王震

（廣東青年職業(yè)學(xué)院體育部，廣東廣州510507）

運(yùn)動(dòng)及老年性肌肉萎縮與細(xì)胞凋亡

王震

（廣東青年職業(yè)學(xué)院體育部，廣東廣州510507）

通過分析不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、衰老與細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞凋亡與老年性肌肉萎縮的關(guān)系，探討衰老過程中運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌細(xì)胞凋亡機(jī)制與老年性肌肉萎縮的影響，旨在為運(yùn)動(dòng)健身防止老年性肌肉萎縮提供理論依據(jù)。

運(yùn)動(dòng)；衰老；肌肉萎縮；細(xì)胞凋亡

隨著世界老齡化人口增多，老年人的健康問題引起了人們的重視。60歲至70歲年齡段的老人，骨骼肌重量減少了25～30%，且隨著年齡的增長(zhǎng)骨骼肌的重量減少越多，這與老年肌肉萎縮密切相關(guān)。肌肉萎縮與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切，目前研究表明，衰老既可促進(jìn)細(xì)胞凋亡又能抑制細(xì)胞凋亡。衰老促進(jìn)細(xì)胞凋亡可能是老年肌肉萎縮的主要原因，但國(guó)內(nèi)外有關(guān)衰老過程中細(xì)胞凋亡與肌肉萎縮的研究相對(duì)較少。本文就衰老、運(yùn)動(dòng)與骨骼肌細(xì)胞凋亡的關(guān)系作一闡述，為研究運(yùn)動(dòng)改善衰老過程中肌肉萎縮提供方便。

1 細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是生命體維持自身組織結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、由基因調(diào)控的、程序性的死亡過程。機(jī)體的整個(gè)生命過程離不開細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的因素很多，如DNA損傷、氧化應(yīng)激、紫外線、ROS、生長(zhǎng)因子缺乏等。其凋亡途徑有三種：一、由膜受體介導(dǎo)的細(xì)胞死亡，俗稱外源途徑。二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。三、內(nèi)源性途徑，以線粒體為核心稱為線粒體途徑，該途徑是細(xì)胞凋亡的重要途徑。

2 運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞凋亡

國(guó)內(nèi)外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可誘導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞凋亡，但不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、負(fù)荷對(duì)不同類型骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響沒有定論。鄭師陵等將SD大鼠分為對(duì)照組、運(yùn)動(dòng)1周、2周、3周，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)后各組的DNA周期分析均出現(xiàn)亞“G1”峰（即凋亡峰），TUNEL顯示運(yùn)動(dòng)后1周凋亡細(xì)胞比例最高，2周、3周后比例降低，但運(yùn)動(dòng)組較對(duì)照組有顯著性差異。說明運(yùn)動(dòng)量對(duì)骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響明顯。周未艾等將大鼠分為5個(gè)不同跑速組，發(fā)現(xiàn)隨著跑速的遞增肌細(xì)胞凋亡的出現(xiàn)率也隨之增加，這說明運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不同對(duì)細(xì)胞凋亡的影響亦不同。Reddy等設(shè)計(jì)大鼠隨意滾輪運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)表明，血漿中的抗氧化能力增強(qiáng)，脂質(zhì)過氧化物沒有變化。這些研究表明，并非所有的運(yùn)動(dòng)都導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加，誘發(fā)細(xì)胞凋亡可能存在臨界的運(yùn)動(dòng)量和強(qiáng)度的問題。

2.1 適宜運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與細(xì)胞凋亡

有關(guān)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與心肌細(xì)胞凋亡的研究證明，適宜的運(yùn)動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡。金其貫等研究認(rèn)為，引起心肌細(xì)胞凋亡的重要因素是運(yùn)動(dòng)，他們將大鼠分為3個(gè)組：安靜組未見心肌細(xì)胞凋亡，1h//天運(yùn)動(dòng)組心肌細(xì)胞出現(xiàn)12.5%的凋亡，過度運(yùn)動(dòng)組心肌細(xì)胞出現(xiàn)66.7%的凋亡。周未艾等研究表明，大鼠股四頭肌細(xì)胞凋亡隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加而增多。這表明，適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可能不引起細(xì)胞凋亡，但不同的組織可能有所不同。

