王今越，王小虹，馮維斗

運動訓練抑制了TGFβ通路并緩解了D-半乳糖誘導衰老大鼠的肌肉流失

王今越1，王小虹2，馮維斗3

目的：研究TGFβ(經典和非經典)通路在運動緩解衰老性肌肉流失(少肌癥)中的作用。方法：24只雄性Wistar大鼠分為3組，C組(青年安靜組)、S組(40d D-半乳糖注射致衰老組)、E組(40d D-半乳糖注射+6 wk跑臺運動的衰老運動組)。檢測各組大鼠體重、腓腸肌重量、TGFβ(經典與非經典)通路因子——TGFβ1、MSTN、Phospho-smad2/3、Phospho-MAPKs(p38、JNK1/2 、ERK1/2) 及通路效應因子——p21、Pax7(WB法)、MyoD mRNA、MyoG mRNA(RT-PCR法)。結果：與C組相比，S組腓腸肌比重(腓腸肌重量/體重)降低，TGFβ1、MSTN、Phospho-smad2/3、Phospho-MAPKs (Phospho-p38、Phospho-JNK1/2、Phospho-ERK1/2)、p21、MyoD mRNA、MyoG mRNA升高，Pax7降低；與S組相比，E組腓腸肌比重升高，TGFβ1、MSTN、Phospho-smad2/3、Phospho-MAPKs (Phospho-JNK1/2、Phospho-ERK1/2)降低，p21、Pax7、MyoD mRNA、MyoG mRNA升高。結論：運動訓練抑制了TGFβ經典及非經典通路并緩解了衰老肌肉的流失，Pax7、p21、MyoD、MyoG可能作為TGFβ通路的效應器介導了該過程。

TGFβ通路;少肌癥;D-半乳糖;運動;鼠；動物實驗

衰老性肌肉流失(少肌癥)是一種普遍存在、以肌肉質量和力量退行性損失為特征的疾病，它限制人體活動能力，間接加重了多種老年常見癥狀(II型糖尿病、動脈硬化、骨質疏松)，損害了老年人的生活質量，提高了健康成本和社會負擔。規(guī)律的運動訓練可改善肌肉的結構和功能，對于預防和緩解少肌癥作用明顯。盡管相關研究很多，然而，少肌癥的運動性干預乃至少肌癥發(fā)生本身的分子機制卻仍不完全明晰。

TGFβ信號在調控肌肉質量及功能方面起重要作用，它抑制衛(wèi)星細胞激活、生肌分化、肌母細胞融合、肌肉特異性蛋白表達，促進膠原蛋白合成、肌母細胞纖維化、疤痕生成[40]。上升的報道顯示，TGFβ信號激活與肌肉損傷、肌肉營養(yǎng)不良、胰島素抵抗誘發(fā)的肌肉萎縮和肌肉纖維化均有密切關聯(lián)[11]。近來，有研究報道，肌肉TGFβ信號增強損害了肌肉再生是少肌癥發(fā)生的重要原因[12,41]。此外，活體研究顯示，多種組織(心肌[25]、脾[46]、動脈血管[42]、肺[38])的TGFβ信號對運動敏感。TGFβ信號在少肌癥運動性干預中的作用值得關注。

機制上，TGFβ信號始于TGFβ超家族與細胞膜表面TYPE I和TYPE II受體的結合，繼而引起TYPE I受體交互磷酸化，再磷酸化下游效應器[10]。經典TGFβ信號(smad依賴性)中，TYPE I受體交互磷酸化后磷酸化smad2/3，再與smad4結合，然后轉位進入胞核，發(fā)揮轉錄因子作用[10]。非經典TGFβ信號(smad非依賴性)主要是MAPKs依賴性，即TYPEI受體磷酸化后磷酸化MAPKs，MAPKs繼而調節(jié)下游因子的活動[10]。已知的TGFβ超家族成員包括TGFβ、MSTN、活化素、抑制素、繆勒氏管抑制質和骨形成蛋白，其中， TGFβ、MSTN對骨骼肌質量和功能調節(jié)作用尤為重要[43]。

