有氧和力量同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的影響及其分子機制

田浩楠，汪 軍*，張 鋒，臧 峰，周 石

力量和耐力是運動表現(xiàn)的基礎(chǔ)，大多數(shù)競技運動項目如賽艇、鐵人三項、球類等，既需要運動員具備強大的耐力素質(zhì)，又需要其具備良好的力量素質(zhì)，以最大限度地提高整體運動表現(xiàn)。因此，在訓(xùn)練過程中，同時提高運動員的力量素質(zhì)和耐力素質(zhì)就顯得尤為重要（田浩楠等，2022）。有氧和力量同期訓(xùn)練是指將力量和耐力訓(xùn)練安排在相同時期的一種訓(xùn)練方法，包括在同一節(jié)訓(xùn)練課中、在同一天內(nèi)或隔天進行的訓(xùn)練，力圖使力量和耐力都得到發(fā)展（Hickson，1980）。然而力量訓(xùn)練和耐力訓(xùn)練會產(chǎn)生不同的生理和分子生物學(xué)適應(yīng)（Coffey et al.，2017），兩者相結(jié)合的訓(xùn)練就可能會對機體的適應(yīng)產(chǎn)生干擾效應(yīng)，導(dǎo)致力量或耐力發(fā)展不能達(dá)到最佳效果（Hickson，1980）。對于不同力量和耐力同期訓(xùn)練方法的生理學(xué)適應(yīng)及干擾效應(yīng)，已有相關(guān)研究報告，但仍存在需進一步解決的問題。例如，同期訓(xùn)練與單項力量訓(xùn)練相比，是否會使骨骼肌肥大程度減弱（De Souza et al.，2014；Lundberg et al.，2022；Osuka et al.，2017；Tim‐mins et al.，2020），以及同期訓(xùn)練中不同訓(xùn)練變量的組合，即訓(xùn)練順序、頻率、強度和方法等，是否會對骨骼肌肥大程度產(chǎn)生不同程度的影響（于洪軍，2014）。鑒于此，本研究分析總結(jié)了同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的影響及其分子生物學(xué)機制。

1 同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)

1.1 同期訓(xùn)練與干擾效應(yīng)

當(dāng)運動員或業(yè)余體育愛好者進行長時間（數(shù)月至數(shù)年）系統(tǒng)運動訓(xùn)練時，其骨骼肌將會發(fā)生明顯變化，并且力量訓(xùn)練和耐力訓(xùn)練會產(chǎn)生不同的骨骼肌適應(yīng)。例如，馬拉松運動員的骨骼肌比較纖細(xì)，且抗疲勞能力較強，而舉重或健美運動員肌肉圍度較大。理論上，骨骼肌似乎不可能同時出現(xiàn)舉重運動員和馬拉松運動員所表現(xiàn)出的兩種極端特征。進行有氧和力量同期訓(xùn)練對骨骼肌的適應(yīng)會產(chǎn)生不兼容的現(xiàn)象（Coffey et al.，2017）。

Hickson（1980）報道了同期訓(xùn)練的干擾效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)相比于單純的力量訓(xùn)練，同時進行力量和耐力訓(xùn)練可能會抑制力量的發(fā)展，但不會對耐力的發(fā)展產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。Hickson將這種現(xiàn)象稱為同期訓(xùn)練的干擾效應(yīng)。

隨著相關(guān)研究不斷深入，有研究證實了Hickson（1980）的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為同期訓(xùn)練能夠提高運動員和普通人群的最大攝氧量（Li et al.，2021；Salom Huffman et al.，2019；Sousa et al.，2018）、攝氧量峰值（Kilen et al.，2021；Lee et al.，2020）和計時賽成績（Nevin et al.，2018；Robineau et al.，2017）等耐力運動表現(xiàn)，但同期訓(xùn)練會對力量運動表現(xiàn)產(chǎn)生消極影響。與單獨力量訓(xùn)練相比，有氧和力量同期訓(xùn)練不僅會使最大力量增長幅度下降（Kikuchi et al.，2016；Petré et al.，2021），還會抑制骨骼肌肥大（De Souza et al.，2014；Lundberg et al.，2022；Osuka et al.，2017；Timmins et al.，2020）和爆發(fā)力（Lee et al.，2020；Schumann et al.，2022）的增長。

1.2 同期訓(xùn)練與骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)

