吸煙對個體肌肉組織發(fā)育的影響及其機制

丁晶晶,王莉莉

吸煙對個體肌肉組織發(fā)育的影響及其機制

丁晶晶,王莉莉*

煙草煙霧(CS)中含有過千種有害物質(zhì)，如尼古丁、多環(huán)芳烴(PAHs)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物、醛類等。吸煙危害個體肌肉組織的發(fā)育。母親孕期吸煙，香煙中的有害物質(zhì)被母體吸入后,可通過胎盤屏障直接毒害胎兒,也可以通過損傷胎盤結(jié)構(gòu)，進而間接影響胚胎發(fā)育。孕期吸煙與胎兒骨骼肌肌量減少、宮內(nèi)生長障礙、出生低體重、兒童發(fā)育遲緩、先天性膈疝等疾病有關(guān)。青少年吸煙可能會導(dǎo)致心律不齊、心肌梗死等疾病。長期吸煙能引起骨骼肌肌肉萎縮、少肌癥。本文綜述了吸煙對個體肌肉組織發(fā)育的影響及其可能的機制。

煙草煙霧；胎兒；心肌梗死；骨骼肌

0 引言

吸煙現(xiàn)象普遍存在，全世界吸煙人口約占20%[1]。煙草可能是人類接觸的有毒物質(zhì)最主要的來源。煙草危害是當(dāng)今世界最嚴(yán)重的公共問題之一。據(jù)2011年WHO統(tǒng)計結(jié)果顯示，世界上每年因煙草而死的人數(shù)近600萬，其中包括近60萬人死于二手煙。世界上近10億的煙民中超過半數(shù)最終會因吸煙相關(guān)疾病而死亡。如果不加以控制，到2030年，世界上每年因吸煙而死亡的人數(shù)將會達(dá)到800萬[2]。煙草煙霧(CS)中含有過千種有害物質(zhì)，如尼古丁、多環(huán)芳烴、一氧化碳、氮氧化合物、醛類等。這些有害成分通過外源物代謝途徑完成代謝。外源物代謝途徑通過功能修飾或結(jié)合反應(yīng)對外源混合物進行生物轉(zhuǎn)化，使有毒成分進行解毒或產(chǎn)生一個毒性更強的活性中間體。煙草中有毒性的PAHs和代謝活性中間體可以通過胎盤在母體和胎兒體內(nèi)形成若干加合物。這些加合物可以共價結(jié)合DNA或蛋白質(zhì)，改變轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過程或者破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而干預(yù)胎兒的正常發(fā)育過程。孕期吸煙不僅能干預(yù)胎兒正常發(fā)育,也能增加后代吸煙的幾率[3]。吸煙除了影響胎兒正常發(fā)育外，也能造成青少年心肌和成年個體骨骼肌的損傷。例如，吸煙能夠引起體重和肌肉質(zhì)量減少以及肌纖維萎縮[4]。吸煙與骨骼肌損傷有關(guān)。重度吸煙者骨骼肌出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和代謝功能損傷，包括氧化性肌纖維萎縮，肌蛋白合成受阻，與肌肉損傷相關(guān)的基因表達(dá)增加。體內(nèi)研究表明，煙草煙霧能夠引起由炎癥和肌肉氧化應(yīng)激介導(dǎo)的骨骼肌損傷[5]。另外，吸煙是少肌癥的一個致病因素，少肌癥是指與年齡相關(guān)的肌質(zhì)量減少和肌力量下降。體內(nèi)和體外研究表明，吸煙通過破壞骨骼肌代謝，增加骨骼肌炎癥和氧化應(yīng)激，并激活許多細(xì)胞內(nèi)信號通路，引起肌肉損傷[6]。長期吸煙引起的氧化應(yīng)激可能導(dǎo)致肌肉病變，例如慢性阻塞性肺病(COPD)。COPD是全球5大致命疾病之一，是一種肺部炎癥，主要影響伴有長期吸煙史的人。除了肺部的臨床癥狀外，COPD也與一些其他的臨床癥狀有關(guān)，其中骨骼肌萎縮和功能障礙最為嚴(yán)重[7]。雖然還不完全清楚COPD患者發(fā)生骨骼肌障礙的機制，但是有證據(jù)表明其受許多因素影響，如系統(tǒng)性炎癥，毛細(xì)血管密度減少，組織缺氧及其引起的氧化應(yīng)激等。低氧與一些肌肉功能缺失有關(guān)，如：肌生成受損，肌纖維類型轉(zhuǎn)變，某些細(xì)胞因子的血清水平增加等，但是長期或間接性缺氧對肌肉產(chǎn)生影響的準(zhǔn)確分子機制暫不清楚。本文綜述了吸煙對個體肌肉組織發(fā)育的影響及其可能的機制。

