梁婷玉，吳建平,2,*，劉 婷，柏 妍，張 瑞

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院，甘肅 蘭州 730000）

隨著生活水平的提高，人們對于食品的需求已從基本的量的需求上升到對于營養(yǎng)均衡和高品質(zhì)的要求，因此對肉類食品品質(zhì)的要求也在不斷提升。肉品質(zhì)主要由其本身的形態(tài)結構及化學組成決定，肌纖維作為組成肌肉的基本單位，其生長發(fā)育及類型組成是影響畜禽生長發(fā)育和肉品質(zhì)的重要因素之一[1]。根據(jù)肌纖維形態(tài)、代謝酶活性、收縮速率及肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，MyHC）亞型等可對肌纖維類型進行差異區(qū)分。隨著分子生物學的蓬勃發(fā)展，骨骼肌肌纖維的分型方法也在不斷改進和演變。從最初的基于形態(tài)機能的分類法逐漸發(fā)展到肌原纖維ATP酶染色法、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electropheresis，SDS-PAGE）法和免疫組化法等。恰當?shù)募±w維分型方法對肌纖維特性及肉產(chǎn)品品質(zhì)研究至關重要，而不同的分類方法在不同條件下的應用會存在一定的局限性，如實時熒光定量聚合酶鏈式反應（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）適用于對肌肉中4 種MyHC表達的定量分析，SDS-PAGE可用于微量的單個肌纖維類型鑒定[2]。動物出生后，其肌纖維數(shù)目已經(jīng)確定，但類型組成并非固定不變，肌纖維類型保持高度可塑性[3]，一些外界因素，如營養(yǎng)水平、個體的運動狀態(tài)以及環(huán)境和年齡等，均可影響肌纖維類型的轉(zhuǎn)化。肌纖維類型的轉(zhuǎn)化也受機體內(nèi)多種信號通路及調(diào)控因子等內(nèi)在因素的調(diào)控[4]。本文主要從肌纖維類型的分類方法及轉(zhuǎn)化影響因素兩方面進行闡述。

1 肌纖維類型的分類

肌纖維類型的研究已經(jīng)有近百年的歷史。早期的分類方法是基于肌纖維形態(tài)結構的分類，隨著各種先進生物技術的相繼產(chǎn)生和廣泛應用，肌纖維分類也逐漸發(fā)展到肌原纖維ATP酶染色法、SDS-PAGE法、qRT-PCR法和免疫組化法等。

1.1 基于肌纖維形態(tài)和功能特性的分類

骨骼肌肌纖維高度分化，根據(jù)生理功能、組織化學和形態(tài)結構可將其分為不同的類型。早在1873年，Ranvier根據(jù)肉色提出將骨骼肌劃分為紅肌和白肌2 種類型[5]。Berri等[6]研究發(fā)現(xiàn)，肌肉色澤與肉品質(zhì)及動物生長性能有關，高比例的紅肌纖維在一定程度上代表較好的肉品質(zhì)，紅肌纖維比例相對較高的肉色澤鮮亮、肉質(zhì)細嫩，而高比例的白肌纖維則更多地代表較強的生長性能。

根據(jù)電刺激后肌纖維的收縮特性，將肌纖維分為慢速收縮型（Ⅰ型）和快速收縮型（Ⅱ型）[7]，該分類方法將肌纖維類型與機能相關聯(lián)。隨著科學技術的發(fā)展，大量研究人員根據(jù)肌纖維代謝類型及酶活性等生理特異性對肌纖維類型進行進一步區(qū)分。根據(jù)代謝酶系活性的相對大小，將Ⅱ型肌纖維分為Ⅱa型（快速氧化型）、Ⅱb型（快速酵解型）和Ⅱx型（中間型）。根據(jù)骨骼肌的代謝類型可將肌纖維分為慢收縮氧化型（slow oxidative，SO）、快收縮氧化型（fast oxidative，F(xiàn)O）、快收縮氧化酵解型（fast oxido-glycolytic，F(xiàn)OG）及快收縮酵解型（fast glycolytic，F(xiàn)G）[8]。