目前，關(guān)于同期訓(xùn)練干擾效應(yīng)的研究多集中于力量和爆發(fā)力發(fā)展上，鮮見將骨骼肌肥大作為變量進行探究分析。而且，學(xué)界關(guān)于同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)未達(dá)成共識。以O(shè)suka等（2017）為代表的學(xué)者認(rèn)為，同期訓(xùn)練會對骨骼肌肥大產(chǎn)生消極影響（De Souza et al.，2014；Lundberg et al.，2022；Timmins et al.，2020）。然而，以Mikkola等（2012）為代表的學(xué)者認(rèn)為，同期訓(xùn)練并不會對骨骼肌肥大造成干擾效應(yīng)（Lundberg et al.，2014；Schumann et al.，2022）。甚至有研究報道，同期訓(xùn)練比單獨抗阻訓(xùn)練更能促進骨骼肌肥大（Kazior et al.，2016；Lun‐dberg et al.，2013）。關(guān)于同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大影響結(jié)果的差異，可能是由于不同研究實驗設(shè)計所導(dǎo)致的。例如，訓(xùn)練時長、受試者的訓(xùn)練背景、年齡和性別，以及訓(xùn)練模式、頻率、強度等不同，對機體施加的刺激不同，進而影響訓(xùn)練后肌肉的分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和蛋白質(zhì)合成程度，最終對肌肉肥大效應(yīng)產(chǎn)生不同的影響。

需要注意的是，在報道“同期訓(xùn)練不會對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)”的研究中，有研究因?qū)嶒炘O(shè)計、訓(xùn)練干預(yù)周期和測量方法等存在一定的局限性，導(dǎo)致結(jié)果可信性較低。例如，Mikkola等（2012）和Lundberg等（2013）通過使用磁共振成像技術(shù)（magnetic resonance imaging，MRI）或電腦斷層掃描技術(shù)（computed tomography，CT）評估訓(xùn)練前后肌肉肥大程度，認(rèn)為同期訓(xùn)練不會對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)。然而，MRI或CT測量的僅是整塊肌肉的解剖橫截面積，并不能直接反映肌纖維大小是否發(fā)生變化。而肌纖維大小發(fā)生變化的同時會使肌肉結(jié)構(gòu)也隨之改變，進而掩蓋同期訓(xùn)練對肌肉肥大的干擾效應(yīng)（Lund‐berg et al.，2022）。因此，建議使用多種技術(shù)相結(jié)合，例如使用肌肉活檢、B型軸面超聲等技術(shù)與MRI或CT相結(jié)合，從宏觀到微觀、從整體到局部全方位評估同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)（Franchi et al.，2018；Lundberg et al.，2022；Shamim et al.，2018）。

另外，不同的訓(xùn)練干預(yù)周期可能會導(dǎo)致研究結(jié)果的差異。Lundberg等（2013）和Kazior等（2016）的研究分別進行了為期5周和7周的同期訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)同期訓(xùn)練不會對骨骼肌肥大產(chǎn)生消極影響。然而，也有研究證實，同期訓(xùn)練的訓(xùn)練干預(yù)周期大于8周才會出現(xiàn)顯著性的干擾效應(yīng)（Hickson，1980）。

因此，目前研究普遍認(rèn)為，同期訓(xùn)練會對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)，但有部分研究因?qū)嶒炘O(shè)計、訓(xùn)練干預(yù)周期和測量方法等存在一定的局限性而導(dǎo)致相反的結(jié)論，并且部分研究并未從分子生物學(xué)角度進行深入探究分析。因此，未來研究在進行同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大影響的實驗設(shè)計時，應(yīng)充分考慮實驗變量對最終肌肉肥大效應(yīng)的影響，同時應(yīng)從分子生物學(xué)角度進行深入研究。

2 同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大干擾效應(yīng)的分子機制

2.1 骨骼肌肥大的發(fā)生

骨骼肌肥大主要是由遺傳因素決定的，但機體內(nèi)各種細(xì)胞因子、生長激素等的調(diào)控作用也占有十分重要地位，特別是在運動訓(xùn)練干預(yù)下，會使骨骼肌發(fā)生明顯的肥大效應(yīng)（金晶等，2021）。骨骼肌肥大是指肌纖維蛋白質(zhì)含量增多，肌纖維增粗和質(zhì)量增加，但肌纖維數(shù)量并沒有發(fā)生明顯變化（Guerci et al.，2012）。骨骼肌肥大的發(fā)生過程主要是通過誘導(dǎo)衛(wèi)星細(xì)胞活化、增殖，與現(xiàn)有肌纖維發(fā)生融合，從而使骨骼肌發(fā)生重塑（Fry et al.，2017）。此外，在各種生理刺激下，細(xì)胞外基質(zhì)可發(fā)生改變，導(dǎo)致骨骼肌蛋白質(zhì)合成代謝大于分解代謝，使蛋白質(zhì)凈合成增加，從而促進骨骼肌肥大的發(fā)生（劉曉光等，2018）。

2.2 運動誘導(dǎo)骨骼肌適應(yīng)的分子機制

從分子生物學(xué)角度，任何運動訓(xùn)練引起的骨骼肌適應(yīng)都可以看作是特定運動刺激后的急性分子信號反應(yīng)與隨后啟動的基因表達(dá)的積累效應(yīng)，導(dǎo)致特異性蛋白蓄積，從而改變細(xì)胞的形態(tài)、功能和/或代謝等。一次性抗阻運動或耐力運動雖不足以引起骨骼肌產(chǎn)生相應(yīng)的適應(yīng)，但會使細(xì)胞酶活性、基因表達(dá)和蛋白質(zhì)生物合成或降解等發(fā)生短暫變化。隨著多次訓(xùn)練重復(fù)，細(xì)胞會產(chǎn)生與長期訓(xùn)練相關(guān)的特定運動分子適應(yīng)（Fyfe et al.，2014）。

