訊作者：劉承宜教授。