Pax7、p21、MyoD、MyoG是肌肉發(fā)生進程及肌肉質量的關鍵調控劑[45]，亦為TGFβ信號的效應器——TGFβ經典

及非經典信號均抑制Pax7、p21表達[3,4,43]，前者亦抑制MyoD、MyoG的基因表達[43]。

本研究檢測了衰老(D-半乳糖誘導)和運動對于TGFβ經典與非經典信號關鍵因子及上述效應因子的影響，探究TGFβ信號相關的少肌癥發(fā)生和少肌癥的運動性緩解中的分子事件，為完善運動性肌肉重塑信號網絡及少肌癥的運動性干預提供視角和靶點。

1 材料與方法

1.1 動物分組及運動方案

購入24只清潔級雄性10周、230～270 g Wistar大鼠(許可證：SCXK 吉2009-0004)。適應性訓練3天后隨機分組：C組6只、S、E組各9只，次日(周一)執(zhí)行表1方案。各組大鼠自由進食，國家標準嚙齒類動物常規(guī)飼料喂養(yǎng)。動物飼養(yǎng)環(huán)境溫度23℃，濕度40%～60%。

表 1 本研究動物分組方案一覽表

1.2 取材

大鼠以斷頸椎方式處死(處死前2 h禁食)，稱重后取右后腿，用4℃預冷的生理鹽水清洗，去處血污，濾紙吸干水分，稱重后切分成數段，錫箔紙包裹，做好標簽，浸入液氮30 min后放入-80℃超低溫冰箱冷凍待測。意外死亡或無法完成運動方案而淘汰大鼠S組1只、E組2只。

1.3 主要試劑及試劑盒

D-半乳糖，Sigma公司;TGFβ1抗體(兔來源)、MSTN抗體(兔來源)、Pax7 抗體(小鼠來源)、p21抗體(小鼠來源)，Santa Cruz公司；Phospho-Smad2 (Ser465/467)/Smad3 (Ser423/425)抗體(兔來源)、Phospho-p38 MAPK (Thr180/Tyr182)抗體 (兔來源)、Phospho- ERK (Thr202/Tyr204)抗體(兔來源)、Phospho- JNK (Thr183/Tyr185)抗體(小鼠來源)、tubulin抗體(兔來源)，Cell Signal；Trizol總RNA提取試劑 ：Tiangen；Biort RT-PCR assasy kit:博日生物公司；抗兔、抗小鼠二抗、Trizol總RNA提取kit，碧云天。

1.4 方法

1.4.1 腓腸肌比重

腓腸肌比重=大鼠右后腿腓腸肌濕重/處死時的全身濕重×100%。

1.4.2 蛋白測定

1.細胞蛋白提?。喝?0～100 mg腓腸肌放入小燒杯中，加入1 ml提前預冷的勻漿介質(210 mM甘露醇，70 mM蔗糖，5 mM Tris-HCl，1 mM EDTA，0.1 mM PMSF，0.5 mM DTT，10 mM NaF)。剪碎肌組織，去除結締組織、脂肪等。電動勻漿，轉速1 500～1 800 rpm，使組織勻漿化。勻漿液倒入離心管，1 400 g 4℃離心10 min；吸取上清即蛋白樣品，BCA法定量。

2.Western Blotting測定上述蛋白含量。一般步驟略。聚丙烯酰胺凝膠濃度12%；抗體稀釋[TGFβ1 1∶1 200；MSTN 1∶1 000；P-Smad2(Ser465/467)/Smad3 (Ser423/425)1∶900；P-p38 MAPK(Thr180/Tyr182)1∶1 500；P-

Erk1/2(Thr202/Tyr204)1∶1 200；P-SAPK/JNK(Thr183/Tyr185)1∶1 000；P-p21 1∶900；Pax7 1∶1 200；tubulin 1∶2 000]；蛋白表達值為條帶的灰度值，以內參tubulin校正。