2.2 中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞凋亡

長(zhǎng)期中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)造成大鼠心肌細(xì)胞中凋亡調(diào)控基因Bcl-2 mRNA表達(dá)明顯增加，抑制心肌細(xì)胞凋亡。熊國(guó)勝等研究結(jié)果顯示中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)SOD的活性升高，MDA的含量降低，SOD/MDA比值升高，細(xì)胞凋亡率略微升高。周婕等研究報(bào)道，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)易于誘導(dǎo)比目魚肌細(xì)胞凋亡。Siu等研究骨骼肌和心肌細(xì)胞凋亡時(shí)發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)可降低骨骼肌和心肌細(xì)胞凋亡。Siu等研究表明，運(yùn)動(dòng)組，安靜組和有氧運(yùn)動(dòng)組之間，心肌線粒體膜間隙分子的表達(dá)沒有差異。Kava?zis等研究表明，中等強(qiáng)度的耐力運(yùn)動(dòng)可阻止心肌細(xì)胞凋亡，可能與Cyt-c的釋放減少有關(guān)。由此可見，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞凋亡關(guān)系還有待進(jìn)一步證實(shí)。

2.3 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或大運(yùn)動(dòng)量與細(xì)胞凋亡

Sandri等讓小鼠持續(xù)運(yùn)動(dòng)一夜，發(fā)現(xiàn)骨骼肌組織有DNA碎片，而未運(yùn)動(dòng)的小鼠沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡，故認(rèn)為大運(yùn)動(dòng)量可引起骨骼肌細(xì)胞凋亡。金其貫等對(duì)大鼠8周力竭性游泳訓(xùn)練，組織學(xué)觀察大鼠比目魚肌，并用DNA原位末端標(biāo)記法檢測(cè)細(xì)胞凋亡，結(jié)果表明力竭性訓(xùn)練組骨骼肌出現(xiàn)凋亡的細(xì)胞，Bcl-2蛋白表達(dá)顯著下降，F(xiàn)as蛋白表達(dá)輕度增加，對(duì)照組和1h訓(xùn)練組中未發(fā)現(xiàn)有凋亡細(xì)胞。張鈞等研究表明：過度訓(xùn)練組大鼠心肌組織中Cyt-c含量明顯升高，引起心肌細(xì)胞凋亡增加。Sandri等通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，過度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞損傷是由骨骼肌細(xì)胞凋亡引起的。王長(zhǎng)青等對(duì)大鼠進(jìn)行為期不同天數(shù)的訓(xùn)練，分別是1天、6天、12天和18天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組骨骼肌有較少的細(xì)胞發(fā)生凋亡；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組細(xì)胞凋亡比例增多，18d訓(xùn)練組細(xì)胞凋亡比例最高，甚至還出現(xiàn)壞死。有研究者對(duì)力竭和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后細(xì)胞凋亡率作了檢測(cè)，結(jié)果表明凋亡率比對(duì)照組明顯增加。這與袁海平等研究運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)肝細(xì)胞的凋亡的結(jié)果相似，只是研究的組織不一樣。這些結(jié)果表明大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或大運(yùn)動(dòng)量可引起細(xì)胞凋亡率增多，也有可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壞死。

3 運(yùn)動(dòng)與Ⅰ和Ⅱ型肌細(xì)胞凋亡

多數(shù)研究表明：運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)骨骼肌組織細(xì)胞凋亡，影響其細(xì)胞凋亡的因素很多，如細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)量，骨骼肌的纖維類型等。骨骼肌分為Ⅰ型?。。┖廷蛐图。旒。?。周婕等對(duì)比目魚肌和脛骨前肌細(xì)胞凋亡情況的研究結(jié)果表明，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)比大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)更易誘導(dǎo)比目魚肌細(xì)胞凋亡。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是影響骨骼肌細(xì)胞凋亡的因素之一，并且Ⅱ型肌纖維百分比高的骨骼肌在大強(qiáng)度和中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中更易發(fā)生細(xì)胞凋亡。Libera等通過藥物誘導(dǎo)大鼠心力衰竭，發(fā)現(xiàn)心力衰竭時(shí)，Ⅱ型肌比Ⅰ型肌更易發(fā)生凋亡。Yamada等人用活檢技術(shù)檢測(cè)人體骨骼肌纖維類型時(shí)發(fā)現(xiàn)，Ⅱ型肌纖維中有Fas（誘發(fā)凋亡基因）表達(dá)，沒有Bcl-2（抗凋亡基因）表達(dá)，這表明快肌纖維比慢肌纖維更易發(fā)生凋亡。由此可見，快慢肌細(xì)胞凋亡的程度不同可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大小或?qū)嶒?yàn)方法有關(guān)。

