不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌質(zhì)量的影響:自噬與衰老

邱守濤，崔 迪，付紹婷，張?zhí)N琨，陳彩珍，盧 健

(1.青少年健康評(píng)價(jià)與運(yùn)動(dòng)干預(yù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241;2.華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院，上海 200241;3.南京體育學(xué)院，江蘇南京 210014)

骨骼肌是機(jī)體重要的運(yùn)動(dòng)器官，實(shí)現(xiàn)了生物能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，以維持機(jī)體復(fù)雜的身體活動(dòng)，同時(shí)為應(yīng)對(duì)復(fù)雜的生理環(huán)境如激素水平、身體活動(dòng)狀態(tài)。骨骼肌表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)及功能的可塑性，如規(guī)律性耐力運(yùn)動(dòng)可有效增加骨骼肌氧化磷酸化水平并減緩疲勞發(fā)生，而身體活動(dòng)不足或生理、病理性骨骼肌廢用則導(dǎo)致肌萎縮、骨骼肌功能下降，影響機(jī)體生活質(zhì)量并增加代謝性及退行性疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)［1］。衰老過程中，機(jī)體骨骼肌質(zhì)量、力量及功能逐漸下降，稱為骨骼肌衰減征(Sarcopenia)［2－3］。隨著我國老齡化程度加劇，老年人骨骼肌衰減發(fā)生率驟增，不僅影響了其健康水平和自理能力，甚至危及其生命，給社會(huì)及家庭帶來沉重負(fù)擔(dān)，因此探究骨骼肌衰減的發(fā)病機(jī)制及防控策略成為老年醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)及運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究的重要問題。衰老進(jìn)程中骨骼肌衰減的病理生理機(jī)制尚不明確，研究表明炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、線粒體功能障礙及蛋白質(zhì)合成與降解等均參與其中［4］。細(xì)胞自噬(以下簡稱自噬)是真核細(xì)胞內(nèi)重要的分解代謝途徑，通過對(duì)細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、受損的細(xì)胞器及病原體等的清除參與調(diào)控細(xì)胞正常生理功能［5］。研究表明，自噬水平的上調(diào)對(duì)糖尿病、癌癥及退行性疾病的防治有廣泛的健康效益，而運(yùn)動(dòng)則是刺激自噬水平上調(diào)的安全且有效的“良藥”，從而揭示了運(yùn)動(dòng)對(duì)健康的促進(jìn)作用［6－7］。那么，衰老過程中骨骼肌自噬水平的變化如何，是否與骨骼肌衰減相關(guān)，不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)是否通過作用于自噬調(diào)控衰老引起的骨骼肌衰減?因此，本文采用SAMP6(Senescence accelerated mouse prone 6)快速老化小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象并對(duì)其進(jìn)行不同強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)，觀察衰老進(jìn)程中骨骼肌質(zhì)量和自噬水平的變化及運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響，探究衰老、運(yùn)動(dòng)、骨骼肌質(zhì)量與自噬的內(nèi)在聯(lián)系，旨在為骨骼肌衰減的運(yùn)動(dòng)防治機(jī)制提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

3月齡雌性SAMP6快速老化小鼠20只，體重(27.41 ± 5.12)g，SAMR1(Senescence accelerated mouse resistant 1)小鼠5只，體重(27.43±5.17)g，由天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院提供，標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼料喂養(yǎng)，自然光照周期，自由進(jìn)食、飲水。適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后，SAMP6小鼠隨機(jī)分為安靜組(P，n=5)、高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)組(PH，n=5)、中強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)組(PM，n=5)和低強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)組(PL，n=5)，SAMR1小鼠為正常對(duì)照組(R，n=5);PH、PM、PL組小鼠進(jìn)行為期8周的跑臺(tái)耐力運(yùn)動(dòng)，速度分別為28、18、8 m/min，坡度為 5°，每天 50 min，一周運(yùn)動(dòng) 6次，周日休息。末次運(yùn)動(dòng)結(jié)束12h后，處死小鼠并取雙側(cè)腓腸肌稱重、待測(cè)。

1.2 指標(biāo)檢測(cè)