2.2.1 抗阻訓(xùn)練誘導(dǎo)的骨骼肌適應(yīng)分子機制

抗阻訓(xùn)練可從功能上定義為對骨骼肌進行漸進性超負(fù)荷運動，其特點是肌肉收縮力量大和ATP無氧再合成。骨骼肌肥大是抗阻訓(xùn)練反應(yīng)中顯著的適應(yīng)性變化之一，在開始常規(guī)抗阻訓(xùn)練幾周后可以觀察到明顯的骨骼肌肥大效應(yīng)，并且在最初的幾個月內(nèi)呈線性增加（Cornish et al.，2020）。抗阻訓(xùn)練誘導(dǎo)骨骼肌適應(yīng)的分子機制主要是通過激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路，提高mRNA翻譯起始水平，從而發(fā)揮促肥大效應(yīng)。

mTOR是進化上保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞進程（張新穎等，2019）。mTOR存在兩種功能性復(fù)合物：mTOR-Raptor復(fù)合物1（mTORC1）和 mTOR-Rictor復(fù)合物2（mTORC2）。mTORC1可受到細(xì)胞能量和營養(yǎng)狀態(tài)的調(diào)節(jié)，但mTORC2對細(xì)胞活力并不敏感，其主要參與到細(xì)胞骨架蛋白的構(gòu)建，并且可作為蛋白激酶B（protein ki‐nase B，PKB/Akt）上游信號分子參與到Akt磷酸化的過程中（Saxton et al.，2016）。普遍認(rèn)為，抗阻訓(xùn)練引起的骨骼肌肥大是由mTORC1信號通路所介導(dǎo)的（劉曉光等，2018；Cornish et al.，2020）（圖1）?？棺栌?xùn)練通過PI3K/Akt通路介導(dǎo)來激活mTORC1信號通路，使mTORC1主要下游效應(yīng)物p70核糖體蛋白S6激酶（p70 ribosomal S6 kinase，p70S6K）和真核翻譯起始因子（eIF）4E結(jié)合蛋白（eIF4E-binding pro‐tein 1，4E-BP1）磷酸化（Fukada et al.，2021；Sartori et al.，2021）。p70S6K磷酸化后，可調(diào)節(jié)下游底物真核轉(zhuǎn)譯起始因子4B（eukaryotic initiation factor 4B，eIF4B）、核糖體S6（ribosomal protein S6，RP S6）和真核翻譯延伸因子2（eu‐karyotic elongation factor 2，eEF2）的蛋白表達(dá)水平，從而導(dǎo)致mRNA翻譯的起始和延伸階段效率增加。而4E-BP1作為mRNA翻譯起始的抑制因子，可與真核轉(zhuǎn)譯起始因子4E（eukaryotic initiation factor 4E，eIF4E）結(jié)合并抑制其活性，下調(diào)轉(zhuǎn)錄的啟動和蛋白質(zhì)的表達(dá)。當(dāng)mTORC1磷酸化4E-BP1后，可使其從與eIF4E形成的抑制性復(fù)合物中解離出來，使eIF4E可與真核轉(zhuǎn)譯起始因子4G（eukaryotic initiation factor 4G，eIF4G）結(jié)合，促進mRNA翻譯起始的發(fā)生。因此，抗阻訓(xùn)練通過促進mRNA翻譯的起始和延伸，使肌細(xì)胞的凈蛋白合成增加（Bamman et al.，2018；Deldi‐cque，2020），導(dǎo)致骨骼肌肥大。

圖1 抗阻訓(xùn)練與耐力訓(xùn)練誘導(dǎo)骨骼肌適應(yīng)的分子機制Figure 1.Molecular Mechanism of Resistance Training and Endurance Training Induced Skeletal Muscle Adaptation

2.2.2 耐力訓(xùn)練誘導(dǎo)的骨骼肌適應(yīng)分子機制

耐力訓(xùn)練會導(dǎo)致肌組織ATP大量消耗，使AMP/ATP比值增加。磷酸腺苷活化蛋白激酶（adenosine monophos‐phate activated protein kinase，AMPK）作為細(xì)胞內(nèi)一種關(guān)鍵的生理能量傳感器，在感受到肌組織能量利用率增加時活化，快速調(diào)節(jié)細(xì)胞的新陳代謝，恢復(fù)細(xì)胞能量儲存以維持ATP濃度（錢帥偉等，2015）。AMPK活化后會上調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1-α（peroxisome proliferator activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）磷酸化水平。PGC-1α作為線粒體生物合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，可激活核呼吸因子1（nuclear respiratory factor-1，NRF1）和核呼吸因子2（nuclear respiratory factor-2，NRF2），促進線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）轉(zhuǎn)錄和表達(dá)增強，誘導(dǎo)線粒體生物合成增加（Baar，2014）。

