運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟的研究進(jìn)展

王萌 衣雪潔

（沈陽體育學(xué)院 遼寧 沈陽 110102）

前言

世界衛(wèi)生組織（WHO）近年來數(shù)據(jù)表明，1975年一直到2016年，世界肥胖人數(shù)增長(zhǎng)迅速。2016年，18歲及18歲以上的成年群體約有19億人超重，其中6.5億的是肥胖。18歲及以上的成年人里有39%的人超重（男性39%，女性 40%），將近 3.4億的兒童（5歲）和青少年超重或者是肥胖。肥胖也成為了導(dǎo)致脂肪肝、心腦血管疾病、2型糖尿病等慢性病和代謝疾病的主要原因。肝臟是糖、脂代謝的紐帶，與脂類的消化吸收和合成分解及運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)有密切關(guān)系，對(duì)維持血糖的平衡起著重要的作用，是維持血糖的主要組織器官。由于肥胖的人體內(nèi)脂質(zhì)含量比較高，使肝臟存在大量的游離態(tài)甘油三酯和脂肪酸等物質(zhì)，在肝臟內(nèi)堆積過多，最終導(dǎo)致肝臟內(nèi)的脂肪發(fā)生了變性。在臨床上把這種脂肪異常堆積或沉積作為非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的重要標(biāo)志，非酒精性脂肪肝 （non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）作為導(dǎo)致肝硬化的發(fā)生因素，是最重要的肝臟異常之一，對(duì)人們的健康產(chǎn)生了威脅。因此，探究運(yùn)動(dòng)對(duì)肝臟脂代謝的影響是至關(guān)重要的。

1、LKB1-AMPK-ACC信號(hào)傳導(dǎo)通路

乙酰輔酶A羧化酶（ACC）是一種促進(jìn)脂肪酸合成的限速酶，去磷酸化和磷酸化這兩種方式都可以對(duì)它的活性產(chǎn)生影響。當(dāng)ACC被激活后，它能起到減少脂肪酸的氧化分解、促進(jìn)脂肪酸的合成的作用，進(jìn)而會(huì)有助于脂肪肝的形成。實(shí)驗(yàn)研究表明，腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）可以促使乙酰輔酶A磷酸化，使ACC羧化成丙二酰輔酶A(MCoA)，它是脂肪合成的第一步產(chǎn)物，可以反饋抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)位酶1(CPT1)的活性，進(jìn)而ACC的活性受到抑制。活化的AMPK的對(duì)ACC的抑制使長(zhǎng)鏈脂肪酸的形成得到抑制，促進(jìn)了脂肪酸的氧化分解。LKB1是一種極其重要的AMPK上游激酶，可以直接磷酸化AMPKα亞單位上的蘇氨酸172位，以此激活A(yù)MPK。AMPK可以被LKB1在多種組織細(xì)胞中活化和磷酸化，來實(shí)現(xiàn)機(jī)體代謝以及細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)活動(dòng)。

1.1、有氧耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟中ACC的蛋白、磷酸化的影響

乙酰輔酶A羧化酶（ACC）這種限速酶對(duì)肥胖和脂肪肝的發(fā)生起著尤為重要的作用。最近的研究表明，ACC的主要亞型ACC2為優(yōu)勢(shì)亞型，因此把ACC2為主要指標(biāo)來研究。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)肥胖會(huì)使ACC的活性在肝臟等組織中升高，磷酸化降低，不論是一次性運(yùn)動(dòng)還是有氧耐力運(yùn)動(dòng)都會(huì)提高ACC的磷酸化水平，從而降低了ACC的活性，降低脂肪的形成，但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)后這種變化的持續(xù)時(shí)間在研究過程中依舊存在著分歧。前期的研究發(fā)現(xiàn)肥胖鼠連續(xù)運(yùn)動(dòng)16周后停止運(yùn)動(dòng)取材，然后與沒有參加運(yùn)動(dòng)的對(duì)照組作對(duì)比，運(yùn)動(dòng)以后，分別在5h、53h和173h取材，觀察到肥胖鼠肝臟內(nèi)ACC蛋白表達(dá)均顯著下降，ACC磷酸化水平明顯提高于運(yùn)動(dòng)前。隨著停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越久，這一系列運(yùn)動(dòng)帶來的變化就逐漸減弱了。最近研究的8周間歇性有氧運(yùn)動(dòng)能很好的提高ACC的磷酸化，并且能持續(xù)到運(yùn)動(dòng)后的46-48h基本能保持固定不變，非常有效的改善了這一變化，而且這一變化與肝臟游離脂肪酸（FFA，free fatty acid）、甘油三酯(Triglyceride，TG)的等指標(biāo)的含量的上升基本相同，保持一致。提示8周有氧運(yùn)動(dòng)能夠有效的改善肝臟脂肪的沉積的增加，抑制ACC活性增加了，降低脂肪肝發(fā)生的幾率。

