MG53介導(dǎo)的膜修復(fù)在運動性骨骼肌損傷中的應(yīng)用

摘 要 運動性骨骼肌損傷（Exercise-induced muscle damage，EIMD）是指運動應(yīng)激引起的骨骼肌結(jié)構(gòu)和機(jī)能的損害，這是由于離心收縮會拉長肌肉，更容易引起肌纖維超微結(jié)構(gòu)以及收縮蛋白代謝的變化。MG53是細(xì)胞膜修復(fù)的重要蛋白，正常存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，一般情況下以單體形式存在，當(dāng)肌纖維受損時，能迅速修復(fù)細(xì)胞膜。目前，對MG53研究顯示：肌肉損傷后，MG53在灌流液中的峰值出現(xiàn)在損傷后的早期幾分鐘內(nèi)，因而MG53有可能為運動性骨骼肌損傷早期診斷提供可能性。

關(guān)鍵詞 運動性骨骼肌損傷 MG53蛋白

一、MG53介導(dǎo)的膜損傷修復(fù)

（一）MG53蛋白的結(jié)構(gòu)

TRIM家族蛋白是一系列細(xì)胞內(nèi)重要蛋白，它們參與細(xì)胞凋亡[1]、腫瘤形成、細(xì)胞周期調(diào)控、和阻止HIV感染等細(xì)胞內(nèi)重要生化過程。TRIM家族蛋白也叫RBCC家族蛋白，它的氨基端三重基序是三個鋅指結(jié)合結(jié)構(gòu)域（tripartite motif），包括一個RING finger、一個或兩個B-box motif及一個卷曲螺旋（coiled-coil）結(jié)構(gòu)域[3]。最新研究發(fā)現(xiàn)了一個TRIM家族的新成員TRIM-72，它僅在骨骼肌和心肌中特異性表達(dá)。目前，對TRIM72蛋白的研究主要集中在探索TRIM72蛋白在心肌、骨骼肌等組織中的功能。人源TRIM72蛋白共有477個氨基酸，分子量為53kD，因最初在骨骼肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)所以也叫做mitsugumin 53（MG53）[2]。

（二）MG53的分布及釋放

MG53與其它已知的TRIM蛋白不同，它能定位到細(xì)胞內(nèi)囊泡和肌纖維膜。最近研究表明：在人體骨骼肌對照樣品中，MG53顯示了可變的肌膜和/或細(xì)胞質(zhì)免疫標(biāo)記。細(xì)胞影像分析顯示MG53正常存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，雖無跨膜片段，但它與細(xì)胞內(nèi)囊泡及肌細(xì)胞膜緊密相聯(lián)，一般情況下以單體形式存在。當(dāng)肌纖維膜受機(jī)械、電流、化學(xué)或代謝因素等損傷刺激后，細(xì)胞內(nèi)形成氧化環(huán)境，MG53遂形成多聚體并向損傷部位迅速、大量轉(zhuǎn)位。見圖2[3]。肌膜損傷后，MG53發(fā)揮快速修復(fù)作用，但作為分子量只有53kD的細(xì)胞漿可溶性蛋白，它在肌膜損傷后迅速從肌細(xì)胞滲透到細(xì)胞外液而出現(xiàn)在血液中，并在24小時恢復(fù)到損傷前水平。在心臟損傷模型的灌流液中，MG53出現(xiàn)和達(dá)到峰值的時間遠(yuǎn)早于肌紅蛋白、肌鈣蛋白和肌酸激酶，在幾分鐘內(nèi)達(dá)到峰值，其后迅速恢復(fù)。后三種蛋白在肌肉損傷后于血液中升高的時間分別為1-3小時、3-6小時及6小時，峰值分別在6-7小時、10-48小時及24-48小時。

（三）MG53介導(dǎo)的膜損傷修復(fù)機(jī)制

MG53的關(guān)鍵作用是驅(qū)動受損肌細(xì)胞膜的快速修復(fù)，在肌膜受損時細(xì)胞外的氧進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)形成一個氧化環(huán)境，MG53可作為細(xì)胞內(nèi)的氧化感受器啟動膜修復(fù)。MG53先形成聚合體，與dysferlin蛋白和細(xì)胞質(zhì)膜微囊蛋白Caveolin-3協(xié)同作用形成復(fù)合物將修復(fù)囊泡募集起來，并通過“胞外分泌”輸送到損傷部位“成核”。在細(xì)胞Ca2+信號的作用下與肌膜融合形成膜“創(chuàng)口貼”。一般情況下囊泡與囊泡或肌膜的融合需要細(xì)胞外Ca2+的進(jìn)入[4]，但MG53介導(dǎo)的囊泡轉(zhuǎn)位是Ca2+非依賴性的，它為膜損傷后膽固醇暴露及氧化所致的MG53聚合體形成而驅(qū)動[5]。因此，細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)位和Ca2+依賴性膜融合是骨骼肌和心肌細(xì)胞膜損傷修復(fù)的兩個獨立步驟，是MG53啟動膜修復(fù)必不可缺的部件。