耐力訓(xùn)練可引起肌質(zhì)網(wǎng)中Ca2+大量釋放，導(dǎo)致肌細(xì)胞中Ca2+濃度升高，迅速激活鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶（Calcium/Calmodulin-dependent protein kinase，CaMK），上調(diào)PGC-1α表達(dá)，增強線粒體生物合成水平（Hood et al.，2019）。另外，耐力訓(xùn)練還可以直接磷酸化p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen activated protein kinase，p38 MAPK）的Thr180和Thr182位點進而激活 p38 MAPK（Margolis et al.，2017），使得下游靶蛋白肌細(xì)胞增強因子2（myocyte en‐hancer factor 2，MEF2）表達(dá)上調(diào)，促進PGC-1α轉(zhuǎn)錄合成增加，誘導(dǎo)線粒體生物合成（Zhang et al.，2014）（圖1）。

2.3 同期訓(xùn)練對骨骼肌蛋白合成通路影響的分子機制

2.3.1 AMPK/TSC2/mTOR通路

耐力訓(xùn)練激活的AMPK會抑制抗阻訓(xùn)練誘導(dǎo)的骨骼肌蛋白質(zhì)的合成，其抑制效應(yīng)主要發(fā)生在mRNA翻譯水平上，包括翻譯起始和延長階段的抑制，前者涉及mTOR信號通路，后者則與eEF2信號通路有關(guān)。但研究普遍認(rèn)為，AMPK對骨骼肌蛋白合成的抑制主要是對mRNA翻譯起始階段的抑制，即AMPK通過下調(diào)mTORC1及其下游靶蛋白表達(dá)水平，從而削弱蛋白質(zhì)合成速率和骨骼肌肥大效應(yīng)（臧峰 等，2021）。Atherton等（2005）采用電刺激模擬抗阻訓(xùn)練和耐力訓(xùn)練對離體大鼠骨骼肌的影響，發(fā)現(xiàn)高頻電刺激（模擬抗阻訓(xùn)練）會選擇性激活骨骼肌合成代謝的Akt/mTOR信號通路，而低頻電刺激（模擬耐力訓(xùn)練）則會選擇性激活骨骼肌分解代謝的AMPK/PGC-1α信號通路。Atherton等（2005）把這種現(xiàn)象稱為“Akt-AMPK開關(guān)”假說，并且發(fā)現(xiàn)低頻電刺激會抑制mTOR及其下游靶蛋白的活性。苑紅等（2009）研究報道，長期耐力訓(xùn)練會明顯下調(diào)小鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的mTOR、p70S6K的mRNA及蛋白表達(dá)水平。提示，進行有氧和力量同期訓(xùn)練時，耐力訓(xùn)練模塊激活的AMPK可能會抑制力量訓(xùn)練模塊激活的mTORC1信號通路的活性，從而對骨骼肌蛋白合成產(chǎn)生抑制作用。

對于AMPK抑制mTORC1信號通路活性的分子機制，有研究認(rèn)為，活化的AMPK可直接磷酸化結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物 2（tumor sclerosis complex-2，TSC2）上的 Ser1345和Thr1227位點而激活 TSC2（臧峰 等，2021；Hamilton et al.，2014；Thomson，2018）。TSC2屬于腫瘤抑制物中的一種，活化后可與結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物1（tumor sclerosis complex-1，TSC1）形成TSC1/2復(fù)合物，后者具有GTP酶激活蛋白（GTP aseactivating protein，GAP）的活性，可使有活性的Rheb GTP轉(zhuǎn)變?yōu)闊o活性的Rheb GDP，導(dǎo)致mTOR及其下游靶蛋白p70S6K、4E-BP1生物活性下調(diào)，從而負(fù)向調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和蛋白合成（Coffey et al.，2017；Jacobs et al.，2017）（圖1）。

2.3.2 Sestrin蛋白和腫瘤抑制蛋白p53的抑制

Sestrin蛋白作為進化中高度保守的應(yīng)激誘導(dǎo)蛋白，可抑制mTOR激活劑Rheb的活性，從而抑制骨骼肌蛋白合成（Saxton et al.，2016）。Sestrin基因表達(dá)受到其上游腫瘤抑制蛋白p53的調(diào)控，而p53可被耐力運動所激活（Tachtsis et al.，2016）。因此，耐力運動會通過p53蛋白介導(dǎo)而引起肌肉中Sestrin蛋白含量增加，抑制mTORC1信號通路活性。此外，AMPK過磷酸化也可直接導(dǎo)致Sestrin蛋白過表達(dá)，從而對mTORC1信號通路產(chǎn)生負(fù)面影響（Budanov et al.，2008）。