1.4.3 mRNA測定

按照Trizol Reagent液說明書提取總RNA，總RNA的質量和純度檢測采用變性瓊脂糖凝膠電泳和紫外分光檢測OD260/OD280比值,依據質量和純度選取符合RT-PCR要求的RNA進行逆轉錄反應。按照Biort RT-PCR kit說明書進行cDNA的逆轉錄，總RNA經RT反應后進行PCR擴增，采用25 μL體系。PCR循環(huán)條件:1)95℃ 5 min；2)95℃ 30 s；3)(MyoD：60℃；MyoG：62℃)40 s；4)72℃ 1 min；5)回至第2步，25個循環(huán)；6)72℃ 10 min；7)保持在4℃。 PCR產物加樣于2%瓊脂糖凝膠、電泳(上樣量12 μl，6×DNA loading buffer 2 μl，電壓150 v，電泳35 min)。mRNA含量為條帶的OD值，以內參GAPDH校正。引物(5′-3′)如下：1)MyoD F:CCCGACGCGTCTCTCTGCTCCTT R:CGCCTGGCGCTGGGTGCA(178 kp)；2)MyoG F:GAGCGCGATCTCCCGTCAAGAGG R:CTGGCTTGTGCGAGCCCAGG(688 kp)；3)GAPDH F:ACAGCAACAGGGTGGTGGAC R:TTTGAGGGTGCAGCGAACTT(252 kp)

1.5 統(tǒng)計學處理

則SNK法進行事后檢驗。統(tǒng)計學顯著性水平定為0.05。

2 結果

2.1 體重、腓腸肌比重

S組大鼠與C組相比較，體重、腓腸肌比重均下降；E組大鼠與S組相比較兩指標均升高。此外，E組與C組比較無統(tǒng)計學意義，僅在圖表標注，在此及下文中不再贅述(圖1)。

圖 1 本研究(D-半乳糖誘導)衰老、運動對體重及腓腸肌比重的影響

2.2 TGFβ通路相關因子

與C組相比，S組大鼠TGFβ1、MSTN、Psmad2/3、Pp38、PJNK2/1、PERK1/2、p21、MyoD mRNA、MyoG mRNA升高，Pax7降低；與S組相比，E組TGFβ1、MSTN、Psmad2/3、 PJNK2/1、PERK1/2降低，Pp38不變，p21、Pax7、MyoD mRNA、MyoG mRNA升高(圖2)。

圖 2 本研究(D-半乳糖誘導)衰老、運動對TGFβ通路相關因子的影響示意圖

3 討論

3.1 衰老、運動對腓腸肌比重的影響

以往研究顯示，規(guī)律性運動訓練對阻止衰老肌肉質量流失有明顯效果[16,17,24,26,36,37]， 本研究表明，腓腸肌比重(腓腸肌重量/體重)為衰老組下降(vs.青年組，下同)，運動組上升(vs.衰老組，下同)。提示，衰老大鼠的肌肉率下降，而運動抑制了肌肉流失，結果符合少肌癥發(fā)生及少肌癥運動性緩解的研究目的。

3.2 衰老、運動對 TGFβ通路因子的影響

TGF-β是廣泛表達的、TGFβ家族最典型的成員，以二聚物復合體形式合成，在某些條件下(如損傷修復和重塑)裂解激活。在哺乳動物成體骨骼肌中，存在TGF-β1、2、3三個亞型，其中，對TGF-β1的研究最廣泛[9]。TGF-β在成體肌肉的再生和衰老過程中抑制衛(wèi)星細胞增殖、生肌分化、肌母細胞融合、促進纖維化，誘發(fā)肌肉質量和功能的缺失[22]。但也有研究報道，低劑量的TGF-β1能促進原代肌母細胞的增殖[12]。骨骼肌中的TGF-β的主要來源并非是肌細胞，而是免疫細胞(巨噬細胞、淋巴細胞)，在炎癥反應過程中，TGF-β在炎癥介質(白介素、NF-κB等)及ROS的作用下上調、激活，繼而調節(jié)組織損傷愈合及組織纖維化[10]。衰老本身就是慢性的炎癥加劇、ROS積累的過程，而規(guī)律性運動能夠抑制慢性炎癥及ROS，故運動對炎癥和ROS的抑制作用可以解釋本研究顯示的運動對衰老誘導TGF-β1升高的抑制。作為肌肉生長抑素，TGF-β1的改變也能夠解釋衰老肌質量流失的運動性抑制及衰老肌肉流失本身。本結果與以往動物研究顯示的長期運動抑制衰老動物的心肌[25]、脾[46]、動脈血管[42]、肺[38]的TGF-β1的上調結果一致，也提示，這些組織中TGF-β1有共同的調節(jié)機制，可能都與炎癥及ROS相關。