4 衰老與細(xì)胞凋亡

大量研究表明，細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)失調(diào)可能引起細(xì)胞漸進(jìn)性丟失與衰老相關(guān)的疾病。如生理功能逐漸下降，老年癡呆癥、肌肉萎縮和退化性疾病明顯增加。衰老期間各種組織細(xì)胞凋亡水平上調(diào)，如心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、生殖系統(tǒng)等，這表明生理?xiàng)l件下衰老加速了細(xì)胞凋亡。也有研究者認(rèn)為衰老抑制某些細(xì)胞凋亡。然而，衰老如何促進(jìn)或抑制某些組織細(xì)胞的凋亡機(jī)制存在爭(zhēng)論。

4.1 衰老抑制細(xì)胞凋亡

衰老過程中會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞凋亡減少。研究者用344只Fischer大鼠研究報(bào)道，衰老減弱結(jié)腸黏膜細(xì)胞凋亡，還有研究者認(rèn)為氧化應(yīng)急或生物能量崩潰的條件下衰老的細(xì)胞不易凋亡。1994年，wang等用去血清誘導(dǎo)鼠及人的成纖維細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)衰老的細(xì)胞不易發(fā)生凋亡。Fung等對(duì)衰老的嗅上皮細(xì)胞凋亡情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明衰老的細(xì)胞不易發(fā)生凋亡，隨后相繼有人用抗癌藥物、輻射等手段誘發(fā)衰老組織的細(xì)胞凋亡，結(jié)論一致。人衰老成纖維細(xì)胞中鈣離子依賴的調(diào)節(jié)蛋白（gelsolin）表達(dá)水平較高，可抑制細(xì)胞凋亡。動(dòng)物多種衰老組織中含有g(shù)elsolin。老年大鼠結(jié)腸黏膜細(xì)胞cas?pase級(jí)聯(lián)活性降低，抑制細(xì)胞凋亡。衰老抑制細(xì)胞凋亡會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響，如老年腫瘤病、結(jié)腸癌等。目前有關(guān)衰老抑制骨骼肌細(xì)胞凋亡的研究很少，這需要研究者進(jìn)一步探究。

4.2 衰老促進(jìn)細(xì)胞凋亡

Adams等對(duì)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡的研究表明，衰老的軟骨細(xì)胞易于發(fā)生凋亡。Hashimoto等研究發(fā)現(xiàn)，衰老軟骨細(xì)胞凋亡的增加可能會(huì)導(dǎo)致軟骨鈣化和關(guān)節(jié)炎。Manolagas等研究發(fā)現(xiàn)，衰老過程中骨細(xì)胞凋亡增加可能會(huì)引起骨質(zhì)疏松癥。Phaneuf等通過對(duì)344只雄性Fischer小鼠心肌細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激的標(biāo)記物進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，16月齡、24月齡與6月齡小鼠比較，胞質(zhì)內(nèi)的Cyt-c含量顯著增高，前者心肌細(xì)胞更加容易受損而引起凋亡。同時(shí)Bcl-2水平隨著年齡增長(zhǎng)也出現(xiàn)下降，而Bax蛋白沒有變化。因?yàn)锽cl-2能抑制Cyt-c的釋放，這可能解釋了老年大鼠心臟中凋亡細(xì)胞增加的原因。Kwak等研究表明，左心室細(xì)胞凋亡率與年齡成線性關(guān)系。Zhang等對(duì)老年靈長(zhǎng)類動(dòng)物心肌細(xì)胞凋亡研究發(fā)現(xiàn)，雄性凋亡速率上升4倍，而同齡雌性細(xì)胞凋亡無明顯變化，這表明性別會(huì)影響細(xì)胞凋亡。衰老促進(jìn)細(xì)胞凋亡的機(jī)制仍不清楚，不同組織細(xì)胞的凋亡又有不同，一般認(rèn)為衰老細(xì)胞凋亡是衰老細(xì)胞線粒體功能受損及自由基損傷引起的。目前有關(guān)衰老過程中骨骼肌細(xì)胞凋亡變化及其機(jī)制研究較少。

