Bcl-2蛋白家族與肌肉運動

■文/王一蓉

Bcl-2蛋白家族與肌肉運動

■文/王一蓉

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

關(guān)鍵詞Bcl-2家族蛋白運動細胞凋亡

細胞凋亡是細胞的程序性死亡，需要啟動細胞內(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家族成員是在細胞凋亡過程中起重要作用的一類蛋白質(zhì)，也是目前運動與細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細胞淋巴瘤基因-2（Bcelllymphomagene-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（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，保護細胞，使之不進入凋亡程序。根據(jù)Bcl-2蛋白家族在細胞凋亡中的作用，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、運動與骨骼肌細胞Bcl-2蛋白家族

骨骼肌細胞凋亡與一般的細胞凋亡形態(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，骨骼肌細胞凋亡顯著高于有訓(xùn)練組，肌纖維Bcl-2含量減少，提示運動導(dǎo)致骨骼肌細胞Bcl-2含量下降，抑凋亡基因的保護作用減少，骨骼肌細胞凋亡加速。運動量和運動強度是影響骨骼肌細胞凋亡程度的因素。運動疲勞的大鼠，肌細胞Ca2+增加，凋亡的肌細胞增多。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%。說明小強度的有氧運動改善細胞內(nèi)的氧化平衡，可以增加骨骼肌線粒體DNA的合成，這可能是有氧運動提高機體耐力的機制之一。大鼠腓腸肌缺血再灌注4小時后即有散在的肌細胞陽性表達Bax，預(yù)示凋亡的肌細胞出現(xiàn)，24h后Bax陽性表達的肌細胞最多，48h后轉(zhuǎn)為正常。

細胞凋亡參與延遲性肌肉酸痛，與肌細胞中泛肽含量有關(guān)。泛肽是一含76個氨基酸的多肽，控制與細胞凋亡相關(guān)的重要蛋白P53等的合成與分解。正常骨骼肌細胞泛肽含量較低，運動后可高出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)細胞凋亡。骨骼肌細胞中，Ca2+也可增加誘導(dǎo)細胞凋亡。

三、運動與心肌細胞Bcl-2蛋白家族

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

牽張心肌細胞可激活P 53，從而引起B(yǎng)cl-2/Bax比率下降，導(dǎo)致細胞凋亡。運動中，心腔血液充盈增加，心輸出量加大，心肌細胞受到的牽張加劇，心肌組織相對平時缺血、缺氧。有研究表明，心肌組織短暫的缺血、缺氧不引起細胞凋亡，而運動后的恢復(fù)期，血、氧供應(yīng)充足，卻引起細胞凋亡。楊勝利等觀察到，體外培養(yǎng)的心肌細胞缺氧/復(fù)氧后，部分心肌細胞凋亡；缺氧24h以后復(fù)氧，心肌細胞凋亡增加。曾志勇等對貓心肌細胞凋亡的研究表明，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、運動與淋巴細胞Bcl-2蛋白家族

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

運動后單核細胞和中性粒細胞數(shù)量增加，噬酸性粒細胞、噬堿性粒細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞數(shù)

量不變，自然殺傷細胞（NK）減少。對淋巴細胞用TUNEL法染色，并用流式細胞儀計量，竭力運動后即刻淋巴細胞有63%出現(xiàn)細胞凋亡，運動后24h有86.2%出現(xiàn)凋亡。運動還引起血淋巴細胞Ca2+增加。青年男子肌肉離心運動后，淋巴細胞和單核細胞活性呈下降趨勢。85%最大吸氧量跑30min，淋巴細胞的自發(fā)性損害與運動前比較,有輕微的染色體損傷。對10名女足運動員訓(xùn)練前后血細胞凋亡的調(diào)查表明，訓(xùn)練后血細胞凋亡率提高22%。Bcl-2基因蛋白表達由訓(xùn)練前的9.9260上升到10.4320。

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（作者單位：湖南體育職業(yè)學(xué)院社會體育系）