1.2 基于肌球蛋白ATP酶染色法的分類

20世紀70年代，Guth-Samaha肌球蛋白ATP酶染色法建立，該方法的應用極大地推動了骨骼肌相關研究的深入與發(fā)展，并對神經(jīng)性肌萎縮和肌源性肌萎縮的診斷具有重要價值[9]。1970年，Brooke和Kaiser用一系列不同pH值的緩沖液對肌纖維進行孵育，形成了一套能夠?qū)⒓±w維類型分為Ⅰ、Ⅱa和Ⅱb 3 類的方法，即肌球蛋白ATP酶酸法染色（pH 4.4）和堿法染色（pH 10.4）[10]。ATP酶堿法染色可區(qū)分Ⅰ、Ⅱ 2 種肌纖維類型：Ⅰ型肌纖維較細，染色淺，呈淡藍色；Ⅱ型肌纖維較粗，染色深，呈深藍色。ATP酶酸法染色可進一步將Ⅱ型肌纖維區(qū)分為Ⅱa和Ⅱb型[11]，該方法是目前被廣泛接受的分類法之一，可較好地分辨肌肉中不同的肌纖維類型。

在ATP酶染色的基礎上，結合異染性染料甲苯胺藍可同時鑒別4 種不同肌纖維型，即為異染ATP酶染色法。該方法的基本原理是不同肌纖維ATP酶在酸性預孵育液中的活性差異導致局部磷酸鈣與染料聚合體濃度不同，繼而呈現(xiàn)染色結果的不同[12]。1990年，Ogilvie首次用異染ATP酶染色法在1 張切片上同時區(qū)分出Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱx 4 種肌纖維[13]。異染ATP酶染色法是通過生理機能來區(qū)分肌纖維類型，而不是通過MyHC亞型蛋白的差異表達。

除ATP酶外，也可以利用其他肌纖維酶進行肌纖維分類。朱道立[14]利用琥珀酸脫氫酶染色法（依據(jù)肌纖維氧化能力）及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸-四唑還原酶染色（依據(jù)肌纖維酵解能力）等組織化學染色方法來區(qū)分肌纖維，但這2 種染色方法影響因素較多，染色結果不穩(wěn)定，如運動可使琥珀酸脫氫酶活性增強，從而導致染色結果不穩(wěn)定。

1.3 基于MyHC的分類

收縮蛋白和代謝蛋白結構與功能的多樣性決定了骨骼肌肌纖維功能的差異性。作為骨骼肌主要的收縮蛋白，肌球蛋白分子由2 對起調(diào)節(jié)作用的肌球蛋白輕鏈（myosin light chain，MLC）和2 個具有三磷酸腺苷酶（ATPase）活性的MyHC組成，肌肉的收縮特性由MyHC亞型決定[9]。MyHC有4 種不同亞型（即MyHCⅠ、MyHCⅡa、MyHCⅡb和MyHCⅡx），據(jù)此可將肌纖維分為4 種類型，即Ⅰ型（慢速氧化型肌纖維）、Ⅱa型（快速氧化型肌纖維）、Ⅱb型（快速酵解型肌纖維）和Ⅱx型（中間型肌纖維）[15]。近年來，許多研究人員試圖從MyHC基因表達水平不斷深入研究骨骼肌纖維的組成及特性，如采用電泳法和免疫組化染色法，并取得了顯著成效。

1.3.1 MyHC基因PCR檢測法

MyHC基因是目前研究肌纖維類型及組成的重要分子標記。1989年，Ansved等[16]利用聚丙烯酰胺梯度凝膠電泳及MyHC單克隆抗體免疫組化等方法鑒定出一種新型肌纖維——Ⅱx型。依據(jù)MyHC的4 種不同亞型，通過電泳法可以清晰地區(qū)分單肌纖維的4 種純合型，同時可以顯示不同MyHC亞型表達的雜合肌纖維。另外，結合熒光定量檢測技術可靈敏、精確地確定不同肌纖維的比例及含量，該方法相比于其他組化染色法既省時又省力[17]。