1.2、有氧耐力運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟內(nèi)AMPK各亞基蛋白、磷酸化的影響

AMPK在能量代謝平衡的調(diào)節(jié)上起著總開關(guān)的作用，AMPK的活化和ACC相同，磷酸化后的AMPK被激活，進(jìn)而它又促進(jìn)ACC的磷酸化水平，從而抑制ACC的活性。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，同周齡的以高脂膳食喂養(yǎng)的AMPKα2亞基敲除小鼠與正常小鼠的對(duì)照組在經(jīng)過相同時(shí)間后進(jìn)行指標(biāo)比對(duì)，被AMPKα2亞基敲除小鼠的體重和脂肪組織的重量增加顯著。結(jié)果表明，AMPKα2亞基的缺失會(huì)促進(jìn)肥胖的發(fā)生和發(fā)展。因此，機(jī)體調(diào)節(jié)肥胖與AMPKα2亞基的激活有著密切的聯(lián)系。在圍繞AMPK這個(gè)靶點(diǎn)進(jìn)行的研究中也證實(shí)，肥胖抑制肝臟組織內(nèi)AMPK各蛋白表達(dá)及其磷酸化的水平。而運(yùn)動(dòng)能對(duì)肥胖小鼠肝臟組織內(nèi)的AMPK的活性起到激活作用，對(duì)肝臟脂代謝的平衡起著重要的作用。但是卻對(duì)組織、亞基、強(qiáng)度和時(shí)間都有明顯的依賴性。研究顯示，對(duì)于高脂膳食組大鼠肝臟組織的AMPKα1、AMPKα2以及AMPKα1/2的蛋白表達(dá)和它們的磷酸化水平都有相對(duì)程度的降低。該研究通過8周的有氧運(yùn)動(dòng)的干預(yù)使這些變化均得到了明顯的提升，并且AMPKα2和AMPKα1/2的這些變化會(huì)在運(yùn)動(dòng)后46-48小時(shí)。通過8周間歇性有氧運(yùn)動(dòng)使AMPKα各亞基被激活，從而抑制ACC的活性，降低脂肪的合成，促進(jìn)脂肪的氧化分解，為脂肪肝和肥胖的發(fā)生提供了有效的方法，同時(shí)也逆轉(zhuǎn)了它們的發(fā)展。

1.3、運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟內(nèi)LKB1蛋白表達(dá)、磷酸化水平的影響

肥胖會(huì)導(dǎo)致LKB1的蛋白表達(dá)和它的磷酸化水平下降，進(jìn)而損傷LKB1-AMPK信號(hào)傳導(dǎo)通路，促進(jìn)脂肪的沉積。長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)能提高LKB1的綜合水平的表達(dá)，有助于LKB1-AMPK信號(hào)通路的激活和傳導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)脂肪的分解和氧化。有些研究發(fā)現(xiàn)，無論是AMPK激活劑誘導(dǎo)的AMPK還是其他方式誘導(dǎo)的AMPK的激活都需要LKB1，但是LKB1的活性并不受AMPK的激活劑的影響。而且長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)并不能提高肝臟中LKB1的蛋白表達(dá)。反而通過8周的有氧運(yùn)動(dòng)后，LKB1的磷酸化水平明顯提高并且保持在一定時(shí)間內(nèi)基本穩(wěn)定（P＜0.05），這就提示我們，肥胖可以抑制機(jī)體肝臟內(nèi)LKB1的蛋白表達(dá)和磷酸化，而8周間歇性有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)使得LKB1的活性增加，以此來抑制脂肪的形成，促進(jìn)分解。