1 孕期吸煙對胎兒骨骼肌發(fā)育的影響

孕期吸煙對孕婦和胎兒均產(chǎn)生不利影響[8-9]。一方面，孕期吸煙能引起孕婦孕期產(chǎn)生焦慮情緒和產(chǎn)后抑郁[10]。另一方面，孕期吸煙也能影響胎兒正常發(fā)育。有報道指出，孕期吸煙與胎兒骨骼肌肌量減少[11]、出生低體重[12]、宮內(nèi)生長障礙[13]、新生兒死亡[14]、后代非綜合征性唇裂和/或腭裂[15]、馬蹄形內(nèi)翻足[16]等疾病有關(guān)。孕期吸煙也能影響嬰兒智力發(fā)育，尤其是語言能力[17]。避免孕婦孕期主動吸煙和被動吸煙是減少不良妊娠結(jié)果的最重要的干預(yù)措施。與孕期戒煙的孕婦相比，孕期繼續(xù)吸煙的孕婦對尼古丁的依賴性更強[18]。然而，即使孕期戒煙后，約2/3的女性在分娩后2年內(nèi)再次吸煙[19]。

母親孕期吸煙能引起胎兒出生低體重和骨骼肌肌量減少。母親孕期吸煙可能通過增加母體炎癥和降低胎盤重量，從而引起胎兒出生低體重[20]。母親孕期吸煙引起胎兒外圍肌肉質(zhì)量減少。Bernstein等[21]研究發(fā)現(xiàn)，孕期吸煙對胎兒頭部和肱骨發(fā)育沒影響，但能減少胎兒外圍肌肉(大腿)增長和腹圍的增加。煙草煙霧中的有害成分如尼古丁、PAHs和CO等，可以穿過胎盤組織進入胎兒的血液循環(huán)，對胎盤和胎兒細(xì)胞的增殖和分化產(chǎn)生直接影響。Huuskonen等[22]研究表明，孕期吸煙能顯著影響至少70種蛋白在胎盤的水平[9]。孕期吸煙能引起胎盤結(jié)構(gòu)的改變以及有關(guān)病癥，如前置胎盤、胎盤功能不全、胎盤早剝等。胎盤功能不全通常起始于懷孕早期，由多種因素引起，包括產(chǎn)婦慢性疾病(慢性高血壓、妊娠高血壓和其他血管疾病)，胎盤疾病(子癇前期、胎盤早剝、梗死)和自發(fā)原因。胎盤功能不全造成胎兒肌量減少和宮內(nèi)生長障礙，還能引起臍帶血管舒張壓降低。臍帶血管舒張壓降低可以引起血流量重新分配，大腦中動脈和靜脈血管擴張，氧和營養(yǎng)物質(zhì)從臍靜脈分流到大腦和心臟，導(dǎo)致分流到肌肉組織的血流量減少。對外圍肌肉組織供氧與血流量選擇性減少，這可能促進胎兒肌量減少。