除了Sestrin蛋白外，耐力訓(xùn)練激活的p53也可以通過調(diào)節(jié)核糖體的數(shù)量來抑制骨骼肌肥大。核糖體又稱為核糖核蛋白體，是細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成工廠，核糖體的數(shù)量與訓(xùn)練中肌肉肥大的數(shù)量呈正相關(guān)（Stec et al.，2016）。p53作為核糖體生物合成的關(guān)鍵調(diào)控因子之一，可降低核糖體的上游結(jié)合因子和分離因子之間的相互作用，使核糖體RNA的聚合酶I活性下調(diào)，降低蛋白質(zhì)翻譯能力，抑制骨骼肌生長（Zhai et al.，2000）。

因此，推斷耐力運動引起的應(yīng)激可能是同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)的基礎(chǔ)，并且更大的訓(xùn)練量和訓(xùn)練強度會增加工作肌的氧化還原和代謝應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致p53蛋白和Sestrin蛋白活性更強，使mTORC1通路更難被激活，導(dǎo)致骨骼肌蛋白質(zhì)合成率下降，對骨骼肌肥大產(chǎn)生抑制作用。

2.4 同期訓(xùn)練對骨骼肌蛋白降解通路影響的分子機制

同期訓(xùn)練還可能增強骨骼肌蛋白降解，從而對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)。骨骼肌蛋白降解主要通過泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（ubiquitin-proteasome system，UPS）和自噬-溶酶體系統(tǒng)（autophagy-lysosome system，ALS）介導(dǎo)完成（圖1）。

2.4.1 泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）的激活

UPS途徑完成的蛋白降解是骨骼肌細(xì)胞內(nèi)ATP依賴的蛋白質(zhì)降解的重要途徑，其主要受到骨骼肌特異性E3泛素連接酶、肌肉萎縮盒F基因（muscle atrophy F-box，MAFbx）和肌肉環(huán)狀指基因 1（muscle ring finger 1，MuRF-1）等調(diào)控。上述物質(zhì)參與特定蛋白的泛素化過程，使蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)移到26S蛋白酶體進行一系列降解（Sartori et al.，2021）。26S蛋白酶體是由11S調(diào)控因子、20S催化亞基和2個19S調(diào)節(jié)亞基所組成的蛋白水解酶復(fù)合物，通過識別目標(biāo)蛋白的多聚泛素化和泛素化蛋白，完成蛋白降解。

Akt作為mTORC1的上游介質(zhì)，可被抗阻訓(xùn)練激活，活化的Akt可使UPS啟動因子叉頭型轉(zhuǎn)錄因子（forkhead box O，F(xiàn)oxo）失活，從而減少肌肉蛋白水解，增加肌肉蛋白合成。耐力運動可以激活Foxo，通過肌肉生長抑制素（myostatin，MSTN）的介導(dǎo)，使MAFbx和MuRF-1表達(dá)增加，導(dǎo)致多聚泛素分子與靶蛋白相互連接，激活UPS，促進骨骼肌蛋白發(fā)生水解，對骨骼肌蛋白合成產(chǎn)生負(fù)面影響（Bodine et al.，2014；Egerman et al.，2014；Margolis et al.，2015）。

2.4.2 自噬-溶酶體系統(tǒng)（ALS）的激活

自噬是指溶酶體對胞質(zhì)成分進行非選擇性降解，可清除受損的線粒體、蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)，有利于維持細(xì)胞在靜息時、運動中以及運動后恢復(fù)期間的穩(wěn)態(tài)（鄭莉芳等，2019；Vainshtein et al.，2016）。ALS活性主要受到失調(diào)51樣自噬激活激酶1（uncoordinated 51 like autophagy activating kinase 1，ULK1）調(diào)控，而ULK1在體內(nèi)發(fā)揮自噬作用主要依賴于ULK1復(fù)合體，該復(fù)合體是由ULK1、200KDA的家族相互作用蛋白（family interacting protein of 200KDA，F(xiàn)IP200）、自噬相關(guān)基因 101（autophagy-related genes 101，Atg101）和自噬相關(guān)基因 13（autophagy-related genes 13，Atg13）4種自噬蛋白組成，在自噬前體的起始階段發(fā)揮重要作用。

抗阻訓(xùn)練激活的mTORC1可直接磷酸化Atg13和ULK1的位點，使ULK1-Atg13-FIP200-Atg101復(fù)合體遭到破壞，對自噬的起始產(chǎn)生抑制作用。而耐力訓(xùn)練激活的AMPK可阻斷mTORC1對復(fù)合體的抑制作用，使mTORC1所依賴的磷酸化位點上的Atg13和FIP200發(fā)生去磷酸化，導(dǎo)致ULK1-Atg13-FIP200-Atg101復(fù)合體的形成，促使骨骼肌自噬的發(fā)生。此外，AMPK還可以促進ULK1蛋白表達(dá)增強，進一步磷酸化Atg13和FIP200的激活性磷酸化位點，使其再反饋激活ULK1，從而更大程度促進自噬，使骨骼肌蛋白質(zhì)發(fā)生降解（Jessen et al.，2014；Vainshtein et al.，2016）。

