Bcl—2蛋白家族與肌肉運(yùn)動(dòng)

摘 要 Bcl-2蛋白家族根據(jù)其在細(xì)胞凋亡中的作用，分為抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。在骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞內(nèi)，Bcl-2家族成員之間形成二聚體，調(diào)節(jié)細(xì)胞是否進(jìn)入凋亡程序。不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對骨骼肌、心肌和淋巴細(xì)胞凋亡的影響不盡相同。

關(guān)鍵詞 Bcl-2家族蛋白 運(yùn)動(dòng) 細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的程序性死亡，需要啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的特殊基因，轉(zhuǎn)錄及合成特殊的蛋白質(zhì)，這些特殊基因產(chǎn)物主要包括Bcl-2蛋白家族、Caspase家族成員、IGF家族成員、具有抑癌功能的“死亡基因”Fas-FasL系統(tǒng)等。其中，Bcl-2家族成員是在細(xì)胞凋亡過程中起重要作用的一類蛋白質(zhì)，也是目前運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞凋亡研究中研究最多的蛋白質(zhì)。

一、Bcl-2蛋白家族簡介

Bcl-2即B細(xì)胞淋巴瘤基因-2（B cell lymphoma gene-2） 的縮寫，最早由Tsujimoto （1985年）從伴有14、18染色體易位的淋巴瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。Bcl-2是目前發(fā)現(xiàn)的與凋亡關(guān)系密切的原癌基因之一，能夠編碼Bcl-2€%Z（26KD）和Bcl-2€%[（22KD）兩種蛋白質(zhì)，是膜的整合蛋白，主要存在于線粒體外膜、核膜及部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。Bcl-2的功能相當(dāng)于線蟲中的ced-9，保護(hù)細(xì)胞，使之不進(jìn)入凋亡程序。根據(jù)Bcl-2蛋白家族在細(xì)胞凋亡中的作用，分為抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。已在哺乳動(dòng)物發(fā)現(xiàn)的抑凋亡蛋白有A1、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-xL、Boo、Mcl-1、NR-13等7種；在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的有BHRF-1、E1B19K、Ks-Bcl-2、LMW5-HL、ORF16等5種，Ced-9是在線蟲中發(fā)現(xiàn)的。已在哺乳動(dòng)物發(fā)現(xiàn)的促凋亡蛋白有Bad、Bak、Bax、Bcl-rambo、Bcl-xS、Bid、Bik、Bim、Blk、BNIP3、Bok、Hrk、Nip3等13種，線蟲中發(fā)現(xiàn)Egl-1。

二、運(yùn)動(dòng)與骨骼肌細(xì)胞Bcl-2蛋白家族

骨骼肌細(xì)胞凋亡與一般的細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)特征相似。未經(jīng)訓(xùn)練的大鼠，一夜輪形籠自發(fā)跑步后，骨骼肌細(xì)胞凋亡顯著高于有訓(xùn)練組，肌纖維Bcl-2含量減少，提示運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞Bcl-2含量下降，抑凋亡基因的保護(hù)作用減少，骨骼肌細(xì)胞凋亡加速。運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是影響骨骼肌細(xì)胞凋亡程度的因素。運(yùn)動(dòng)疲勞的大鼠，肌細(xì)胞Ca2+增加，凋亡的肌細(xì)胞增多。每天60min游泳訓(xùn)練的大鼠，連續(xù)3d后，骨骼肌線粒體DNA增加57%，7天后，骨骼肌線粒體DNA增加42%，12d后，骨骼肌線粒體DNA不再增加，但注射氧化型谷胱甘肽并游泳12d的大鼠，骨骼肌線粒體DNA仍增加26%。說明小強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)改善細(xì)胞內(nèi)的氧化平衡，可以增加骨骼肌線粒體DNA的合成，這可能是有氧運(yùn)動(dòng)提高機(jī)體耐力的機(jī)制之一。大鼠腓腸肌缺血再灌注4小時(shí)后即有散在的肌細(xì)胞陽性表達(dá)Bax，預(yù)示凋亡的肌細(xì)胞出現(xiàn)，24h后Bax陽性表達(dá)的肌細(xì)胞最多，48h后轉(zhuǎn)為正常。