1.3.2 免疫組化染色法

免疫組織化學染色即抗原與抗體的特異性結合，通過熒光素、酶等化學反應中抗體標記顯色劑顯色來對組織細胞中的抗原（多肽和蛋白質(zhì)）進行定位和定量分析。而對于肌纖維分型研究，是根據(jù)肌纖維類型找到各類型肌纖維所對應的抗體，從而將其區(qū)分開[18]。相對于前文中的各方法，該方法的針對性和精確性均較高，也可以避免ATP酶染色法的缺陷。特異性抗體進行單獨免疫染色可以識別特定類型的肌纖維。在大鼠中已確定出與Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱx 4 種肌纖維對應的單克隆抗體分別為BAF8、A4.74、BF-F3和BF-35[19]。Wu等[20]使用上述抗體分別對大鼠脛骨前肌和比目魚肌的Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱx型肌纖維進行免疫酶染色，4 種纖維染色結果依次為深灰色、深棕色、深紅色和不被染色或被染為淡棕色。但該免疫染色法需要多個連續(xù)組織切片才可以鑒定肌肉組織中所有的肌纖維類型，因此該方法工作量大，操作過程繁瑣。早在1968年，Nakane[21]就提出多重免疫組化染色法，該方法能夠在同一張肌肉切片上同時鑒別出所有的肌纖維類型，如三聯(lián)免疫熒光染色（triple immunofluorescence staining，TIF）和三聯(lián)免疫酶染色（triple immunoenzyme staining，TIE）。TIF是基于MyHC蛋白的差異表達來區(qū)分不同類型肌纖維及其橫截面積。Babcock等[22]用免疫熒光染色法鑒定大鼠脛骨前肌肌肉中的4 種肌纖維，同時研究同一區(qū)域中肌肉生長抑制素和激活素受體（actRⅡB）的表達，結果表明，采用TIF對慢性御載后肌纖維類型特異性萎縮反應的研究結合基本差干涉對比成像系統(tǒng)可以有效區(qū)分肌纖維類型間蛋白的差異表達，也表明該技術可以在空間上分辨細胞核、衛(wèi)星細胞和間質(zhì)細胞，以評估其在御載后肌肉特異性萎縮反應中的潛在作用。相比于TIF，TIE更具優(yōu)勢。TIE能夠更好展示肌纖維的形態(tài)特征和組織結構，其以免疫反應為基礎的染色經(jīng)過很長時間也不會褪色；另外，該方法能夠彌補TIF法對基底膜不能清晰區(qū)分的缺陷，尤其是在Ⅱx型肌纖維存在的條件下[23]。Wu等[20]確立了一種新型的特異性TIE法，該方法對大鼠正常脛骨前肌、比目魚肌、不同程度下去神經(jīng)支配和神經(jīng)再支配后脛骨前肌和比目魚肌中的肌纖維類型及比例進行了較為精確的分析，同時鑒定出雜合型肌纖維Ⅱa/Ⅱx型、Ⅱb/Ⅱx型和ⅠC（Ⅰ/Ⅱa）型。Sawano等[24]提出一步四重免疫染色法，該方法摒棄了二級抗體的使用，僅用4 種初級抗體的混合物就可以在1 張切片上有效染色并區(qū)分出4 種肌纖維類型，該方法能夠應用于由環(huán)境因素等誘導肌纖維類型轉(zhuǎn)化的檢測。

盡管肌纖維因分類方法多樣而命名各異，但不同肌纖維之間存在一定的相關性，如SO型肌纖維即為Ⅰ型，F(xiàn)O型肌纖維為Ⅱa型，F(xiàn)G型肌纖維為Ⅱb型，F(xiàn)OG型肌纖維為Ⅱx型[25]。但不同分類方法所確定的肌纖維類型之間是否存在完全對應關系還有待進一步研究。

以上所列舉的基于組織化學染色的方法不需要特異性抗體，故成本較低，染色結果直觀、清晰，但缺點是結果不夠精確，重復性差，且耗時耗力。異染ATP酶法效果較優(yōu)，但也存在一定的局限性：對pH值和溫度變化敏感，隨著時間的延長，ATP酶活性逐漸減弱，不能對嚴重萎縮的肌纖維進行染色[26]。多重免疫染色能夠克服這些不足，該方法在鼠類等嚙齒類動物的肌纖維分型中應用更為成熟。