2 二手煙對青少年心肌發(fā)育的影響

幾乎所有吸煙者的吸煙習(xí)慣都始于青少年時期。吸煙開始的越早，上癮的可能性就越大，每天消費煙的量就越大。煙草煙霧暴露能夠增加心臟疾病、各種肺部疾病和代謝綜合征的風(fēng)險[23]。二手煙(SHS)能夠使不吸煙者出現(xiàn)心臟疾病，對成年人和兒童來說都是發(fā)生心臟疾病的重要危險因素。SHS中含有數(shù)以千計的化學(xué)成分，其中可能引起心血管疾病的成分包括尼古丁、CO、PAHs和煙草糖蛋白。被動吸煙可能通過增加冠狀血管收縮，減少冠狀動脈血流量，釋放兒茶酚胺，增加心肌需氧量，增加氧自由基的產(chǎn)生和增強血栓形成，加劇急性心肌缺血。目前的研究結(jié)果表明，暴露于SHS 3周后，幼鼠心肌梗死面積增加。從出生到青少年時期(出生后12周)，SHS暴露可導(dǎo)致心肌梗死的面積明顯增加，且雄性幼鼠最為明顯[24]。在SHS暴露下，雄鼠的心肌梗死面積明顯高于雌鼠，這可能是由雄性激素，如睪丸素，能降低內(nèi)皮依賴性舒張，增加與SHS相關(guān)的功能紊亂所導(dǎo)致的。內(nèi)皮素-1是一種強效的血管收縮劑，在系統(tǒng)性高血壓和冠心病中有潛在作用。在吸煙10 min后，吸煙者血漿中內(nèi)皮素-1水平升高。高水平的內(nèi)皮素-1可增加血管收縮，從而增加心肌缺血面積[24]。此結(jié)果與流行病學(xué)研究結(jié)果一致，即SHS增加心臟病死亡風(fēng)險。

3 長期吸煙對個體骨骼肌發(fā)育的影響

CS不僅能引起青少年心肌疾病，也能引起成年肌肉組織損傷。CS是一種復(fù)雜的氣溶膠，含有上千種成分，包括活性氧(ROS)、游離的氮自由基、有毒的醛等。CS氣相成分中包含多種醛類，例如乙醛和丙烯醛。乙醛能夠引起肌纖維損傷[25]，丙烯醛能夠引起小鼠肌肉萎縮，肌球蛋白降解[26]。這些CS氣相成分進入循環(huán)系統(tǒng)，到達(dá)骨骼肌組織后，可能影響其代謝和蛋白質(zhì)更新，造成肌肉損傷。

3.1 吸煙與少肌癥 與年齡相關(guān)的少肌癥受生活方式的影響，例如身體缺乏運動和營養(yǎng)。吸煙是另一種因素，已被證明與少肌癥有關(guān)。流行病學(xué)研究表明，吸煙與少肌癥相關(guān)的肌量和肌力的減少有關(guān)。一部分肌無力源于肌質(zhì)量的減少。一些對人類和動物的研究表明，吸煙能夠引起肌肉萎縮。例如，在嚙齒動物中，吸煙能夠?qū)е录±w維萎縮[27]和肌量減少[28]。

體內(nèi)和體外研究表明，吸煙通過損害肌肉代謝功能，增加炎癥和氧化應(yīng)激，增加肌肉萎縮相關(guān)基因過表達(dá)和激活各種細(xì)胞內(nèi)信號通路，從而引起骨骼肌損傷。煙草成分和系統(tǒng)性炎癥能增加蛋白質(zhì)水解和抑制蛋白質(zhì)合成，從而導(dǎo)致肌量減少。CS中的活性氧化劑進入血液，可以破壞大分子結(jié)構(gòu)。然而，其半衰期很短，不太可能對骨骼肌組織有直接的影響。相對于這些短暫的自由基，汽相的CS含有更穩(wěn)定的成分，例如飽和、不飽和醛，可能會促進細(xì)胞內(nèi)ROS生成。這些成分參與調(diào)節(jié)ROS生成酶的活性，例如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶。由于其具有穩(wěn)定性，所以可引起血管區(qū)域產(chǎn)生ROS，增強肌肉組織氧化應(yīng)激。同時ROS可以導(dǎo)致線粒體釋放細(xì)胞色素c，激活caspase-9，隨后，caspase-3也被激活。由氧化應(yīng)激激活的caspase-3刺激20S蛋白酶體系統(tǒng)，從而促進肌肉蛋白降解。吸煙也能增加老年人體內(nèi)炎癥活性和炎癥細(xì)胞因子表達(dá)水平。例如腫瘤壞死因子 (TNF-α)和白細(xì)胞介素6(IL-6)。TNF-α和IL-6在老年人骨骼肌中普遍存在，能促進肌肉代謝。例如：TNF-α表達(dá)量增加，通過凋亡引起肌肉萎縮。Foletta等[29]研究表明，將C57Bl6 小鼠分別進行CS暴露8、16周后，小鼠血清中TNF-α明顯增加,體重和腓腸肌質(zhì)量減少。同樣，Barreiro等[6]研究結(jié)果顯示，與對照組相比，CS暴露小鼠體重增加量減少，腓腸肌中氧化應(yīng)激增加，系統(tǒng)性炎癥增加。