TGF-β家族另一個代表成員MSTN同樣是典型肌肉抑素，MSTN純合子基因刪除的小鼠肌肉是普通小鼠2～3倍，其肌纖維數量和體積均上調[32]，肌纖維附著的衛(wèi)星細胞數量和活性提高[29]。運動領域的人體研究顯示，消瘦的老人[18,24]、胰島素抵抗患者[18]、慢性心力衰竭患者[28]肌肉的MSTN[18,28,31]及/或其mRNA[24,28,31]的升高趨勢在長期運動后得到抑制，且消瘦老人肌肉橫截面與力量[24]提高，胰島素抵抗患者[18]與慢性心律衰竭患者[28]的癥狀改善。最近，Dalbo等[13]報道，力量訓練降低了老年人肌肉MSTN mRNA，但對青年人無效，該研究認為，運動對MSTN表達的抑制僅發(fā)生于MSTN高表達者(肌肉快速流失的老人或病患)，本結果與以往研究一致——運動抑制了MSTN的上調，提示，MSTN參與了少肌癥的運動性抑制。MSTN對肌肉抑制的機制與TGF-β基本一致[22]，但MSTN是否在衛(wèi)星細胞增殖和自我更新環(huán)節(jié)起抑制作用還存在相當的爭議[22,29]，有報道，MSTN敲除的小鼠衛(wèi)星細胞數量和活性未受影響， 而且，MSTN也未能抑制原代成體肌母細胞的增殖[7]。如果確實如此，那么，MSTN的肌肉抑素作用可能主要源于肌核特異性基因表達或者肌母細胞分化的抑制，對此尚無相關調查，有待查證。此外，MSTN還能通過促進成纖維細胞增殖、激活以及誘導促炎癥因子和巨噬細胞遷移[22]，誘發(fā)肌肉纖維化及炎癥級聯(lián)，導致肌細胞的變性、凋亡、壞死，從而負面影響肌肉質量和功能。

本研究發(fā)現，TGF-β經典通路中，TGFβ、MSTN的效應器smad2/3的磷酸化表達上調也被運動所抑制。綜上提示，TGFβ經典通路(TGFβ1、 MSTN/smad)參與少肌癥運動性抑制及少肌癥發(fā)生本身。

MAPK是TGFβ非經典通路的最重要的組件，廣泛的參與了骨骼肌各種適應性改變。其中，p38、JNK參與細胞炎癥、凋亡、生長、分化，而ERK參與了生長、分化、發(fā)育[10]。MAPK暫時性激活對于肌肉發(fā)育、肌肉量保持有積極作用，能夠促進肌母細胞增殖或分化，促進肌肉特異性基因表達[21]，但持續(xù)激活對肌肉呈負面作用——ERK抑制肌肉特異性基因表達和肌母細胞分化[21]，p38和JNK均會通過激活泛素蛋白酶體通路及促凋亡因子的表達加速蛋白質的分解[27]。本研究顯示，與TGFβ1、MSTN變化一致，衰老組MAPKs激活(Pp38、PJNK、PERK升高)，而運動后MAPKs激活被抑制(PJNK、PERK下調)。提示，TGFβ非經典通路(MAPK依賴性)也參與了少肌癥發(fā)生及其運動性抑制。本結果與以往Williamson等(2003)、Dasgupta等(2009)的報道“衰老動物肌肉p38、JNK1/2、ERK1/2磷酸化水平上調”一致。但也有不同報道，Rahnert等(2011)報道，衰老大鼠肱二頭肌ERK磷酸化水平下降，JNK與p38磷酸化水平不變。矛盾的結果可能與研究選用的大鼠年齡差異有關，多數研究選用衰老大鼠為22～24月齡，而Rahnert等(2011)的實驗對象為26月齡大鼠，顯然，Rahnert實驗動物衰老程度更高，可能衰老的后期與晚期的MAPK調控機制有所不同，對此有待查證。最近，Olesen等(2013)報道，衰老小鼠肌肉p38、JNK磷酸化水平并未改變，但該研究所用為16月齡小鼠，顯然，其研究對象過于年輕健康，不夠衰老。需要指出，本研究測試采用是磷酸化蛋白水平(目標磷酸化蛋白/常規(guī)內參)，而上述Williamson等(2003)、Dasgupta等(2009)、Rahnert等(2011)和Olesen等(2013)的測試均為蛋白磷酸化水平(目標磷酸化蛋白/目標總蛋白)，前者代表磷酸化蛋白含量，后者代表蛋白磷酸化程度，意義和衡量方法雖然有所差異，但均反映MAPK激活的狀況，并在研究中廣泛應用[20,27]，且MAPKs總蛋白表達變化遠不如磷酸化修飾敏感，對其功能影響很有限[20]，故總體上兩個指標波動是一致的，本研究以磷酸化蛋白含量與文獻中蛋白磷酸化水平進行波動趨勢比較并無不妥。