1.2.1 骨骼肌HE染色 取一側(cè)腓腸肌水平面截取遠(yuǎn)端一半，用4%多聚甲醛固定，經(jīng)脫水、透明、浸臘、包埋制成石蠟標(biāo)本，轉(zhuǎn)輪切片機(jī)連續(xù)切片，厚度為6 μm，進(jìn)行常規(guī)HE染色(Hematoxylin-eosin staining)，使用Leica成像系統(tǒng)(Qwin)顯微鏡下觀察骨骼肌橫斷面，在200×視野下隨機(jī)選取5個(gè)視野，采用Image-Pro Plus 6.0軟件計(jì)算骨骼肌肌纖維相對(duì)橫截面積。

1.2.2 Real-time PCR檢測(cè)mRNA表達(dá) 冰上取腓腸肌約50mg，采用 Trizol(Invitrogen)試劑提取總RNA，超微量分光光度計(jì)(Nanovue plus)檢測(cè)OD260/OD280比值驗(yàn)證其純度，瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)其完整性，反轉(zhuǎn)錄試劑盒(ABI 4368813)合成第一鏈cDNA，實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(ABI StepOne)檢測(cè)骨骼肌質(zhì)量相關(guān)基因MHC(Myosin heavy chain)、mTOR(Mammalian target of rapamycin)、MSTN(Myostatin)、MyoD1(Myogenic differentiation 1)及自噬相關(guān)基因 ULK1(Unc51-like kinase 1)、BECN1(Beclin 1，autophagy related)、ATG7(Autophagy related gene 7)、ATG13(Autophagy related gene 13)、MAPLC3(Microtubule-associated protein 1 light chain 3/LC3)、SQSTM1/p62(Sequestosome 1/p62)、LAMP2(Lysosomal-associated membrane protein 2)mRNA表達(dá)，內(nèi)參為GAPDH(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)，熒光染料為 SYBRGREEN(TOYOBO QPK201)。實(shí)驗(yàn)所需引物由Prime-BLAST軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)并反查，由上海生物工程有限公司提供合成服務(wù)，引物序列見表1。

1.2.3 Western Blot檢測(cè)蛋白表達(dá) 冰上取一側(cè)腓腸肌，按質(zhì)量體積比1∶7加入含有蛋白酶抑制劑(Pierce 88663)的RIPA裂解液(Pierce 89900)，磁珠勻漿機(jī)(OMNI Bead Ruptor 24)勻漿，置于冰上裂解20 min，超低溫離心機(jī)(Eppendorf 5804R)離心取上清(14 000 g，20 min，4 ℃)。BCA(Beyotime P0012)法定量后用PBS緩沖液將蛋白濃度稀釋至10 mg/ml，加入2×loading緩沖液，95℃變性5 min后分裝。50 μg總蛋白經(jīng)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，將膠上蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上，5%脫脂牛奶室溫封閉2 h，一抗4℃孵育過夜，0.05%TBST緩沖液洗滌4次，每次10 min，二抗室溫孵育2 h，0.05%TBST洗滌 4次，每次 10 min，超敏 ECL(Bio-Rad 10026378)顯色，Alpha凝膠成像系統(tǒng)(FC2)成像，F(xiàn)luroChem FC軟件進(jìn)行灰度值分析。實(shí)驗(yàn)所需抗體包括LC3(CST 2775s)、p62(CST 5114s)、GAPDH(杭 州賢至)及HRP標(biāo)記羊抗兔二抗(CST 7074P2)。

表1 實(shí)驗(yàn)所需引物序列

1.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入Excel 2007，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，GraphPad 6.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及圖像生成，組間比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用單因素方差分析，以P＜0.05為差異顯著性水平，以P＜0.01為差異極顯著性水平。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 小鼠體重及骨骼肌重量

與R組比，P、PH、PM、PL組小鼠體重均顯著增加(P＜0.05)，P、PM、PL組小鼠骨骼肌質(zhì)量(腓腸肌/體重)顯著下降(P＜0.05);與P組比，PH組小鼠骨骼肌重量顯著增加(P＜0.05)。

圖1 小鼠體重及骨骼肌重量

2.2 骨骼肌HE染色

HE染色結(jié)果顯示，P組小鼠骨骼肌肌纖維橫截面積較R組顯著下降(P＜0.05)，肌細(xì)胞間隙增大、形狀不規(guī)則且出現(xiàn)核居中現(xiàn)象;與P組比，PH、PM、PL組小鼠骨骼肌肌纖維橫截面積呈增加趨勢(shì)，PH組肌纖維橫截面積增加更為顯著(P＜0.05)。