不同類型肌纖維的形態(tài)特征、收縮性能等生理生化特性具有顯著差異。肌纖維的形態(tài)和生理特征指標包括肌纖維數(shù)量、肌纖維直徑、肌纖維長度和肌纖維類型[27]。不同肌纖維類型酶活性的不同決定了其代謝性能的差異。由于Ⅰ型肌纖維含有較高活性的有氧代謝酶（琥珀酸脫氫酶、細胞色素氧化酶等）、線粒體含量高，而ATP酶活性較低（與收縮強度相關），故收縮慢而持久。相反，Ⅱb型肌纖維中ATP酶和糖酵解酶系活性高、糖原含量高，而線粒體含量少、有氧代謝酶活性低，故收縮快但不持久[28]。相比于Ⅰ型肌纖維，Ⅱb型肌纖維直徑大、血管化程度低、ATP酶活性較高、抗疲勞性較弱。Ⅱx型纖維特征與Ⅱb型接近，但其收縮速率略低，氧化代謝程度較高。Ⅱa型纖維在收縮和代謝方面介于Ⅱx和Ⅰ型之間[29]。4 種肌纖維類型的氧化能力由高到低依次為Ⅰ型＞Ⅱa型＞Ⅱx型＞Ⅱb型，肌纖維收縮速率表現(xiàn)為Ⅰ型＜Ⅱa型＜Ⅱx型＜Ⅱb型。

2 肌纖維類型轉(zhuǎn)化及調(diào)控因素

一般認為肌纖維總數(shù)在動物出生后基本保持不變，但肌纖維類型在生長過程中持續(xù)相互轉(zhuǎn)化，且其轉(zhuǎn)化是環(huán)境等外界因素和機體內(nèi)部因子協(xié)同調(diào)控的結果。動物出生時幾乎沒有酵解型肌纖維，主要以氧化型肌纖維為主。一些肌纖維在生長過程中具有由氧化型向酵解型轉(zhuǎn)化的能力，一些后天因素會導致肌纖維類型整體由氧化型向酵解型轉(zhuǎn)化，且早期生長階段是肌纖維類型轉(zhuǎn)變的重要階段[30]。肌纖維在年齡、營養(yǎng)、環(huán)境等多種因素影響下發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，以適應外界環(huán)境的要求，將這些外界因素區(qū)分為營養(yǎng)因素和非營養(yǎng)因素。機體內(nèi)部調(diào)控因子主要為機體信號通路及相關細胞因子。Dingboom等[31]認為，肌纖維類型的轉(zhuǎn)化次序為慢肌向快肌轉(zhuǎn)化，快肌向中間型快肌轉(zhuǎn)化，最終轉(zhuǎn)化為白肌。總體來說肌纖維轉(zhuǎn)化遵循Ⅰ型?Ⅱa型?Ⅱx型?Ⅱb型[32]。

2.1 營養(yǎng)因素

肌肉發(fā)育的基礎保障便是營養(yǎng)水平，肌纖維生長發(fā)育及類型組成受動物出生前后營養(yǎng)水平的影響[33]。動物出生前妊娠母體的營養(yǎng)水平對其肌纖維有調(diào)控作用。在胚胎肌纖維形成前，降低母體營養(yǎng)水平會使羔羊背最長肌和骨外側(cè)肌的快肌纖維顯著減少，慢肌纖維明顯增加，而在妊娠后期降低母羊營養(yǎng)水平對羔羊肌纖維數(shù)量無影響[34]。出生后幼畜的營養(yǎng)水平對肌纖維類型轉(zhuǎn)化也有重要影響。Fahey等[35]對禁食條件下（斷食不斷水24 h）不同代謝類型肌肉肌纖維類型組成的研究結果表明，比目魚肌和腓腸肌中MyHCⅠ mRNA表達顯著提高，而趾長伸肌則無顯著影響。而長期營養(yǎng)不良會導致趾長伸肌中Ⅱa/Ⅱx型纖維比例提高，Ⅱb型纖維的比例降低[33]。綜上所述，營養(yǎng)不足會導致肌纖維類型由快速酵解型向慢速氧化型或中間型轉(zhuǎn)化。

飼糧中能量水平、蛋白質(zhì)、脂肪酸和天然飼料添加劑等營養(yǎng)組分的含量及其原料來源均會引起肌纖維類型轉(zhuǎn)化。高能量飼糧可以提高肉中Ⅱa型和Ⅱx型肌纖維的比例，降低Ⅱb型肌纖維的比例[36]。Li Yinghui等[37]發(fā)現(xiàn)，飼糧中蛋白質(zhì)水平由16%降至13%時，育肥豬背最長肌和腰大?、騛型肌纖維和股二頭肌中Ⅰ型肌纖維的比例顯著升高。低淀粉、高纖維飼糧可降低Ⅱb型肌纖維的比例[38]。