TGFβ、smad、MAPKs的變化(運動后TGFβ1、 MSTN、P-smad、P-MAPKs下調)表明，運動對衰老骨骼肌TGFβ經典(TGFβ1、 MSTN/smad)及非經典信號(TGFβ1、 MSTN/MAPKs)均有抑制作用，這可以至少部分解釋少肌癥的運動性抑制效用。

3.3 衰老、運動對TGFβ信號下游生肌因子的作用

成體肌肉發(fā)生經歷衛(wèi)星細胞(增殖、分化)→肌母細胞(分化)→單核前體肌細胞(分化、融合)→多核肌纖維的多個階段，MyoD、MyoG、Pax7、p21則為不同階段重要驅動者和分子標志，MyoD在細胞循環(huán)中的肌母細胞表達，MyoG在單核前體肌細胞分化及融入肌纖維過程中表達，Pax7在衛(wèi)星細胞激活、增殖過程中表達，p21則在肌母細胞退出細胞循環(huán)過程表達[11]。它們均為TGFβ信號干預肌肉質量的重要效應器——經典TGFβ信號抑制MyoD、MyoG mRNA含量[3,4,11]，TGFβ經典和非經典通路均能抑制p21、Pax7表達[3,4,11,19]。

涉及MyoD、MyoG指標的研究報道較多，但結果很不一致，Alway等(2002)報道，衰老大鼠肌肉MyoD、MyoG mRNA降低，而Raue等(2006)、Kim等(2005)的自然衰老動物及一項D-半乳糖誘導衰老大鼠的研究[1]結果正好相反。在運動領域研究中，McKay等(2008)報道，急性抗阻運動后，人體股四頭肌MyoD、MyoG mRNA上調，Drummond等(2010)報道，急性抗阻運動后，大鼠紅股四頭肌MyoD、MyoG mRNA均上升，而白股四頭肌則未變；Alway等(2002)報道，14天的肌肉負重提高成年大鼠MyoD和MyoG mRNA，而對衰老大鼠(33月齡)無效；Siu等(2004)報道，8周耐力跑臺運動后，大鼠比目魚肌的MyoG mRNA、蛋白水平均升高，MyoD mRNA、蛋白則不變。上述研究表明，運動對MyoD、MyoG的誘導受肌肉快慢類型、衰老程度影響。本研究顯示，衰老組MyoD、MyoG mRNA上調，運動后則進一步上調，提示，衰老進程中MyoD、MyoG的作用是抵抗而非促進少肌癥的發(fā)生，且運動能夠進一步強化MyoD、MyoG的作用。本研究發(fā)現，與MyoD、MyoG變化一致——衰老組p21升高，運動組進一步上升，但Pax7則在衰老組下降，運動組Pax7同樣上調，提示，衰老肌中，p21拮抗而Pax7促進肌肉流失，而運動后，p21及Pax7的升高明顯均對肌肉流失起到抑制作用。從上述4個生肌因子與TGFβ通路的變化而言，顯然，衰老條件下，增強的TGFβ信號通路不可能解釋Pax7外3個因子變化(MyoD、MyoG mRNA、p21均升高)，三者一定另外有其他主導因素，而運動誘導下，4個因子的改變(MyoD、MyoG mRNA、p21、Pax7均升高)至少部分應與TGFβ通路的抑制相關。