細(xì)胞凋亡參與延遲性肌肉酸痛，與肌細(xì)胞中泛肽含量有關(guān)。泛肽是一含76個(gè)氨基酸的多肽，控制與細(xì)胞凋亡相關(guān)的重要蛋白P53等的合成與分解。正常骨骼肌細(xì)胞泛肽含量較低，運(yùn)動(dòng)后可高出2倍。延遲性肌肉酸痛是一可以逆轉(zhuǎn)的過程，而細(xì)胞凋亡不可逆轉(zhuǎn)，提示劇烈的肌肉延遲性酸痛可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。骨骼肌細(xì)胞中，Ca2+也可增加誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

三、運(yùn)動(dòng)與心肌細(xì)胞Bcl-2蛋白家族

金其貫等的研究表明，運(yùn)動(dòng)是引起心肌細(xì)胞凋亡的重要因素。大鼠不運(yùn)動(dòng)組的心肌組織未見凋亡細(xì)胞，每天1h運(yùn)動(dòng)組12.5%的心肌組織出現(xiàn)凋亡細(xì)胞，過度運(yùn)動(dòng)組66.7%的大鼠心肌組織出現(xiàn)細(xì)胞凋亡。對照組、1h運(yùn)動(dòng)組和過度運(yùn)動(dòng)組Bcl-2均表達(dá)，而過度運(yùn)動(dòng)組Bcl-2的表達(dá)顯著低于1h運(yùn)動(dòng)組，幾乎與對照組相等。Bcl-2的低表達(dá)和細(xì)胞凋亡的高出現(xiàn)，提示長期不運(yùn)動(dòng)和長期過度運(yùn)動(dòng)，對心臟的影響都將是負(fù)面的。而長期過度運(yùn)動(dòng)，心肌組織細(xì)胞凋亡增加，可能是早期運(yùn)動(dòng)性心肌損傷的機(jī)制之一。

牽張心肌細(xì)胞可激活P53，從而引起B(yǎng)cl-2/Bax比率下降，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。運(yùn)動(dòng)中，心腔血液充盈增加，心輸出量加大，心肌細(xì)胞受到的牽張加劇，心肌組織相對平時(shí)缺血、缺氧。有研究表明，心肌組織短暫的缺血、缺氧不引起細(xì)胞凋亡，而運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期，血、氧供應(yīng)充足，卻引起細(xì)胞凋亡。楊勝利等觀察到，體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧后，部分心肌細(xì)胞凋亡；缺氧24h以后復(fù)氧，心肌細(xì)胞凋亡增加。曾志勇等對貓心肌細(xì)胞凋亡的研究表明，心肌無論怎樣預(yù)處理，缺血60min后再灌注90min，均有凋亡發(fā)生，而在此之前只檢測到壞死。

四、運(yùn)動(dòng)與淋巴細(xì)胞Bcl-2蛋白家族

淋巴組織和淋巴細(xì)胞是研究細(xì)胞凋亡的傳統(tǒng)材料。力竭運(yùn)動(dòng)和中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的大鼠胸腺細(xì)胞均出現(xiàn)凋亡，但Hoffman-Goetz觀察到大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后2h的雌性大鼠，胸腺細(xì)胞凋亡的百分比值比輕微運(yùn)動(dòng)大鼠的低。提示大鼠胸腺細(xì)胞凋亡可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，且主要發(fā)生在運(yùn)動(dòng)后即刻或者更短一段時(shí)間。強(qiáng)度愈大，凋亡的細(xì)胞愈多愈快；時(shí)間稍長，要凋亡的細(xì)胞已經(jīng)凋亡，而健康細(xì)胞的凋亡尚未發(fā)生，因而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的大鼠胸腺細(xì)胞數(shù)量減少。

運(yùn)動(dòng)后單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量增加，噬酸性粒細(xì)胞、噬堿性粒細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞數(shù)量不變，自然殺傷細(xì)胞（NK）減少。對淋巴細(xì)胞用TUNEL法染色，并用流式細(xì)胞儀計(jì)量，竭力運(yùn)動(dòng)后即刻淋巴細(xì)胞有63%出現(xiàn)細(xì)胞凋亡，運(yùn)動(dòng)后24h有86.2%出現(xiàn)凋亡。運(yùn)動(dòng)還引起血淋巴細(xì)胞Ca2+增加。青年男子肌肉離心運(yùn)動(dòng)后，淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞活性呈下降趨勢。85%最大吸氧量跑30min，淋巴細(xì)胞的自發(fā)性損害與運(yùn)動(dòng)前比較，有輕微的染色體損傷。對10名女足運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練前后血細(xì)胞凋亡的調(diào)查表明，訓(xùn)練后血細(xì)胞凋亡率提高 22%。Bcl-2基因蛋白表達(dá)由訓(xùn)練前的9.9260上升到10.4320。

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