有氧運動對骨骼肌IGF-1基因的表達影響

□常家潤董秀娟（.南京師范大學　江蘇南京0000；.云南師范大學　云南　昆明650000）

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有氧運動對骨骼肌IGF-1基因的表達影響

□常家潤1董秀娟2（1.南京師范大學江蘇南京210000；2.云南師范大學云南昆明650000）

摘要：運動能夠改善人和動物的身體素質已被證實，而IGF-1在運動誘導的骨骼肌中的表現(xiàn)目前觀點各異。為探討有氧運動對骨骼肌IGF-1基因表達的影響，本文通過前人研究通過文獻資料法闡述,以便深入理解骨骼肌內部的工作原理,為客觀指導運動訓練提供依據(jù).綜述有氧運動對骨骼肌中胰島素生長因子(IGF-1)的表達變化研究，從而得出有氧運動能夠提高IGF-1水平，而IGF-1能夠促進運動中骨骼肌的修復及增生肥大，促進肌肉對運動應激的適應，保證運動的持續(xù)時間和質量。但運動對骨骼肌中IGF-1的具體修復理論還有待進一步研究。

關鍵詞：有氧運動骨骼肌IGF-1基因表達

1、有氧運動對骨骼肌的作用

有氧運動是指人體在氧氣充分供應的情況下進行的體育鍛。主要運動有步行、快走、慢跑、競走、滑冰、長距離游泳、騎自行車、打太極拳、跳健身舞等。其目的是增強心肺耐力。有氧運動的方式不同對人的身體影響也不同，規(guī)律的有氧運動能夠減少心血管等相關疾病。

有氧運動練習可致骨骼中紅肌纖維的增多、加強和提高收縮力等。骨骼肌的結構和功能特點對機體整體功能代謝的穩(wěn)定產生重要影響，邱守濤等通過8周的不同強度耐力訓練研究中發(fā)現(xiàn)，該訓練均可緩解SAMP6小鼠自噬降解障礙以維持肌細胞正常生理功能，中等強度的耐力運動（有氧運動）對SAMP6小鼠骨骼肌自噬水平的激活最好，有氧運動對小鼠骨骼肌質量的提高及代謝的增加提供有利幫助，對于IGF-1骨骼肌基因是否發(fā)生變化，還有待進一步了解。

2、IGF-1基因在骨骼肌中的作用

2.1、IGF-1概述

IGF-1（胰島素樣生長因子-1）在1957年被Salmon和Daugha -day首先報道，它是人體內重要的細胞因子，由70個氨基酸3個二硫鍵連接而成的單鏈堿性蛋白是從人血清中分離出來。IGF-1通過自己的受體和胰島素受體發(fā)揮生物學效應。它是一種營養(yǎng)因子,介導生長激素,調節(jié)細胞生長和代謝。機體許多組織細胞均能自分泌和旁分泌IGF-1，它在生長激素的協(xié)同作用下，使多種細胞增值在體外培養(yǎng)中，促進了蛋白質和DNA合成。IGF-1由肝臟合成，在血液循環(huán)中能夠通過血腦屏障。IGF-I共有IGF-I，IGF-I Eb，IGF-I Ec三種亞型，運動引起的肌纖維適直性變化具有高度的特異性。通過文獻綜述發(fā)現(xiàn)有氧運動對骨骼肌的增生和肥大具有重要影響，對運動損傷的修復機制進行了充分研究，為以后的運動損傷和康復訓練提供理論和實驗基礎。

2.2、骨骼肌中的IGF-I

近年來研究發(fā)現(xiàn)在肌肉組織里也能合成和分泌IGF-I。當運動強度超過肌肉負荷后，肌肉中的IGF-I增加，這可能與運動訓練后的肌纖維肥大有關。還有研究報道了Akt磷酸化表達水平的增加是通過IGF-I誘導的，也是由于IGF-I在介導的骨骼肌纖維肥大中發(fā)揮了重要作用。Lai等對成體骨骼肌中的Akt進行基因轉染使其持續(xù)表達，2到3周后發(fā)現(xiàn)了骨骼肌纖維的橫斷面積增加了近兩倍體積也增厚，由此可見IGF-I在Akt被激活的情況下使肌肉肥大.Musaro等通過培養(yǎng)大鼠肌細胞L6MLC／IGF-1，發(fā)現(xiàn)IGF-I促進骨骼肌肥大是通過增強骨骼肌內鈣調信號通路激活GATA-2 和NF-AT。因此，IGF-I是一種關鍵因子介導肌肉蛋白質合成。IGF-I利用多種信號通道對衛(wèi)星細胞池進行調節(jié)的，增強了骨骼肌內鈣調信號通路，促進了骨骼肌的肥大。