2.5 同期訓(xùn)練與單純耐力訓(xùn)練對骨骼肌蛋白質(zhì)代謝影響的分子機制異同點

骨骼肌蛋白質(zhì)的合成主要以mTOR信號通路為介導(dǎo)完成，而蛋白質(zhì)的降解主要是通過UPS和ALS介導(dǎo)。同期訓(xùn)練與單純耐力訓(xùn)練相比，對骨骼肌蛋白質(zhì)合成和降解代謝影響機制可能有所不同。

2.5.1 合成代謝

同期訓(xùn)練對骨骼肌蛋白合成通路的抑制主要是通過耐力訓(xùn)練模塊激活的AMPK經(jīng)TSC2和p53蛋白的介導(dǎo)，下調(diào)抗阻訓(xùn)練模塊所激活mTOR C1信號通路活性來完成的，然而單純耐力訓(xùn)練可能會對mTOR及其下游靶蛋白生物活性的影響有所不同。吳薇等（2010）對24只SD大鼠進行32周耐力訓(xùn)練干預(yù)，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，長期耐力訓(xùn)練組骨骼肌中的mTOR、p70S6K、eIF4E蛋白總量及磷酸化水平并無顯著性差異。張京紅（2010）對32只C57BL/6小鼠進行28周的不同訓(xùn)練干預(yù)，證實同期訓(xùn)練組骨骼肌中的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extranal-signal regulated ki‐nase 1/2，ERK1/2）、mTOR和p70S6K出現(xiàn)顯著性下降，而單純耐力訓(xùn)練組骨骼肌中的上述信號分子并未發(fā)生明顯變化。一些基于人體試驗的研究發(fā)現(xiàn)，單純耐力訓(xùn)練還可以激活mTOR信號通路（Benziane et al.，2008；Mascher et al.，2007，2011），其原因可能是由于人體其他因素（訓(xùn)練背景、年齡、遺傳因素等）會調(diào)節(jié)對運動的分子反應(yīng)所導(dǎo)致的（Fyfe et al.，2014）。但這不妨認(rèn)為，單純耐力訓(xùn)練和同期訓(xùn)練對骨骼肌蛋白質(zhì)合成的影響機制可能是不同的。

究其兩種訓(xùn)練方式對mTOR信號通路產(chǎn)生影響差異的原因，目前并沒有明確的結(jié)論，但根據(jù)“信號通路串?dāng)_效應(yīng)”理論（Herrlich et al.，2022；Rowland et al.，2017）可以推測，同期訓(xùn)練可同時激活mTOR和AMPK信號通路，而單純耐力訓(xùn)練可能僅激活單一的信號通路，因此在進行同期訓(xùn)練時可能造成信號通路之間的“串?dāng)_”（Ghom‐laghi et al.，2021），從而與單獨耐力訓(xùn)練相比，對骨骼肌蛋白質(zhì)合成代謝的影響有所不同。

2.5.2 降解代謝

骨骼肌蛋白質(zhì)的降解代謝主要是UPS和ALS介導(dǎo)。耐力訓(xùn)練激活的AMPK可活化UPS的啟動因子Foxo，從而促進骨骼肌蛋白泛素化降解（Stefanetti et al.，2015）。并且，AMPK還可上調(diào)ULK1表達(dá)水平，從而促使骨骼肌蛋白自噬的發(fā)生（Martin-Rincon et al.，2018）。但抗阻訓(xùn)練會使 Foxo（Margolis et al.，2015）和 uLK1-Atg13-FIP200-Atg101復(fù)合體失活（Martin-Rincon et al.，2018），從而抑制骨骼肌蛋白質(zhì)UPS和ALS過程。推斷在進行同期訓(xùn)練時，可能會造成骨骼肌信號通路之間的“競爭與干擾”（Fairlie et al.，2020）。

但需要說明的是，目前鮮見直接探究同期訓(xùn)練與單純耐力訓(xùn)練對骨骼肌蛋白降解的影響機制有何異同的相關(guān)實驗研究，但通過對兩種訓(xùn)練方式對比分析發(fā)現(xiàn)，與單獨耐力訓(xùn)練相比，同期訓(xùn)練可能會使肌細(xì)胞內(nèi)ATP進一步消耗，造成AMPK磷酸化水平進一步上調(diào)，同時同期訓(xùn)練還可能會抑制mTOR生物活性，因此在進行同期訓(xùn)練時可減弱抗阻訓(xùn)練對UPS和ALS的活性抑制，還可增強骨骼肌蛋白質(zhì)泛素化降解和自噬通量，但這還需要進一步實驗研究加以佐證。