4 總結

TGFβ經典和非經典信號的增強是誘發(fā)少肌癥因素之一，Pax7可能作為TGFβ信號效應器介導了該過程。運動訓練通過抑制TGFβ經典和非經典信號緩解少肌癥， p21、Pax7、MyoD、MyoG可能在TGFβ信號誘導下介導了該過程。條件所限，上述結論仍需在自然衰老動物并通過信號阻斷劑、激活劑等手段進一步確認。

[1]王今越,王小虹,馮維斗.IRS1,Akt,FOXO1 在少肌癥發(fā)生及其運動性緩解中的作用[J].成都體育學院學報,2012,38(7):86-91.[2]徐智,吳國明,錢桂生，等.大鼠衰老模型的初步建立[J].第三軍醫(yī)大學學報,2003,25(4):312-315.

[3]ACHARJEE S,CHUNG T K,GOPINADHAN S,etal.Sharp-1 regulates TGF-beta signaling and skeletal muscle regeneration[J].J Cell Sci,2014,127(3):599-608.

[4]ACUNA M J,PESSINA P,OLGUIN H,etal.Restoration of muscle strength in dystrophic muscle by angiotensin-1-7 through inhibition of TGF-beta signalling[J].Hum Mol Genet,2014,23(5):1237-1249.

[5]ALWAY S E,DEGENS H,LOWE D A,etal.Increased myogenic repressor Id mRNA and protein levels in hindlimb muscles of aged rats[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2002,282(2):411-422.

[6]ALWAY S E,DEGENS H,KRISHNAMURTHY G,etal.Potential role for Id myogenic repressors in apoptosis and attenuation of hypertrophy in muscles of aged rats[J].Am J Physiol Cell Physiol,2002,283(1):66-76.

[7]AMTHOR H,OTTO A,VULIN A,etal.Muscle hypertrophy driven by myostatin blockade does not require stem/precursor-cell activity[J].Proceedings National Acad Sci,2009,106(18):7479-7484.

[8]BEDFORD T G,TIPTON C M,WILSON N C,etal.Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures[J].J Applied Physiol,1979,47(6):1278-1283.

[9]BEGGS M L,NAGARAJAN R,TAYLOR-JONES J M,etal.Alterations in the TGFbeta signaling pathway in myogenic progenitors with age[J].Aging Cell,2004,3(6):353-361.

[10]BURKS T N,AND COHN R D.Role of TGF-beta signaling in inherited and acquired myopathies[J].Skelet Muscle,2011,1(1):19-28.

[11]BURKS T N,ANDRES-MATEOS E,MARX R,etal.Losartan restores skeletal muscle remodeling and protects against disuse atrophy in sarcopenia[J].Sci Transl Med,2011,3(82):12-37.

[12]CARLSON M E,CONBOY M J,HSU M,etal.Relative roles of TGF-beta1 and Wnt in the systemic regulation and aging of satellite cell responses[J].Aging Cell,2009,8(6):676-689.

[13]DALBO V J,ROBERTS M D,HASSELL S,etal.Effects of pre-exercise feeding on serum hormone concentrations and biomarkers of myostatin and ubiquitin proteasome pathway activity[J].Eur J Nutr,2013,52(2):477-487.

[14]DASGUPTA J,KAR S,VAN REMMEN H,etal.Age-dependent increases in interstitial collagenase and MAP Kinase levels are exacerbated by superoxide dismutase deficiencies[J].Exp Gerontol,2009,44(8):503-510.

[15]DRUMMOND M J,CONLEE R K,MACK G W,etal.Myogenic regulatory factor response to resistance exercise volume in skeletal muscle[J].Eur J Appl Physiol,2010,108(4):771-778.

[16]EVANS W J.Effects of exercise on senescent muscle[J].Clin Orthop Relat Res,2002,40(3):211-220.

[17]EVANS W J,CAMPBELL W W.Sarcopenia and age-related changes in body composition and functional capacity[J].J Nutr,1993,123(2):465-468.

[18]HITTEL D S,AXELSON M,SARNA N,etal.Myostatin decreases with aerobic exercise and associates with insulin resistance[J].Med Sci Sports Exe,2010,42(11):2023-2029.