2.3、有氧運動中IGF-I對骨骼肌的影響

根據(jù)以往研究，運動與IGF-I的關系多集中在運動后循環(huán)IGF-I的調節(jié)，循環(huán)IGF-I的表達多與身體能力、健康狀況有關。IGF-I在肌肉組織和循環(huán)在運動后的表達具有顯著差異．Yah等在大鼠離心收縮后4天，發(fā)現(xiàn)IGF-I的免疫活性在白肌纖維中明顯增加。Adams等切除垂體排除GH的作用機制，切斷腓肌和比目魚肌使跖肌的負荷加大，發(fā)現(xiàn)12h后IGF-I多肽開始升高，48 h后IGF-I mRNA升高，由此推斷骨骼肌中IGF-I在運動后的增加不是有GH調控，可能造成的直接作用是通過機械負荷導致的。骨骼肌中除了肌纖維外還有血管、基膜等結締組織，因此在肌肉均漿液中測得的IGF-I不能確定是來自肌纖維的合成，或是肌肉集聚循環(huán)還是由肌肉中其他組織細胞合成的。肌肉組織內的IGF-I mRNA升高是通過運動后的應激行為作用的。

3、有氧運動對骨骼肌IGF-I基因信號傳導

研究證實，骨骼肌蛋白質合成的最主要的原因是IGF-1對骨骼肌肥大的促進作用，雖然IGF-1只是與鈣離子通道發(fā)生協(xié)同效應，但在這一過程中，鈣調信號通路并非占據(jù)主導地位。Rommel等在培養(yǎng)C2C12肌細胞中用IGF-I、A23187、LY294002、雷帕霉素、CsA、PD98059等藥物來激活或抑制IGF-I的相關信號通路后，發(fā)現(xiàn)骨骼肌肥大的過程中是IGF-I起到了促進作用，同時IGF-I促進肌肉肥大主要是通過Akt介導的信號通路來完成，是Akt介導的PI3K／Ak∥mT0R和PI3K／Akt／GSK3通路發(fā)揮作用。

Kim等運用動物在中等強度長期耐力運動中探討了骨骼肌信號傳導通路在不同組分對基因表達的影響，結果發(fā)現(xiàn)胰島素受體mRNA水平升高，同時胰島素受體底物(IllS)-1和MAPK的mRNA也顯著升高．然而在體外IGF-I時也能夠影響到骨骼肌PI3K蛋白、Akt和mTOR的活性，提示IGF-I促進了整個PI3K／Ak mT0R通路。因而，影響骨骼肌內的蛋白合成則有可能是通過運動后介導Akt來影響roTOR信號完成的。

4、結論

長期系統(tǒng)有規(guī)律的有氧運動可以減少心血管疾病的風險，增強肌肉的質量和減少肌力的下降而且這比藥物保健品等效果好的多。然而，有氧運動在對心血管的作用機制仍不明確，由于受倫理道德實驗技術等原因的限制我們只能在嚙齒類動物研究上對肌肉類型和肌纖維類型的分類，還不能直接作用于人的實驗研究，我們只能通過基因芯片對運動后的動物的骨骼肌進行篩選，其工作量較大，但最終我們找出很多對骨骼肌有利的基因，如IGF-I基因。

本文的綜述結果，IGF-I基因也在肌肉組織中分泌，隨著運動量的增強，時間的增加IGF-I基因也會增高，IGF-I在肌肉中主要充當骨骼肌修復及增生肥大，促進肌肉對運動應激的適應性作用，同時應IGF-I在肌肉中的循環(huán)與其它循環(huán)有差異，它不需要GH基因的調控?？赡苁菣C械負荷對骨骼肌的直接作用所致，而有氧運動（中等強度）下IGF-I分泌最多。所以，有氧運動增強骨骼肌中IGF-1基因的表達。

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