2.3 骨骼肌質(zhì)量相關(guān)分子基因表達(dá)

與R組比，P組小鼠骨骼肌MHC1 mRNA表達(dá)顯著下調(diào)(P＜0.05)，MSTN mRNA顯著增加(P＜0.05)，MyoD1 mRNA 顯著下降(P ＜0.05)，PH、PM、PL組MHC1、MHC2A及MHC2B較P組均呈增加趨勢(shì)，但差異不具顯著性;與P組比，PH、PM、PL組小鼠骨骼肌MSTN mRNA表達(dá)顯著下調(diào)(P＜0.05)，MyoD1 mRNA表達(dá)呈上升趨勢(shì)，差異不具顯著性。

2.4 自噬相關(guān)基因表達(dá)

與R組比，P組小鼠骨骼肌p62 mRNA及蛋白表達(dá)顯著增加(P＜0.05);與P組比，PH、PM、PL組小鼠骨骼肌 ULK1、ATG7、ATG13、LC3 mRNA 表達(dá)均顯著下降(P＜0.05)，PH、PM組小鼠骨骼肌P62、LAMP2 mRNA表達(dá)均顯著下降(P＜0.05)，PH、PL組BECN1 mRNA表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，PM組LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值顯著升高，PH、PM、PL組 p62蛋白表達(dá)均顯著下調(diào)(P＜0.05)，且PM組小鼠骨骼肌LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值顯著高于PL組。

圖2 骨骼肌HE染色及肌纖維橫截面積

圖3 骨骼肌質(zhì)量相關(guān)基因表達(dá)

3 討論與分析

3.1 衰老過程中骨骼肌質(zhì)量變化及耐力運(yùn)動(dòng)影響

SAMP6小鼠是快速老化小鼠的一種，是由日本京都大學(xué)Takeda教授采用AKR/J小鼠與其他品系小鼠雜交而獲得的子代衰老動(dòng)物模型，其壽命約為10.5月，表現(xiàn)為成年小鼠低峰值骨量、肌肉質(zhì)量下降等［8］。Chen H等人研究發(fā)現(xiàn)，8月齡雌性SAMP6小鼠比目魚肌橫截面積較SAMR1(Senescence accelerated mouse resistant 1，SAMP6的同窩對(duì)照)小鼠顯著降低，并認(rèn)為該小鼠骨量下降源于骨骼肌收縮功能的降低［9］。本研究中，SAMP6小鼠處死時(shí)為5月齡，屬于成年期動(dòng)物，用于研究衰老進(jìn)程中小鼠骨骼肌質(zhì)量的變化，對(duì)制定骨骼肌衰減的早期防治措施具有重要的指導(dǎo)意義。Edstrom E將單個(gè)骨骼肌重量與體重的比值稱為骨骼肌衰減指數(shù)(Sarcopenia index，SI)，用以描述骨骼肌衰減程度［10］。根據(jù)Morley JE等人的診斷標(biāo)準(zhǔn)，本研究中SAMP6小鼠體重顯著增加，SI指數(shù)及肌纖維相對(duì)橫截面積顯著下降，肌細(xì)胞間隙增大、形狀不規(guī)則且出現(xiàn)核居中現(xiàn)象，提示5月齡SAMP6小鼠發(fā)生骨骼肌衰減［2］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SAMP6小鼠MyoD1及MHC1 mRNA表達(dá)顯著下降，而MSTN表達(dá)顯著增加，因此推測(cè)SAMP6小鼠骨骼肌衰減可能與骨骼肌蛋白質(zhì)合成減少、肌肉生長抑制有關(guān)。MyoD是調(diào)節(jié)肌肉生長的重要因子，可促進(jìn)其他類型細(xì)胞尤其是肌衛(wèi)星細(xì)胞向骨骼肌細(xì)胞分化從而促進(jìn)骨骼肌生長［11］。MSTN是骨骼肌分泌的肌肉因子，屬于轉(zhuǎn)化生長因子 β(Transforming growth factor β，TFGβ)家族，對(duì)骨骼肌生長起負(fù)向調(diào)控作用。Amirouche A等研究發(fā)現(xiàn)SD大鼠MSTN過表達(dá)導(dǎo)致脛骨前肌骨骼肌質(zhì)量顯著下降，且該作用是通過抑制AKT(Protein kinase B)/mTOR促合成信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的［12］。本研究中，SAMP6小鼠MSTN mRNA表達(dá)上調(diào)可能導(dǎo)致AKT/mTOR合成信號(hào)受阻，加之MyoD1表達(dá)下降可能導(dǎo)致衛(wèi)星細(xì)胞的活化修復(fù)機(jī)制下降，最終引起骨骼肌衰減，而MHC1表達(dá)的下調(diào)也證實(shí)了這一點(diǎn)。有趣的是，衰老進(jìn)程中骨骼肌質(zhì)量的衰減并未伴隨mTOR mRNA表達(dá)的下調(diào)，這可能是由于機(jī)體主要通過對(duì)mTOR的翻譯后修飾對(duì)其功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖4 骨骼肌細(xì)胞自噬相關(guān)基因表達(dá)