[19]HULMI J J,KOVANEN V,LISKO I,etal.The effects of whey protein on myostatin and cell cycle-related gene expression responses to a single heavy resistance exercise bout in trained older men[J].Eur J Appl Physiol,2008,102(2):205-213.

[20]ISHII N.Progress of research and development of MAPK pathway inhibitors[J].Nihon Yakurigaku Zasshi,2013,141(1):15-21.

[21]JONES N C,FEDOROV Y V,ROSENTHAL R S,etal.ERK1/2 is required for myoblast proliferation but is dispensable for muscle gene expression and cell fusion[J].J Cell Physiol 2001,186(1):104-115.

[22]KEMALADEWI D U,AT HOEN P,TEN DIJKE P,etal.TGF-β signaling in Duchenne muscular dystrophy[J].Future Neurology,2012,7(2):209-224.

[23]KIM J S,KOSEK D J,PETRELLA J K,etal.Resting and load-induced levels of myogenic gene transcripts differ between older adults with demonstrable sarcopenia and young men and women[J].J Appl Physiol (1985),2005,99(6):2149-2158.

[24]KONOPKA A R,DOUGLASS M D,KAMINSKY L A,etal.Molecular adaptations to aerobic exercise training in skeletal muscle of older women[J].J Gerontol A Biol Sci Med Sci,2010,65(11):1201-1207.

[25]KWAK H B,KIM J H,JOSHI K,etal.Exercise training reduces fibrosis and matrix metalloproteinase dysregulation in the aging rat heart[J].FASEB J,2011,25(3):1106-1117.

[26]LACOUR J R,KOSTKA T,BONNEFOY M.Physical activity to delay the effects of aging on mobility[J].Presse Med,2002,31(25):1185-1192.

[27]LEMIRE B B,DEBIGARE R,DUBE A,etal.MAPK signaling in the quadriceps of patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].J Appl Physiol,2012,113(1):159-166.

[28]LENK K,ERBS S,HOLLRIEGEL R,etal.Exercise training leads to a reduction of elevated myostatin levels in patients with chronic heart failure[J].Eur J Prev Cardiol,2012,19(3):404-411.

[29]MCCROSKERY S,THOMAS M,MAXWELL L,etal.Myostatin negatively regulates satellite cell activation and self-renewal[J].J Cell Biol,2003,162(6):1135-1147.

[30]MCKAY B R,O’REILLY C E,PHILLIPS S M,etal.Co-expression of IGF-1 family members with myogenic regulatory factors following acute damaging muscle-lengthening contractions in humans[J].J Physiol,2008,586(22):5549-5560.

[31]MCKAY B R,OGBORN D I,BELLAMY L M,etal.Myostatin is associated with age-related human muscle stem cell dysfunction[J].FASEB J,2012,26(6):2509-2521.

[32]MCPHERRON A C,LAWLER A M,LEE S J.Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member[J].Nature,1997,387(6628):83-90.

[33]OLESEN J,RINGHOLM S,NIELSEN M M,etal.Role of PGC-1alpha in exercise training- and resveratrol-induced prevention of age-associated inflammation[J].Exp Gerontol,2013,48(11):1274-1284.

[34]RAHNERT J A,LUO Q,BALOG E M,etal.Changes in growth-related kinases in head,neck and limb muscles with age[J].Exp Gerontol,2011,46(4):282-291.

[35]RAUE U,SLIVKA D,JEMIOLO B,etal.Myogenic gene expression at rest and after a bout of resistance exercise in young (18-30 yr) and old (80-89 yr) women[J].J Appl Physiol,2006,101(1):53-59.

[36]ROBINSON M M,TURNER S M,HELLERSTEIN M K,etal.Long-term synthesis rates of skeletal muscle DNA and protein are higher during aerobic training in older humans than in sedentary young subjects but are not altered by protein supplementation[J].FASEB J,2011,25(9):3240-3249.

[37]ROGERS M A,EVANS W J.Changes in skeletal muscle with aging:effects of exercise training[J].Exe Sport Sci Rev,1993,21(65):90-102.

[38]SILVA A C,VIEIRA R P,NISIYAMA M,etal.Exercise inhibits allergic lung inflammation[J].Int J Sports Med,2012,33(5):402-409.