作為日糧的重要組成成分，脂肪酸被動物腸道消化吸收，最終影響動物機體內(nèi)肌肉發(fā)育。Eshima等[39]研究發(fā)現(xiàn)，長期高脂飲食（high fat diet，HFD）可能通過對肌纖維組成等形態(tài)特征的改變使小鼠快收縮肌纖維收縮能力受損；但短期的HFD無此作用。相比于飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸可以顯著降低小鼠肌肉中酵解型肌纖維的含量，提高氧化型肌纖維含量[40]。不飽和脂肪酸的種類對肌纖維類型的轉(zhuǎn)化也有一定影響。小鼠飼糧中添加富含n-3多不飽和脂肪酸的魚油可以顯著增加趾伸長肌中Ⅱx型肌纖維的比例，顯著降低Ⅱb型肌纖維的比例[41]。共軛亞油酸可以改變體外培養(yǎng)的豬肌纖維類型組成，且主要表現(xiàn)為提高Ⅰ和Ⅱa型肌纖維比例，顯著降低Ⅱx和Ⅱb型肌纖維比例[42]。天然提取物中的多酚類物質(zhì)可以提高骨骼肌中腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）的磷酸化程度，進而促進過氧化物酶受體增殖激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptors-γ，PPAR-γ）輔助激活因子-1α（PPAR-γ coactivator 1α，PGC-1α）磷酸化并活化，推測天然植物提取物可能通過調(diào)節(jié)AMPK途徑調(diào)控肌纖維類型的轉(zhuǎn)化[43]。白藜蘆醇作為一種植物類多酚化合物，能夠誘導氧化型肌纖維的表達，而抑制酵解型肌纖維的表達[44]。飼糧中添加5%蘋果酸多酚可以提高小鼠肌肉中慢肌纖維的比例[45]。但也有研究表明，營養(yǎng)因素對肌纖維類型的轉(zhuǎn)化無顯著影響。日糧中添加中草藥對育肥豬肌纖維類型比例無顯著影響[46]。因此，營養(yǎng)可能因動物物種、個體年齡、體質(zhì)量及肌肉部位等因素的差異而對骨骼肌肌纖維類型組成產(chǎn)生不同影響。

2.2 非營養(yǎng)因素

肌纖維是動態(tài)學結構，隨著生理環(huán)境的變化，其類型組成也在不斷改變。在動物生長發(fā)育階段，隨著年齡的增加，氧化型肌纖維比例減少，酵解型肌纖維比例升高[47]。大量研究表明，品種、性別、年齡和部位等因素對動物肌肉肌纖維類型組成的影響較大，但品種和組織部位是影響肌肉纖維類型組成的最主要因素[48]。品種間肌纖維類型、數(shù)目及特性存在顯著差異，早在1985年，Esséngustavsson等[49]就發(fā)現(xiàn)，與瑞典約克郡豬相比，漢普夏豬背最長肌和臀中肌的氧化能力更強。因肌肉部位的不同，品種對肌纖維含量的影響也不同[50]。蘇琳等[51]研究發(fā)現(xiàn)，蘇尼特羊肱二頭?、裥图±w維數(shù)量比例、面積比例及Ⅱa型肌纖維的面積比例均顯著小于巴美肉羊，表明對于特定部位的肌肉，肌纖維類型組成受遺傳因素的極大影響。性別對肌纖維類型分布的影響有種屬特異性[52]。隨著年齡的增長，所有類型肌纖維的橫截面積逐漸增大，不同類型的肌纖維增長速率不同，當生長到一定階段時，氧化型肌纖維開始向酵解型肌纖維轉(zhuǎn)化[53]。

除上述影響因素外，外界刺激和運動等對肌纖維類型組成也至關重要。高溫應激會誘導Ⅰ型肌纖維向Ⅱ型肌纖維轉(zhuǎn)化[54]。運動對肌纖維類型的影響包括運動方式、運動強度等[55]。關于運動對肌纖維類型轉(zhuǎn)化的影響觀點不一，目前還沒有形成一致的結論。任陽[28]的研究表明，經(jīng)有氧運動后，動物骨骼肌的氧化能力明顯提高，并可以誘導酵解型肌纖維向氧化型轉(zhuǎn)化（Ⅱb型或Ⅱx型向Ⅱa型轉(zhuǎn)化）。長期高強度間歇訓練課能夠提高SD小鼠快肌中Ⅰ型、Ⅱa型肌纖維及慢肌中Ⅰ型肌纖維的比例[56]。運動引起的肌纖維類型轉(zhuǎn)變與原來肌肉組織中肌纖維類型的組成密切相關，而運動等外界因素對肌纖維轉(zhuǎn)化的調(diào)控需通過一系列生物學通路來實現(xiàn)。