吸煙除了影響上述細(xì)胞分子表達(dá)水平外，也能影響肌蛋白和與肌蛋白分解代謝相關(guān)蛋白的表達(dá)水平。已有研究者通過CS暴露的活體模型和煙草提取物(CSE)培養(yǎng)的L6肌管，探究吸煙對骨骼肌結(jié)構(gòu)和功能的影響[30]。在2種模型中，CS暴露均導(dǎo)致肌球蛋白重鏈(MyHC)表達(dá)水平下調(diào)，泛素-蛋白酶體系統(tǒng)-19(UPS-19)過表達(dá)。UPS-19與個體體重、肌肉大小及MyHC水平呈負(fù)相關(guān)，與CS暴露時間呈正相關(guān)。此結(jié)果顯示，UPS-19在肌肉代謝中為負(fù)調(diào)節(jié)蛋白，在衰老的骨骼肌中發(fā)現(xiàn)其過表達(dá)。另外，在吸煙者骨骼肌中也發(fā)現(xiàn)UPS過表達(dá)。Petersen等[6]研究發(fā)現(xiàn)，與不吸煙者相比，吸煙者部分肌肉蛋白合成減少，肌肉萎縮相關(guān)基因肌肉萎縮盒F基因F-Box(MAFbx/atrogin-1)和肌生成抑制蛋白表達(dá)量增加。MAFbx/atrogin-1是UPS中肌肉特異性E3泛素連接酶。UPS是肌蛋白降解的主要通路，介導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞中大部分肌纖維蛋白的降解。泛素添加到蛋白表面需要3個成分:E1泛素激活酶，E2泛素結(jié)合酶，和E3泛素連接酶。E3泛素連接酶在決定蛋白酶體降解系統(tǒng)的靶蛋白中發(fā)揮重要作用。在骨骼肌萎縮中廣泛觀察到MAFbx/atrogin-1表達(dá)量增加，因此，MAFbx/atrogin-1是肌萎縮相關(guān)基因。CS中的成分如丙烯醛[26]和ONOO-[31]能夠通過激活p38 MAPK，上調(diào)MAFbx/atrogin-1，促進肌肉分解代謝。吸煙不僅能夠促進骨骼肌蛋白降解，還能抑制骨骼肌蛋白合成。肌生成抑制劑是腫瘤生長因子的一員，能夠抑制骨骼肌生成，對肌質(zhì)量起負(fù)調(diào)節(jié)作用。因此，吸煙能夠通過損害肌肉蛋白代謝和增加破壞肌肉蛋白平衡的相關(guān)基因表達(dá)，增加少肌癥的風(fēng)險。

3.2 吸煙與COPD相關(guān)的骨骼肌萎縮 COPD是一種肺部炎癥，同時也是全球5大致命疾病之一，主要影響伴有長期吸煙史的人。除了肺部的臨床癥狀外，COPD也與其他臨床癥狀有關(guān)。其中骨骼肌萎縮和功能障礙在這些癥狀中最為嚴(yán)重[7]。雖然COPD患者發(fā)生骨骼肌萎縮和功能障礙的機制尚不明確，但是有證據(jù)表明其受許多因素的影響，例如系統(tǒng)性炎癥、毛細(xì)血管密度減少、組織缺氧及其引起的氧化應(yīng)激等。低氧與一些肌肉功能缺失有關(guān)，如：肌生成受損，肌纖維類型轉(zhuǎn)變，某些細(xì)胞因子的血清水平增加等，但是長期或間接性缺氧對肌肉產(chǎn)生影響的準(zhǔn)確的分子機制暫不清楚。本文對COPD患者發(fā)生骨骼肌萎縮和功能障礙可能的分子機制進行簡要介紹。