運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)果顯示，持續(xù)8周的不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)SAMP6小鼠體重?zé)o影響，且僅高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)可使快速老化小鼠骨骼肌重量適應(yīng)性增加;HE染色結(jié)果與骨骼肌重量變化一致，提示8周高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)可有效促進(jìn)肌纖維肥大而增進(jìn)骨骼肌質(zhì)量。這可能是高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)抑制骨骼肌MSTN的表達(dá)，解除其對(duì)AKT/mTOR信號(hào)的抑制，促進(jìn)骨骼肌質(zhì)量相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄及翻譯以增加骨骼肌質(zhì)量，這與Murach K等的研究結(jié)果一致［13］。中、低強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)雖然降低了MSTN mRNA的表達(dá)，但骨骼肌質(zhì)量及橫截面積僅表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，說明耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌質(zhì)量的提高具有強(qiáng)度依賴性，其具體機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

3.2 衰老過程中骨骼肌自噬變化及耐力運(yùn)動(dòng)影響

衰老過程中骨骼肌衰減的發(fā)生已得到學(xué)者廣泛關(guān)注，從質(zhì)量控制角度來看骨骼肌質(zhì)量的維持主要涉及合成代謝與分解代謝兩方面，而自噬無疑是除泛素-蛋白酶系統(tǒng)外胞內(nèi)重要的分解代謝途徑。自噬是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化過程，主要包括誘導(dǎo)、運(yùn)載物的識(shí)別和包裝、囊泡成核、囊泡擴(kuò)展和閉合、ATG蛋白循環(huán)、囊泡與溶酶體融合、囊泡分解，大分子循環(huán)再利用［14］。自噬起始過程中，ULK復(fù)合物的激活至關(guān)重要，ULK1與ATG13是ULK復(fù)合物的重要組分，而mTOR可通過磷酸化ULK1、ATG13抑制ULK復(fù)合物的活性［15］。Beclin1與VPS34(Phosphoinositide-3-kinase class 3，PIK3C3)形成復(fù)合物，通過使其他ATG蛋白重定位到前自噬體結(jié)構(gòu)而促進(jìn)自噬體形成;ATG7參與ATG16復(fù)合物和LC3-PE(LC3Ⅰconjugated to phosphatidylethanolamine，LC3Ⅱ)的形成，二者參與自噬體膜的擴(kuò)展、彎曲或囊泡閉合，LAMP2則主要參與細(xì)胞中自噬體與溶酶體的融合事件，其中LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值是指征自噬水平的重要指標(biāo)［16］。本研究發(fā)現(xiàn)，SAMP6小鼠衰老進(jìn)程中自噬起始及囊泡成核相關(guān)基因 ULK1、BECN1、ATG7、ATG13及LC3 mRNA表達(dá)均無變化，而參與降解機(jī)制的分子p62轉(zhuǎn)錄及蛋白水平均顯著上調(diào)，提示衰老過程中骨骼肌自噬水平異常主要表現(xiàn)在降解階段，并非自噬的啟動(dòng)階段。Salminen E及Bergamini A等人也相繼報(bào)道了衰老動(dòng)物模型骨骼肌自噬水平的下調(diào)，但與本研究結(jié)果不同的是，他們發(fā)現(xiàn)衰老小鼠自噬的激活及其降解功能均下降，而本研究中SAMP6小鼠骨骼肌僅表現(xiàn)為自噬降解功能的降低，這可能是由于本研究所采用的動(dòng)物模型處于衰老早期，而Salminen E及Bergamini A所使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處于衰老期［17－18］。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)使 SAMP6小鼠骨骼肌 ULK1、ATG7、ATG13、LC3 mRNA表達(dá)均顯著下降，提示調(diào)節(jié)自噬啟動(dòng)的相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)，而高強(qiáng)度及中強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)組小鼠骨骼肌P62、LAMP2 mRNA表達(dá)均顯著下降，高強(qiáng)度及低強(qiáng)度組BECN1 mRNA表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，中強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)使LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值顯著升高，3種強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)均使p62蛋白表達(dá)顯著下調(diào)。以上結(jié)果提示，對(duì)衰老小鼠的運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程中，骨骼肌細(xì)胞自噬啟動(dòng)相關(guān)因子表達(dá)下調(diào)可能是從分解代謝方面機(jī)體做出適應(yīng)性反饋抑制，避免自噬過度激活緩解骨骼肌質(zhì)量衰減所致;而由于衰老過程中自噬的降解機(jī)制障礙導(dǎo)致大量代謝廢物或具有細(xì)胞毒性的物質(zhì)異常堆積，耐力運(yùn)動(dòng)尤其是中強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)加速了自噬-溶酶體對(duì)異物的降解過程，從而發(fā)揮對(duì)骨骼肌質(zhì)量的保護(hù)作用;不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)自噬相關(guān)基因表的影響略有差異，這可能是自噬相關(guān)基因表達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的敏感性不一致，其具體機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。