2.3 信號通路及細胞因子

肌纖維類型間的相互轉(zhuǎn)化受復雜的生物學通路調(diào)節(jié)。由于骨骼肌的高度可塑性，機體在自然生長發(fā)育或受到某些生理變化、病理刺激和應激時，細胞內(nèi)相關的信號通路就會發(fā)生改變，調(diào)節(jié)肌纖維特異性基因的表達，進而誘發(fā)肌纖維類型的轉(zhuǎn)化[57]。這些特異性的變化涉及肌節(jié)中MyHC和輕鏈結構表達的修飾以及神經(jīng)肌肉去極化等[58]。肌纖維類型轉(zhuǎn)化過程的信號通路主要包括Ca2＋信號通路、AMPK信號通路和PGC-1α信號通路等。

2.3.1 Ca2＋/CaN信號通路

骨骼肌中的Ca2＋依賴轉(zhuǎn)運途徑對肌纖維轉(zhuǎn)化起重要作用，其可通過激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)線粒體核編碼的基因，使肌纖維類型發(fā)生轉(zhuǎn)化[59]。細胞內(nèi)的Ca2＋分為游離鈣和結合鈣，只有當Ca2＋與底物蛋白結合時才能發(fā)揮其作用[60-61]。存在于細胞質(zhì)中的鈣蛋白酶水解系統(tǒng)，即鈣蛋白酶（包括μ-calpain和m-calapain）和鈣蛋白酶抑制蛋白（calpastatin），受Ca2＋濃度調(diào)節(jié)，在肌纖維生長和降解過程中起決定性作用。Felicio等[62]的研究表明，雞肉中的鈣蛋白酶基因與肌纖維組成及生長性狀顯著相關。Moyen等[63]的研究表明，編碼μ-calpain蛋白大亞基的CAPN1基因參與肌細胞分化和肌纖維形成過程。敲除CAPN1基因會影響肌纖維的組成比例。高強[64]研究發(fā)現(xiàn)，敲除CAPN1基因小鼠的Ⅱb型肌纖維比例顯著高于野生型小鼠。CAPN1基因可能參與雞骨骼肌纖維類型的轉(zhuǎn)化[65]。位于細胞質(zhì)中的鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（calcineurin，CaN）受Ca2＋/鈣調(diào)蛋白活化，可以調(diào)節(jié)肌纖維類型特異性基因的表達，從而改變肌纖維表型。不同肌纖維中Ca2＋濃度不同，故CaN會被不同程度的激活，活化CaN通路，慢肌纖維特異性基因啟動子的活性選擇性上調(diào)，進一步實現(xiàn)由快肌向慢肌的轉(zhuǎn)化[66]。

2.3.2 AMPK信號通路

AMPK是平衡細胞能量的重要調(diào)節(jié)激酶，被稱為“細胞能量調(diào)節(jié)器”。除對肌肉能量代謝起關鍵調(diào)控作用外，AMPK與肌纖維類型的轉(zhuǎn)化也密切相關。運動訓練等外界刺激對肌纖維類型轉(zhuǎn)化的影響可能通過AMPK代謝途徑來實現(xiàn)。辛雪等[40]的研究表明，氧化型肌纖維含量高的金華豬肌肉中AMPK顯著高表達，揭示了AMPK與豬肌纖維組成密切相關。AMPK受多種代謝因子的調(diào)節(jié)，如抑癌基因FLCN及其伴侶分子FLCN相互作用蛋白1（FNIP1）復合物FLCN-FNIP1可負向調(diào)控AMPK活性[67]。AMPK經(jīng)磷酸化激活后會調(diào)控其下游通路PGC-1α、NAD＋/NADH等，進而影響MyHC基因的表達，改變肌纖維類型[68]。AMPK的磷酸化水平受高濃度ATP引起的上游激酶磷酸化和蛋白質(zhì)磷酸酶抑制去磷酸化作用影響[69]。