3 不同訓(xùn)練變量對骨骼肌肥大及分子機制的影響

3.1 訓(xùn)練順序

力量和耐力的訓(xùn)練順序不同，對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)可能有所不同（Jones et al.，2019）。Pinto等（2014）將26名成年受試者隨機分為在同一節(jié)訓(xùn)練課中先力量后耐力訓(xùn)練組和先耐力后力量訓(xùn)練組，進行為期12周的同期訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)先進行力量訓(xùn)練再進行耐力訓(xùn)練比相反的訓(xùn)練順序更能增強下肢肌肉肥大程度。關(guān)于同期訓(xùn)練不同訓(xùn)練順序影響的Meta分析表明，先力量后耐力訓(xùn)練比相反的訓(xùn)練順序更能增強下肢肌肉力量和肥大程度（Ed‐dens et al.，2018）。從分子生物學(xué)角度，力量和耐力的訓(xùn)練順序不同會產(chǎn)生不同的信號分子反應(yīng)，從而影響骨骼肌蛋白合成程度。Shirai等（2020）對小鼠進行為期3周的不同順序同期訓(xùn)練干預(yù)，發(fā)現(xiàn)先進行力量訓(xùn)練再進行耐力訓(xùn)練較相反的訓(xùn)練順序更能增強小鼠腓腸肌mTORC1及其下游靶蛋白p70S6K和4E-BP1磷酸化水平，進而促進骨骼肌蛋白合成。而在力量訓(xùn)練之前進行耐力訓(xùn)練會激活A(yù)MPK、CaMK和ULK1等信號通路，與后續(xù)力量訓(xùn)練所誘導(dǎo)的信號通路發(fā)生拮抗作用，從而抑制骨骼肌肥大的發(fā)生（Fyfe et al.，2014）。此外，Apró等（2015）研究報道，先耐力后力量訓(xùn)練會引起泛素連接酶、MuRF-1和MAFbx表達(dá)增加，導(dǎo)致骨骼肌蛋白質(zhì)降解代謝增強，從而對骨骼肌肥大產(chǎn)生消極影響。

因此，在同期訓(xùn)練的訓(xùn)練順序選擇上，建議應(yīng)先進行力量訓(xùn)練后進行耐力訓(xùn)練，可有效降低同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)（圖2A）。需要指出的是，目前的相關(guān)研究中訓(xùn)練干預(yù)周期較短，并沒有使骨骼肌質(zhì)量發(fā)生顯著性變化。肌肉肥大是多次抗阻訓(xùn)練的累積效應(yīng)，急性或短期抗阻運動雖可激活mTOR信號通路，提高核糖體的翻譯效率，但不足以誘發(fā)顯著的骨骼肌肥大效應(yīng)（馬穰桂等，2021）。在探究同期訓(xùn)練的干擾效應(yīng)時，訓(xùn)練干預(yù)周期應(yīng)大于8周才能觀察到顯著性的干擾效應(yīng)（Hickson，1980）。因此，今后的研究可進行較長周期的同期訓(xùn)練以探究不同訓(xùn)練順序的同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的長期影響。

圖2 不同訓(xùn)練變量對骨骼肌肥大影響的熱力圖Figure 2.Heat Map of the Effects of Different Training Variables on Skeletal Muscle Hypertrophy

3.2 耐力訓(xùn)練手段

3.2.1 耐力訓(xùn)練強度選擇

1）與常規(guī)中等強度持續(xù)訓(xùn)練（moderate-intensity con‐tinuous training，MICT）相比，高強度間歇訓(xùn)練（high-inten‐sity interval training，HIIT）可能會使同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)增強。AMPK、沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1（NAD+-dependent sirtuin1，SIRT1）和4E-BP1作為蛋白質(zhì)合成負(fù)調(diào)控因子，其活性根據(jù)訓(xùn)練強度的增大而增強（Rose et al.，2009）。并且，AMPK-α1亞型作為抑制mTORC1活性的重要調(diào)節(jié)蛋白，可能優(yōu)先被較高的訓(xùn)練強度所激活（Wojtaszewski et al.，2002）。2）相比于低強度的耐力訓(xùn)練，高強度的耐力訓(xùn)練會導(dǎo)致能源物質(zhì)大量消耗，使得AMPK活性進一步上調(diào)，誘發(fā)骨骼肌蛋白合成速率下降，分解速率上升（Camera，2022）。3）HIIT會造成肌細(xì)胞內(nèi)缺氧，需要肌細(xì)胞增強有氧氧化能力，而抗阻訓(xùn)練在誘發(fā)肌細(xì)胞蛋白合成增加的同時會伴隨乳酸增加，導(dǎo)致肌細(xì)胞無氧供能能力增強。此時，肌細(xì)胞需要適應(yīng)兩種不同生理和形態(tài)上的適應(yīng)，就會出現(xiàn)相互干擾作用，可能會導(dǎo)致骨骼肌蛋白合成速率下降（Vechin et al.，2021）。4）高強度的耐力訓(xùn)練會引起II型肌纖維代謝紊亂，進而可能會鈍化肌肉合成代謝反應(yīng)（Fyfe et al.，2014）。