炎癥和氧化應(yīng)激在COPD患者的骨骼肌發(fā)育障礙中起重要作用。全身和局部的炎癥是相關(guān)研究中最常提到的能夠促進COPD骨骼肌功能障礙的潛在機制。CS中的ROS和RNS可以進入吸煙者的血液循環(huán)，直接引起氧化應(yīng)激。吸煙也可以通過激活免疫細(xì)胞增加氧化應(yīng)激。另外，CS蒸汽中的穩(wěn)定成分如醛類可以通過激活ROS生成酶增加細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激[6]。研究表明，將骨骼肌細(xì)胞暴露于各種ROS和RNS中，能通過激活UPS[32]和上調(diào)MAFbx/atrogin-1和肌肉環(huán)狀指基因1(MuRF1)促進骨骼肌細(xì)胞分解代謝[33]。MAFbx/atrogin-1和MuRF1是兩種特異性的E3連接酶，在許多分解代謝階段過表達(dá)。MAFbx/atrogin-1和MuRF1在肌肉萎縮時，對肌肉中特異性泛素化靶蛋白進行標(biāo)定，隨后被標(biāo)定的靶蛋白在蛋白酶體中降解。吸煙通過增加氧化應(yīng)激，促進p38 MAPK磷酸化和激活NF-κB通路，上調(diào)atrogin-1和MuRF1促進肌肉分解代謝[34-35]。Rom等[36]研究顯示，在CS蒸汽中培養(yǎng)骨骼肌肌小管，通過增加氧化應(yīng)激，激活p38 MAPK，上調(diào)MAFbx/atrogin-1和MuRF1導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞萎縮，MyHC肌球蛋白重聯(lián)和actin蛋白降解。MAPKs信號通路參與肌肉分解代謝和萎縮，在COPD骨骼肌萎縮過程中是一種重要的細(xì)胞內(nèi)機制。研究表明，煙草煙霧暴露導(dǎo)致MAPKs激活，尤其是在骨骼肌細(xì)胞中p38被磷酸化[28]。在p38 MAPK被激活后，MAFbx/atrogin-1和MuRF1上調(diào)，肌肉蛋白降解，肌小管萎縮。表明肌肉細(xì)胞暴露于煙草煙霧后，p38 MAPK激活是介導(dǎo)肌肉分解代謝的早期事件[29]。NF-κB活化可以驅(qū)動MuRF1的轉(zhuǎn)錄[37]。CS暴露引起的MuRF1上調(diào)，可能是由于p38 MAPK和NF-κB通路交互作用引起的。CS激活p38 MAPK，p38 MAPK可能激活NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，進而導(dǎo)致MuRF1上調(diào)[38]。煙草暴露引起骨骼肌p38 MAPK通路被激活，進而引起NF-κB通路被激活，這促使肌蛋白進一步降解，并最終導(dǎo)致COPD患者發(fā)生骨骼肌萎縮和功能障礙。

當(dāng)今，雖然人們已經(jīng)熟知吸煙對人類健康的危害，但是吸煙在世界范圍內(nèi)仍然很普遍。除了已知的吸煙對人類健康的危害，如心血管疾病和癌癥,還應(yīng)該了解吸煙對人類肌肉組織發(fā)育的影響。已有學(xué)者研究吸煙對胎兒、青少年的肌肉組織發(fā)育的影響，及長期吸煙對骨骼肌發(fā)育的影響，但其具體的分子機制尤其是吸煙對胎兒和青少年肌肉組織影響的分子機制仍然不清楚。未來的研究可以從煙草成分對肌蛋白的合成代謝、分解代謝以及相關(guān)信號通路的影響做進一步研究。

[1] Basu S,Stuckler D,Bitton A,et al.Projected effects of tobacco smoking on worldwide tuberculosis control:mathematical modelling analysis[J].BMJ,2011,343:d5506.

[2] WH Organization.WHO Report on the Global Tobacco Epidemic 2011:Warning about the dangers of tobacco [J].Gen Inf,2011,17(3):83.

[3] Niemel? S,R?is?nen A,Koskela J,et al.The effect of prenatal smoking exposure on daily smoking among teenage offspring[J].Addiction,2017，112(1)：134-143.

[4] Cielen N,Heulens N,Maes K,et al.Vitamin D deficiency impairs skeletal muscle function in a smoking mouse model[J].J Endocrinol,2016,229(2):97-108.

[5] Barreiro E,del Puerto-Nevado L,Puig-Vilanova E,et al.Cigarette smoke-induced oxidative stress in skeletal muscles of mice[J].Respir Physiol Neurobiod,2012,182(1):9-17.