2.3.3 PGC-1α信號通路

轉(zhuǎn)錄因子與輔因子是聯(lián)系肌纖維類型與機體運動能力的關鍵。PGC-1α是參與線粒體生物合成、能量代謝和糖脂代謝等過程的多功能轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。PGC-1α基因表達可誘導Ⅱx型肌纖維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化[70]。PGC-1α基因可以通過多種信號途徑調(diào)控畜禽骨骼肌肌纖維類型的轉(zhuǎn)化。Yamaguchi等[71]研究發(fā)現(xiàn)，PGC-1α基因的表達可以使人的肌纖維由快肌向慢肌轉(zhuǎn)化，雞胸肌中部分Ⅱb型肌纖維向Ⅱa型轉(zhuǎn)化。束婧婷等[72]研究發(fā)現(xiàn)，PPARGC1A基因能夠與鈣離子信號通路相關基因協(xié)同作用，改變雞肌纖維組成。PGC-1α基因可能通過PGC-1α/MEF2、PGC-1α/HIF2α、PGC-1α/PPAR-δ等途徑影響肌纖維轉(zhuǎn)化，且其表達具有導向性[73]。Zhang Lin等[74]研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌PGC-1α基因過表達通過提高線粒體呼吸作用及脂肪酸氧化作用，誘導小鼠和豬肌纖維組成發(fā)生變化，其研究結果表明，相比于野生型，PGC-1α轉(zhuǎn)基因豬腓腸肌中Ⅰ型肌纖維的含量顯著增加，轉(zhuǎn)基因小鼠腓腸?、騛型肌纖維的含量顯著減少，表明PGC-1α基因的過表達促進了紅肌纖維（氧化型肌纖維）的形成。

2.3.4 其他調(diào)控因子

調(diào)控肌纖維代謝的信號通路復雜多樣，除上述通路外，還有大量通路與肌纖維轉(zhuǎn)化相關，如圖1所示[75]。另有部分研究證實microRNA和部分代謝因子同樣是影響肌纖維類型組成的重要因素。例如，成肌纖維生長因子21（FGF21）及細胞增長因子（MEF2）等均可調(diào)控肌纖維類型的轉(zhuǎn)化。郭佳[53]通過基因芯片篩選和活體基因超表達模型發(fā)現(xiàn)，細胞外信號調(diào)節(jié)激酶超表達后Ⅰ型肌纖維含量降低，Ⅱ型肌纖維含量升高?；e[76]研究表明，miR-378a在股四頭肌、脛骨前肌和腓腸肌等酵解型肌纖維含量較高的肌肉中表達水平高，而在富含氧化型肌纖維的比目魚肌中表達水平低；通過ATP酶染色發(fā)現(xiàn)，敲除miR-378a后氧化型肌纖維的單位面積百分比增加，從而表明miR-378a可能對快肌纖維的形成起調(diào)控作用。

圖 1 骨骼肌纖維類型轉(zhuǎn)化信號通路Fig. 1 Signaling pathways of skeletal muscle fi ber transition

肌纖維轉(zhuǎn)化調(diào)控因子形式多樣，且不同信號通路對肌纖維類型轉(zhuǎn)化的作用機理不同。但由于調(diào)控網(wǎng)絡的復雜性，各信號通路之間不能被完全劃分，而是調(diào)控因子之間相互影響、相互依存。如AMPK信號通路的激活可能與Ca2＋信號通路相關；PGC-1α基因的表達受AMPK信號通路的激活或抑制的影響[77]。因此，對肌纖維類型的轉(zhuǎn)換機理有待進一步深入研究。

3 結 語

隨著科技的不斷進步，肌纖維類型的分類方法也在不斷改進與完善，為進一步深入研究各類肌纖維特性及其對肉品質(zhì)的影響提供理論依據(jù)。由于肌纖維的可塑性，近年來多數(shù)研究人員通過營養(yǎng)調(diào)控的方式來改變骨骼肌肌纖維類型組成，進而改善畜禽肉品質(zhì)。另外，從骨骼肌miRNA和衛(wèi)星細胞等分子水平進一步深入研究肌纖維轉(zhuǎn)化機制及影響因子是后續(xù)肌纖維研究的主要方向。本文對國內(nèi)外近年來肌纖維的相關研究進行綜述，簡要介紹了不同肌纖維類型特性及其轉(zhuǎn)化影響因素，以期為肌纖維類型特性及轉(zhuǎn)化機理的研究提供參考，為精準、高效的畜牧養(yǎng)殖和畜禽肉質(zhì)改善提供理論基礎。