二、骨骼肌損傷常用的評價指標(biāo)與MG53的對比

（一）血清肌酸激酶在運動性骨骼肌損傷中的應(yīng)用

有研究表明：大負(fù)荷的離心收縮將導(dǎo)致運動后血清CK活性水平的最大增加，其峰值大約出現(xiàn)在運動后48小時以后，延續(xù)時間長達(dá)幾天；等長收縮或向心收縮運動后，血清CK峰值出現(xiàn)在運動后24小時以內(nèi)，延續(xù)時間較短。應(yīng)用血清肌酸激酶含量作為骨骼肌損傷診斷指標(biāo)時，正常男性運動員血清肌酸激酶范圍在10-300U/L，正常女性運動員血清肌酸激酶范圍在10-200U/L[6]。在大負(fù)荷訓(xùn)練2-3天后，血清肌酸激酶含量仍高于300U/L時，表明運動負(fù)荷較大，骨骼肌出現(xiàn)損傷。評定時應(yīng)排除由心肌或組織損傷造成血清肌酸激酶升高的可能性，再判斷骨骼肌的負(fù)荷更為合理。評定時應(yīng)注意個體差異和項目差異較大的情況。

（二）肌紅蛋白在運動性骨骼肌損傷中的應(yīng)用

肌紅蛋白是肌細(xì)胞中貯存氧的蛋白質(zhì)，正常人血清中含量<35ng/ml。運動員正常參考范圍在：0.35-4.97nmol/L[6]。當(dāng)劇烈運動引起骨骼肌損傷時，血清Mb與CK發(fā)生類似的變化。Byrnes[7]讓3組受試者30分鐘下坡跑后，血清Mb分別增加了43.2%、74.9%和407%，與血清CK升高的幅度較為接近。所不同的是：Mb峰值出現(xiàn)在運動后6小時，而CK峰值推遲到運動后8-24小時出現(xiàn)。這可能與Mb的分子量較小有關(guān)。

（三）血清肌酸激酶、肌紅蛋白與MG53的對比

骨骼肌損傷最常見的評價指標(biāo)是血清肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）、肌紅蛋白和肌鈣蛋白等。他們雖在運動隊?wèi)?yīng)用多年，但存在不足。如骨骼肌損傷后血液CK、LDH峰值往往出現(xiàn)比較晚，不利于早期診斷；肌紅蛋白對損傷的診斷比較敏感，在運動后產(chǎn)生變化均早于CK、LDH，但不及CK應(yīng)用簡便。MG53是細(xì)胞膜修復(fù)的重要蛋白，正常存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，一般情況下以單體形式存在，當(dāng)肌纖維受損時，能迅速修復(fù)細(xì)胞膜。目前，對MG53研究顯示：肌肉損傷后，MG53在灌流液中的峰值出現(xiàn)在損傷后的早期幾分鐘內(nèi)，因而MG53有可能為運動性骨骼肌損傷早期診斷提供可能性。表1將MG53、CK、肌紅蛋白、肌鈣蛋白四種常見損傷檢測指標(biāo)的生理特性進(jìn)行對比[8]：

參考文獻(xiàn)：

[1] Caratozzolo M F， Micale L， Turturo M G， et al. TRIM modulates p53 activity to dictate cell cycle arrest[J]. Cell Cycle.2012.11（3）：511-523.

[2] Cai C， Masumiya H， Weisleder N， et al. MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery[J]. Nat Cell Biol.2009.11（1）：56-64.

[3] Weisleder N， Takeshima H and Ma J. Mitsugumin 53（MG53） facilitates vesicle trafficking in striated muscle to contribute to cell membrane repair[J]. Commun Integr Biol.2009.2（3）：225-226.

[4] Terasaki M， Miyake K， McNeil PL. Large plasma membrane disruptions are rapidly resealed by Ca2+-dependent vesicle-vesicle fusion events[J]. J Cell Biol.1997.139：63-74.

[5] Wang X， Xie W， Zhang Y， et al. Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair[J]. Circ Res.2010.107：76-83.

[6] 馮連世，馮美云，馮煒權(quán).運動訓(xùn)練的生理生化監(jiān)控方法（第1版）[M].人民體育出版社.2006：224.

[7] Byrrles W C. et al. Delayed onset muscle soreness following repeated bouts of downhill running[J]. J.Appl.Physical.1985.59：710-715.

[8] 張瑾.MG53敲除小鼠骨骼肌缺血再灌注損傷的修復(fù)及營養(yǎng)補充的作用[D].北京體育大學(xué)碩士（畢業(yè)）學(xué)位論文.2013.