3.2.2 耐力訓(xùn)練方式選擇

通過系統(tǒng)性文獻(xiàn)檢索關(guān)于同期訓(xùn)練的不同耐力訓(xùn)練方式對骨骼肌肥大影響的研究發(fā)現(xiàn)，有4項研究選擇跑步作為耐力訓(xùn)練的方式（Craig et al.，1991；Hickson，1980；Kraemer et al.，1995；Terzis et al.，2016），更多的研究使用功率自行車作為耐力訓(xùn)練的方式。然而，在以跑步作為耐力訓(xùn)練方式的4項研究中，有3項研究（Craig et al.，1991；Kraemer et al.，1995；Terzis et al.，2016）均對骨骼肌肥大產(chǎn)生消極影響。推測，與功率自行車訓(xùn)練相比，跑步訓(xùn)練可能會增大骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)風(fēng)險。究其原因，可能是由于功率自行車訓(xùn)練以向心運動為主，而跑步訓(xùn)練則以離心運動為主，因此跑步訓(xùn)練比功率自行車訓(xùn)練造成的骨骼肌損傷更多，進而對骨骼肌肥大產(chǎn)生負(fù)面影響（Wilson et al.，2012），但目前鮮見從分子生物學(xué)角度出發(fā)來探究同期訓(xùn)練的不同耐力訓(xùn)練方式對骨骼肌肥大影響的研究。

因此，在進行同期訓(xùn)練時，耐力訓(xùn)練強度應(yīng)維持在中低強度（圖2B），同時盡量使用功率自行車而非跑步作為同期訓(xùn)練的耐力訓(xùn)練方式（圖2C），以最大程度減少同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大產(chǎn)生的消極影響。

3.3 訓(xùn)練頻率

通過對國內(nèi)外關(guān)于同期訓(xùn)練的研究進行系統(tǒng)性檢索發(fā)現(xiàn)，目前僅檢索到1項關(guān)于同期訓(xùn)練中不同訓(xùn)練頻率對肌肉肥大的影響的研究（Jones et al.，2013）。該研究將受試者分為單獨抗阻訓(xùn)練組、低頻同期訓(xùn)練組（每周進行1次訓(xùn)練）和高頻同期訓(xùn)練組（每周進行3次訓(xùn)練），發(fā)現(xiàn)單獨抗阻訓(xùn)練組和低頻同期訓(xùn)練組的肌肉肥大效應(yīng)類似，但高頻同期訓(xùn)練組會對肌肉肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)。此外，在認(rèn)為同期訓(xùn)練會對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)的8項研究（Bell et al.，2000；Craig et al.，1991；De Souza et al.，2012，2014；Jones et al.，2013；Karavirta et al.，2011；Kraemer et al.，1995；Putman et al.，2004）中，5項研究的訓(xùn)練頻率≥每周3天（Bell et al.，2000；Craig et al.，1991；Jones et al.，2013；Kraemer et al.，1995；Putman et al.，2004），推測每周進行高頻率的同期訓(xùn)練更有可能對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)。

因此，在進行同期訓(xùn)練時，建議訓(xùn)練頻率每周應(yīng)小于3次，以減少同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)（圖2D）。

4 總結(jié)與展望

耐力和力量同期訓(xùn)練目前被廣泛應(yīng)用于訓(xùn)練實踐中，但同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大產(chǎn)生的干擾效應(yīng)卻成為不可忽視的問題，其分子機制并無統(tǒng)一定論，可能是由于同期訓(xùn)練會抑制mTOR信號通路而使骨骼肌蛋白合成效率下降，也有可能是同期訓(xùn)練可激活泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和自噬-溶酶體系統(tǒng)而增強骨骼肌蛋白降解效率，或者兩者同時存在而誘發(fā)同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)。

同期訓(xùn)練的訓(xùn)練順序和變量不同可能會對骨骼肌肥大及其分子機制產(chǎn)生不同程度的影響，選擇合理的同期訓(xùn)練方案，盡可能避免其對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)。1）在同期訓(xùn)練的順序選擇上，建議先力量后耐力；2）在同期訓(xùn)練的耐力訓(xùn)練強度選擇上，建議將MICT作為最佳的耐力訓(xùn)練強度；3）在同期訓(xùn)練的耐力訓(xùn)練方式選擇上，建議將功率自行車作為最佳耐力訓(xùn)練方式；4）在同期訓(xùn)練的訓(xùn)練頻率選擇上，建議每周應(yīng)少于3次。需要注意的是，在實際訓(xùn)練安排中還需要更多的實證研究。

然而，目前仍有如下問題尚待厘清：同期訓(xùn)練的不同訓(xùn)練變量對骨骼肌肥大產(chǎn)生干擾效應(yīng)的機制是否一致？導(dǎo)致同期訓(xùn)練對骨骼肌蛋白質(zhì)代謝的影響機制在人體和動物實驗中出現(xiàn)差異的原因等。未來可從上述角度出發(fā)，深入探究同期訓(xùn)練對骨骼肌肥大及其分子機制的影響，以最大限度發(fā)揮同期訓(xùn)練在大眾健康和競技體育中的優(yōu)勢，同時避免其對骨骼肌肥大的干擾效應(yīng)。