5 衰老過程中細(xì)胞凋亡與肌肉萎縮

衰老進(jìn)程中肌纖維數(shù)量、質(zhì)量和力量下降，統(tǒng)稱為肌減少癥。衰老期間線粒體功能紊亂，導(dǎo)致肌細(xì)胞凋亡速度加快，肌纖維數(shù)量下降。Allen等研究表明骨骼肌細(xì)胞凋亡增加使肌細(xì)胞數(shù)減少，導(dǎo)致比目魚肌廢用性萎縮。Chong等用35月齡大鼠研究表明，衰老組腓腸肌凋亡率高于年輕對(duì)照組，前者比后者骨骼肌質(zhì)量減少43%。Baker等研究表明，衰老過程中跖肌中的caspase級(jí)聯(lián)和AIF表達(dá)水平均升高，同時(shí)基因表達(dá)水平越高、肌肉質(zhì)量減少越多。衛(wèi)星細(xì)胞促進(jìn)肌纖維的生長(zhǎng)發(fā)育，肌肉質(zhì)量減少可能與衛(wèi)星細(xì)胞的凋亡有關(guān)。這些研究結(jié)果表明衰老過程中肌肉萎縮與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切。然而衰老過程中肌細(xì)胞凋亡適當(dāng)增加對(duì)機(jī)體是有益的，因?yàn)闄C(jī)體通過細(xì)胞凋亡清除損傷、突變的細(xì)胞及肌肉中壞死的組織，促進(jìn)肌肉新陳代謝，維持生理平衡。理論上細(xì)胞凋亡適當(dāng)增加也有可能使肌肉質(zhì)量增加，但目前沒有這方面的文獻(xiàn)報(bào)道。細(xì)胞凋亡對(duì)機(jī)體的利與弊應(yīng)該有一個(gè)“度”的問題，需要去探索。

6 運(yùn)動(dòng)及衰老性肌肉萎縮與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過程中，細(xì)胞凋亡因子Bcl-2、Bax、Cyt-c、AIF、Endo G等變化不同，因此細(xì)胞凋亡率也不同。具體關(guān)系如圖1。

圖1 運(yùn)動(dòng)及衰老性肌肉萎縮與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

由上述凋亡因子變化的關(guān)系可推測(cè)：衰老過程中小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)有利于維持肌肉質(zhì)量，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)維持持肌肉質(zhì)量還有待進(jìn)一步研究，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)則不利于維持肌肉質(zhì)量，而是促進(jìn)肌肉萎縮，這還有待研究者進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

7 小結(jié)

細(xì)胞凋亡是有機(jī)體維持自身組織穩(wěn)定的基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究取得了一定的進(jìn)展，但仍有一些問題，如中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與細(xì)胞凋亡的關(guān)系；大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或大運(yùn)動(dòng)量在那種情況下會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞從凋亡過度到壞死；不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與Ⅰ和Ⅱ型肌細(xì)胞凋亡的情況以及不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)等有待進(jìn)一步研究。

衰老過程中不同的組織細(xì)胞凋亡水平不同，有的組織促進(jìn)凋亡、有的組織抑制凋亡。若衰老進(jìn)程中細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)機(jī)制異常，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)體老化和疾病發(fā)生，如細(xì)胞凋亡過度或過度抑制，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的器質(zhì)性病變。衰老過程中細(xì)胞凋亡受多種因素的影響，但不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)衰老過程中凋亡因子的調(diào)節(jié)與細(xì)胞凋亡關(guān)系尚無定論，有關(guān)衰老過程中骨骼肌凋亡的研究很少，以及那種運(yùn)動(dòng)形式的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或負(fù)荷能有效改善衰老過程中的肌細(xì)胞凋亡，延緩衰老性肌肉萎縮，改善肌肉質(zhì)量等這是需要去探索的問題。

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Sports and Senile Muscle Atrophy and Cell Apoptosis

WANG Zhen
（Sport Dept.，Guangdong Youth Vocational Inst.，Guangzhou 510507，China）

By analyzing the relationship between different sports intensity，the relationship between senile and cell apoptosis as well as the relationship between cell apoptosis and senile muscle atrophy，the paper discusses the effects that sports takes on the mechanism of the cell apoptosis and senile muscle atrophy during the process of senium.This research aims to provide the theoretical basis for avoiding the senile muscle atrophy.

sports；senium；muscle atrophy；cell apoptosis

G804.21

A

1672-268X（2013）04-0049-03

2013-05-03）