[6] Rom O,Kaisari S,Aizenbud D,et al.Identification of possible cigarette smoke constituents responsible for muscle catabolism[J].J Muscle Res Cell Motil,2012,33(3-4):199-208.

[7] Gea J,Agusti A,Roca J.Pathophysiology of muscle dysfunction in COPD[J].J Appl Physiol (1985),2013,114(9):1222-1234.

[8] Weng SC,Huang JP,Huang YL,et al.Effects of tobacco exposure on perinatal suicidal ideation,depression,and anxiety[J].BMC Public Health,2016,16:623.

[9] Lai MC,Chou FS,Yang YJ,et al.Tobacco use and environmental smoke exposure among Taiwanese pregnant smokers and recent quitters:risk perception,attitude,and avoidance behavior[J].Int J Environ Res Public Health,2013,10(9):4104-4116.

[10]Vivilaki VG,Diamanti A,Tzeli M,et al.Exposure to active and passive smoking among Greek pregnant women[J].Tob Induc Dis,2016,14:12.

[11]Brown LD,Hay WW Jr.Impact of placental insufficiency on fetal skeletal muscle growth[J].Mol Cell Endocrinol,2016,435:69-77.

[12]Huuskonen P,Amezaga MR,Bellingham M,et al.The human placental proteome is affected by maternal smoking[J].Reprod Toxicol,2016,63:22-31.

[13]Victora CG,Villar J,Barros FC,et al.Anthropometric characterization of impaired fetal growth:risk factors for and prognosis of newborns with stunting or wasting[J].JAMA Pediatr,2015,169(7):e151431.

[14]Pineles BL,Hsu S,Park E,et al.Systematic and meta-analyses of perinatal death and maternal exposure to tobacco smoke during pregnancy[J].Am J Epidemiol,2016,184(2):87-97.

[15]Martelli DR,Coletta RD,Oliveira EA,et al.Association between maternal smoking,gender,and cleft lip and palate[J].Braz J O Torhinolarynogol,2015,81(5):514-519.

[16]Bacino CA,Hecht JT.Etiopathogenesis of equinovarus foot malformations[J].Eur J Med Genet,2014,57(8):473-479.

[17]Hernandez-Martinez C,Voltas MN,Ribot Serra B,et al Effects of prenatal nicotine exposure on infant language development:a Cohort follow up study[J].Matern Child Health,2016.[Epub ahead of print]

[18]Riaz M,Lewis S,Coleman T,et al.Which measures of cigarette dependence are predictors of smoking cessation during pregnancy? Analysis of data from a randomized controlled trial[J].Addiction,2016,111(9):1656-1665.

[19]Jones M,Lewis S,Parrott S,et al.Re-starting smoking in the postpartum period after receiving a smoking cessation intervention:a systematic review[J].Addiction,2016,111(6):981-990.

[20]Niu Z,Xie C,Wen X,et al.Potential pathways by which maternal second-hand smoke exposure during pregnancy causes full-term low birth weight[J].Sci Rep,2016,6:24987.

[21]Bernstein IM,Plociennik K,Stahle S,et al.Impact of maternal cigarette smoking on fetal growth and body composition[J].Am J Obstet Gynecol,2000,183(4):883-886.

[22]Society for Maternal-Fetal Medicine Publications C,Berkley E,Chauhan SP,et al.Doppler assessment of the fetus with intrauterine growth restriction[J].Am J Obstet Gynecol,2012,206(4):300-308.

[23]Thatcher MO,Tippetts TS,Nelson MB,et al.Ceramides mediate cigarette smoke-induced metabolic disruption in mice[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2014,307(10):E919-E927.

[24]Zhu BQ,Sun YP,Sudhir K,et al.Effects of second-hand smoke and gender on infarct size of young rats exposed in utero and in the neonatal to adolescent period[J].J Am Coll Cardiol,1997,30(7):1878-1885.

[25]Khamdallakh A,Davydov VV.Activity of the enzymes which take part in aldehyde catabolism in the mitochondria of skeletal muscle in rats of different ages and its modulation during stress[J].Adv Gerontol,2014,27(4):607-611.

[26]Rom O,Kaisari S,Aizenbud D,et al.The effects of acetaldehyde and acrolein on muscle catabolism in C2 myotubes[J].Free Radic Biol Med,2013,65:190-200.