[39]SIU P M,DONLEY D A,BRYNER R W,etal.Myogenin and oxidative enzyme gene expression levels are elevated in rat soleus muscles after endurance training[J].J Appl Physiol,2004,97(1):277-285.

[40]SMITH C A,STAUBER F,WATERS C,etal.Transforming growth factor-beta following skeletal muscle strain injury in rats[J].J Appl Physiol,2007,102(2):755-761.

[41]TRENDELENBURG A U,MEYER A,JACOBI C,etal.TAK-1/p38/nNFkappaB signaling inhibits myoblast differentiation by increasing levels of Activin A[J].Skelet Muscle,2012,2(1):3-12.

[42]WANG M,ZHAO D,SPINETTI G,etal.Matrix metalloproteinase 2 activation of transforming growth factor-beta1 (TGF-beta1) and TGF-beta1-type II receptor signaling within the aged arterial wall[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2006,26(7):1503-1509.

[43]WATTS R,MCAINCH A J,DIXON J B,etal.Increased Smad signaling and reduced MRF expression in skeletal muscle from obese subjects[J].Obesity (Silver Spring),2013,21(3):525-528.

[44]WILLIAMSON D,GALLAGHER P,HARBER M,etal.Mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway activation:effects of age and acute exercise on human skeletal muscle[J].J Physiol,2003,547(3):977-987.

[45]ZHAO X,YU Q,HUANG L,etal.Patterns of positive selection of the myogenic regulatory factor gene family in vertebrates[J].PLoS One,2014,9(3):928-939.

[46]ZHOU D,CHREST F J,ADLER W,etal.Increased production of TGF-beta and Il-6 by aged spleen cells[J].Immunol Lett,1993,36(1):7-11

ExerciseTrainningInhibitingTGFβPathwayandImprovingD-GlactoseInjection-inducedSenescentMuscleLossinRat

WANG Jin-yue1，WANG Xiao-hong2，Feng Wei-dou3

Objectvie:To explore the functions of (canonical and uncanonical) TGFβ pathway in exercise-induced improvement of sarcopenia.Method:24 male wistar rats were divided into 3 groups:C group (quiet young group),S group (40day D-Glactose injection-induced senecence),E group (40 days D-Glactose injection-induced senecence+6 weeks exercise trainning on treadmill).To detect body wet weight,gastrocnemius wet weight (by weighment),TGFβ pathway component-TGFβ1,MSTN,Phospho-smad2/3,Phospho-MAPK(p38,JNK1/2 ,ERK1/2),TGFβ pathway effector-p21,Pax7 by WB and MyoD mRNA,MyoG mRNA by RT-PCR in each group.Result:The ratio of gastrocnemius weight to body weight decreased,but TGFβ1,MSTN,Phospho-smad2,3 ,Phospho-p38,Phospho-JNK1,2,Phospho-ERK1,2,p21,MyoD mRNA,MyoG mRNA increased and Pax7 decreased in S group vs C group.The ratio of gastrocnemius weight to body weight increased,but TGFβ1,MSTN,Phospho-smad2,3 ,Phospho-JNK1,2,Phospho-ERK1,2 decreased,Phospho-p38 unchanged ,and p21 ,Pax7,MyoD mRNA,MyoG mRNA increased in E group vs S group.Conclusion:Exericse trainning can improve senescene-induced muscle loss by inhibiting TGFβ canonical and uncanonical pathway with the mediation of Pax7,p21,MyoD and MyoG.

TGFβ;pathway;sarcopenia;D-Glactose;exercise;rat;animalexperiment

1000-677X(2014)10-0072-06

2014-04-13；

：2014-09-15

廣東省教育廳科研項目(2012WYM_0126)；吉林省科技發(fā)展計劃(20100593)。

王今越(1978-)，男，滿族，長春人，副教授，博士，主要研究方向為運動適應和機能評定，E-mail：wjytnt@163.com。

1.佛山大學 體育學院，廣東 佛山 528000；2.東北師范大學 體育學院，吉林 長春 130026；3.吉林省體育科學研究所，吉林 長春130022 1.Foshan University,Foshan 528000,China;2.Northeast Normal University,Changchun 130026,China;3.Jinlin Province Sport Rearch institute,Changchun 130022,China.

G804.2

：A