2、脂聯(lián)素-APPL1-LKB1-AMPK通路的影響

磷酸酪氨酸銜接蛋白 （Adaptor protein containing PH domain，PTB domain and leucine zipper motif1，APPL1）是被發(fā)現(xiàn)的最早的能與脂聯(lián)素結(jié)合的銜接蛋白，并且能發(fā)揮作用。脂聯(lián)素和受體（AdipoR）的結(jié)合有助于APPL1的動(dòng)員，進(jìn)而來刺激了目標(biāo)AMPK及其各種相關(guān)的生物效應(yīng)，如，脂肪酸的氧化分解。除此之外，小鼠肝臟及其脂質(zhì)組織分泌的APPL1改善脂聯(lián)素在胰島素抵抗作用中起到重要作用,對(duì)其敏感性起到改善作用。在脂聯(lián)素刺激下的APPL1可以使LKB1移位在細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)而誘導(dǎo)AMPK的磷酸化水平和活性的激活。AMPK對(duì)脂質(zhì)的調(diào)節(jié)有兩條途徑，作用于乙酰輔酶 A羧化酶（Acetyl coenzyme A carboxylase,ACC）上，來抑制脂肪酸的合成,同時(shí)對(duì)FFA氧化分解起到促進(jìn)作用。AMPK在ACC的調(diào)節(jié)中至關(guān)重要，迅速的磷酸化使乙酰輔酶A羧化酶失去活性并且抑制游離脂肪酸的形成，從而抑制脂肪酸的合成。脂聯(lián)素介導(dǎo)的APPL1-AMPK信號(hào)通路，可以通過調(diào)節(jié)肝臟中的脂代謝的平衡，減輕肝臟脂防酸的合成，胰島素抵抗和代謝的失衡。目前對(duì)于運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖者肝臟脂聯(lián)素-APPL1-LKB1-AMPK通路的影響研究相對(duì)較少，因此目前的研究把這一信號(hào)傳導(dǎo)通路作為研究的切入點(diǎn)，探討對(duì)于肝臟脂代謝紊亂的影響機(jī)制。

2.1、運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟脂聯(lián)素-APPL1-LKB1-AMPK及其mRNA水平和蛋白表達(dá)的影響

通過研究的對(duì)比表明，運(yùn)動(dòng)后肥胖小鼠的脂聯(lián)素以及APPL1、LKB1和 AMPK這些關(guān)鍵因子的mRNA蛋白表達(dá)水平都增加，而ACC的mRNA的蛋白表達(dá)水平則下降。相關(guān)脂聯(lián)素和AMPK的研究也有很多，有些通過長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)激活A(yù)MPK,從而提高骨骼肌肌組織中脂聯(lián)素的表達(dá)水平，提升了骨骼肌對(duì)葡萄糖的利用率，從而改善胰島素抵抗，增強(qiáng)其敏感性。有些研究還表明6周和10周的有氧運(yùn)動(dòng)相比，停止后AMPK的表達(dá)水平上升，抑制了脂肪酸的合成，改善了脂質(zhì)代謝。而相對(duì)運(yùn)動(dòng)較長(zhǎng)的10周有氧運(yùn)動(dòng)，則檢測(cè)得ACC表達(dá)水平更加提高，進(jìn)而又增強(qiáng)了脂質(zhì)的合成。綜上所述，長(zhǎng)期中強(qiáng)度合理的有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)脂聯(lián)素-APPL1-LKB1-AMPK信號(hào)通路的起到正向調(diào)節(jié)，以往的都是關(guān)于骨骼肌的研究，對(duì)于肝臟的研究相對(duì)較少。近期的研究結(jié)果證實(shí)，運(yùn)動(dòng)后的肥胖小鼠肝臟的脂聯(lián)素及其各關(guān)鍵因子（APPL1、LKB1、AMPK）的mRNA表達(dá)水平、蛋白表達(dá)量肥胖組都明顯增加，而ACC的表達(dá)水平則下降。而正常運(yùn)動(dòng)組與正常對(duì)照組對(duì)比的結(jié)果是脂聯(lián)素及其各關(guān)鍵因子 （APPL1、LKB1、AMPK）的mRNA則是下降。因此，對(duì)胰島素抵抗實(shí)施運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以增強(qiáng)肝臟脂聯(lián)素-AMPK信號(hào)傳導(dǎo)通路的表達(dá)水平，改善肝臟脂代謝的失調(diào)。

3、研究建議

肝臟LKB1-AMPK-ACC信號(hào)傳導(dǎo)通路在脂代謝研究過程中是相對(duì)成熟的一條通路，所以研究的較多，而運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖小鼠肝臟脂聯(lián)素-APPL1-LKB1-AMPK的研究相對(duì)復(fù)雜，而且較少，所以對(duì)于APPL1是怎樣激活A(yù)MPK的分子機(jī)制等問題還沒有明確研究成果來說明，所以在日后的研究中，應(yīng)該深入研究APPL1激活A(yù)MPK及其相關(guān)的分子機(jī)制。