[27]Nakatani T,Nakashima T,Kita T,et al.Effects of exposure to cigarette smoke at different dose levels on extensor digitorum longus muscle fibres in Wistar-Kyoto and spontaneously hypertensive rats[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,2003,30(9):671-677.

[28]Caron MA,Morissette MC,Theriault ME,et al.Alterations in skeletal muscle cell homeostasis in a mouse model of cigarette smoke exposure[J].PLoS One,2013,8(6):e66433.

[29]Foletta VC,White LJ,Larsen AE,et al.The role and regulation of MAFbx/atrogin-1 and MuRF1 in skeletal muscle atrophy[J].Pflugers Arch,2011,461(3):325-335.

[30]Liu Q,Xu WG,Luo Y,et al.Cigarette smoke-induced skeletal muscle atrophy is associated with up-regulation of USP-19 via p38 and ERK MAPKs[J].J Cell Biochem,2011,112(9):2307-2316.

[31]Rom O,Kaisari S,Reznick AZ,et al.Peroxynitrite induces degradation of myosin heavy chain via p38 MAPK and muscle-specific E3 ubiquitin ligases in C2 skeletal myotubes[J].Adv Exp Med Biol,2015,832:1-8.

[32]Bar-Shai M,Reznick AZ.Reactive nitrogen species induce nuclear factor-kappaB-mediated protein degradation in skeletal muscle cells[J].Free Radic Biol Med,2006,40(12):2112-2125.

[33]Li YP,Chen Y,Li AS,et al.Hydrogen peroxide stimulates ubiquitin-conjugating activity and expression of genes for specific E2 and E3 proteins in skeletal muscle myotubes[J].Am J Physiol Cell Physiol,2003,285(4):C806-C812.

[34]Kaisari S,Rom O,Aizenbud D,et al.Involvement of NF-kappaB and muscle specific E3 ubiquitin ligase MuRF1 in cigarette smoke-induced catabolism in C2 myotubes[J].Adv Exp Med Biol,2013,788:7-17.

[35]Rom O,Kaisari S,Aizenbud D,et al.Cigarette smoke and muscle catabolism in C2 myotubes[J].Mech Aqeing Dev,2013,134(1-2):24-34.

[36]Rom O,Kaisari S,Aizenbud D,et al.Involvement of E3 Ubiquitin ligases in Cigarette Smoke associated muscle catabolism[J].Free Radic Biol Med,2014,75(Suppl 1):S5.

[37]Wu CL,Cornwell EW,Jackman RW,et al.NF-kappaB but not FoxO sites in the MuRF1 promoter are required for transcriptional activation in disuse muscle atrophy[J].Am J Physiol Cell Physiol,2014,306(8):C762-C767.

[38]Rom O,Kaisari S,Aizenbud D,et al.Sarcopenia and smoking:a possible cellular model of cigarette smoke effects on muscle protein breakdown[J].Ann N Y Acad Sci,2012,1259:47-53.

Effects of smoking on development of individual muscle tissue and its mechanism

DING Jing-jing,WANG Li-li*

(Medical Research Center,Shengjing Hospital of China Medical University,Benxi 117004,China)

There are more than a thousand potentially harmful substances in cigarette smoke,such as nicotine,polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),carbon monoxide (CO),nitride oxides and aldehyde,etc.Smoking leads to harmful effects on individual muscle tissue.If smoking during pregnancy,harmful substances in the matrix,can directly poison the fetus through the placental barrier or indirectly influence embryonic development by damaging placenta structure.Cigarette smoking during pregnancy is associated with the risks of decreased intrauterine skeletal muscle mass,low birth-weight,growth retardation of children and congenital diaphragmatic hernia.Teenage smoking may induces heart rate irregularities,myocardial infarction and other diseases.Long-term smoking can lead to skeletal muscle atrophy and sarcopenia.The effect of smoking on development of individual muscle tissue and the possible mechanisms are reviewed in this paper.

Cigarette smoke;Fetus;Myocardial infarction;Skeletal muscle

2016-08-17

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院研發(fā)中心，遼寧 本溪 117004

國家自然科學(xué)基金(81471466);遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計劃(LR2015066)

10.14053/j.cnki.ppcr.201701028

*通信作者