Pasini E等人對(duì)衰老Wistar大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠股四頭肌IRS-1(Insulin receptor substrate 1)及p-mTOR(Phosphorylated mammalian target of rapamycin)含量顯著下降，導(dǎo)致骨骼肌合成代謝水平下調(diào)引起骨骼肌質(zhì)量下降，而耐力運(yùn)動(dòng)則可顯著增加mTOR的活性緩解這一現(xiàn)象［19］。然而，整合生理學(xué)的發(fā)展使人們認(rèn)識(shí)到，合成代謝與分解代謝密不可分、相互制約，mTOR就是聯(lián)系蛋白質(zhì)合成與自噬降解兩種機(jī)制的分子之一。研究表明熱量限制(caloric restriction，CR)是激活自噬的有效手段，一方面CR可下調(diào)mTOR信號(hào)通路的活性，減弱后者對(duì)ULK1復(fù)合物的抑制作用而促進(jìn)自噬的誘導(dǎo);另一方面CR可提高AMPK(AMP-activated protein kinase)及Sirt1的活性，Sirt1可通過去乙酰化ATG5、7、8 提高細(xì)胞自噬水平［17，20］。本研究中 3 種不同強(qiáng)度耐力訓(xùn)練均可激活自噬，并使SAMP6小鼠的自噬降解功能恢復(fù)正常，其分子機(jī)制可能與CR促進(jìn)自噬相似，即通過AMPK/Sirt1信號(hào)通路的激活最終調(diào)控細(xì)胞自噬水平適應(yīng)性增加。運(yùn)動(dòng)與骨骼肌細(xì)胞自噬的研究表明，為期4周或終身自主運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)衰老大鼠ATG7、ATG9及LC3蛋白表達(dá)增加以上調(diào)骨骼肌自噬水平，且伴隨機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力相應(yīng)增加，表明自噬在骨骼肌收縮及功能執(zhí)行方面也發(fā)揮重要作用，該報(bào)道與本文研究結(jié)果一致［21－22］。由此，運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌自噬的激活可能促進(jìn)胞內(nèi)受損的蛋白質(zhì)及細(xì)胞器清除，減少這些物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的毒性作用，保持骨骼肌細(xì)胞正常的生理功能;同時(shí)，自噬降解所產(chǎn)生的生物大分子又成為合成代謝的底物，對(duì)骨骼肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能重塑提供物質(zhì)基礎(chǔ)，從這兩方面看來骨骼肌自噬對(duì)骨骼肌衰減的防治具有重要意義。

值得注意的是，衰老進(jìn)程中小鼠骨骼肌質(zhì)量的降低伴隨著自噬水平低下，而抑制自噬反而觸發(fā)肌肉萎縮及各種肌病，提示細(xì)胞自噬可能對(duì)于骨骼肌質(zhì)量具有雙重保護(hù)機(jī)制［23］。Masiero E等人發(fā)現(xiàn)骨骼肌特異性敲除ATG7引起小鼠肌纖維蛋白聚集、線粒體異常、氧化應(yīng)激等，引起嚴(yán)重的肌肉萎縮及增齡性肌力下降，提示自噬對(duì)于維持骨骼肌質(zhì)量不可或缺［24］。本實(shí)驗(yàn)中SAMP6小鼠骨骼肌自噬激活正常但其降解功能下降，可能使肌纖維中異常的線粒體堆積導(dǎo)致促凋亡因子的釋放和更多活性氧(Reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生，后者對(duì)蛋白、DNA 及細(xì)胞器造成氧化損傷，這些損傷的蛋白質(zhì)及細(xì)胞器主要通過自噬及泛素-蛋白酶體系統(tǒng)清除，但此時(shí)骨骼肌自噬降解能力的下降，直接導(dǎo)致蛋白聚集、受損線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等大量堆積產(chǎn)生細(xì)胞毒性，觸發(fā)細(xì)胞凋亡導(dǎo)致骨骼肌衰減。自噬是骨骼肌細(xì)胞蛋白質(zhì)降解的重要途徑之一，mTOR是調(diào)控蛋白質(zhì)合成的重要信號(hào)分子，而且mTOR可使ATG13和ULK1高度磷酸化而抑制自噬，本研究發(fā)現(xiàn)衰老進(jìn)程中骨骼肌質(zhì)量及自噬水平均下降，這似乎是矛盾的;然而許多研究證實(shí)在成年動(dòng)物骨骼肌中mTOR信號(hào)通路不是自噬的主要調(diào)控途徑［15，25，26］。Zhao J 等人發(fā)現(xiàn)，采用雷帕霉素(mTOR的抑制劑)處理分化的肌管僅能使蛋白降解增加10%，在體研究結(jié)果與此相似，可見骨骼肌質(zhì)量下降與自噬水平同時(shí)下降并不矛盾，但其具體分子機(jī)制仍需進(jìn)一步研究［27］。自噬如同一把雙刃劍，過度自噬引起肌肉萎縮，自噬不足亦會(huì)導(dǎo)致肌纖維結(jié)構(gòu)與功能異常導(dǎo)致肌肉衰減，表明通過不同干預(yù)手段維持骨骼肌適宜的自噬水平可能是防治骨骼肌衰減關(guān)鍵所在。盡管細(xì)胞自噬對(duì)于骨骼肌質(zhì)量及功能的維持具有重要作用，但是在本研究中高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)顯著提高了SAMP6小鼠骨骼肌質(zhì)量，而中等強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)則顯著提高了骨骼肌自噬水平，兩者并不完全一致，是高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)在提高自噬水平的同時(shí)還上調(diào)mTOR信號(hào)通路以促進(jìn)骨骼肌蛋白質(zhì)合成，還是中等強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)引起的自噬水平過度上調(diào)導(dǎo)致骨骼肌分解加強(qiáng)，尚待進(jìn)一步研究。

綜上所述，衰老進(jìn)程中小鼠骨骼肌自噬的誘導(dǎo)和成熟處于正常水平，但其降解機(jī)制發(fā)生障礙，是骨骼肌衰減的誘因之一;8周的不同強(qiáng)度耐力訓(xùn)練均可緩解SAMP6小鼠自噬降解障礙以維持肌細(xì)胞正常生理功能，中等強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)SAMP6小鼠骨骼肌自噬水平的激活更為有效。

4 結(jié)論

1)SAMP6小鼠較SAMR1小鼠體重增加而骨骼肌重量顯著降低，提示雌性快速老化小鼠發(fā)生骨骼肌衰減，不同強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)均可促進(jìn)快速老化小鼠骨骼肌重量適應(yīng)性增加，而高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)可有效緩解快速老化引起的骨骼肌重量下降;2)衰老進(jìn)程中，并非細(xì)胞自噬的應(yīng)答及啟動(dòng)機(jī)制而是其降解機(jī)制發(fā)生障礙導(dǎo)致快速老化，小鼠骨骼肌自噬水平降低引發(fā)骨骼肌衰減，耐力運(yùn)動(dòng)尤其是中等強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)可有效促進(jìn)自噬降解從而緩解骨骼肌衰減，這可能是運(yùn)動(dòng)調(diào)控骨骼肌質(zhì)量的重要機(jī)制之一。

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