（运动人体科学专业论文）运动对后肢悬吊大鼠骨骼肌myod、myogenin、mef2mrna表达的影响.pdf

，o鼻。 d i s s e r t a t i o no fm a s t e r ，2 0 1 0 j i 娥 u n i v e r s i l f 吣y 呲1 7 4 眦m 2 9 8 帆7 弧 s t u d e n ti d ：5 1 0 7 1 0 0 0 0 3 7 e f f e c t so fe x e r cis eo n m y o g e n in 、m e f 2 m r n a e x p r e s s io no fm y o d 、 inhin di im b s u s p e n sio n ra ts k eie t aim u s cle d e p a r t m e n t ：g q 里羔皇g 金q 兰鱼y 曼重鱼垒羔量鱼坠鱼垒主重q 望垒望鱼旦皇垒至主塾 - t ， 1 m a 3 0 r ：k 1 n e s l o 上0 9 y _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ - j ；_ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ _ - _ - 。- _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ o - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ - 一 n n i j l r e c t l o n ： e x e r c l s ea n da d a p t l o n t u t o r ： p o s t g r a d u a t e ：w a n gy o n g m e i 一。_ 。- - 。- 。_ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - - _ _ - - _ - _ i _ _ _ _ _ _ - - _ - _ _ _ - - _ _ - - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - - _ _ _ _ _ 一 c o m p l e t e di nm a y ，2 0 1 0 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文运动对后肢悬吊大鼠骨骼f l j i , m y o d 、m y o g e n i n 、 m e f 2 m r n a 表达的影响，是在华东师范大学攻读屯孝博士( 请勾选) 学位期间，在导 师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：量垂拯日期：卫。加年多月罗日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 运动对后肢悬吊大鼠骨骼肌m y o d 、m y o g e n i n 、m e f 2 m r n a 表达的影响系本 人在华东师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的硕土博士( 请勾选) 学位论文， 本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使 用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网送交学位论 文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅； 同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论 文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部 或“涉密 学位论文乖， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( 、，) 2 不保密，适用上述授权。 新签名垒!本人签名垂盘监 2 0 p 年占月岁日 王丞梅硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 卢健教授华东师范大学主席 徐波教授华东师范大学 陈彩珍教授华东师范大学 论文摘要 研究目的： 本研究建立模拟失重模型后肢悬吊，以期研究后肢悬吊引起骨骼肌萎缩现象的 发生及其分子机理；同时建立耐力训练模型，探讨运动引起m y o d 、m y o g e n i n 、m e f 2 m r n a 的变化在抗肌萎缩中的作用。 研究方法： 本研究采用四周龄健康雄性s d 大鼠2 8 只，平均体重为1 3 4 0 2 9 ，随机分为对照组( c ， n = 7 ) 、跑台组( e ，n = 7 ) 、失重组( u ，n = 7 ) 和跑台失重组( e u ，n = 7 ) 。跑台组前3 天在跑步机上先进行适应性训练，每天半小时；以后跑步机按2 0 m m i n 、坡度为5 。设定， 每天训练一个小时。每周训练六天，周末休息，共训练8 周。实验过程中，每周称体重 一次。失重组前8 周不做任何特殊处理，第9 、1 0 周悬吊。跑台失重组前8 周按跑台组的 方案进行训练，第9 、1 0 周悬吊。8 周跑台训练后取血液检测血乳酸；跑台组和对照组大 鼠处死，取腓肠肌以备测试。悬吊2 周后，跑台失重组和失重组处死，取大鼠腓肠肌， 用h e 染色测试横截面积，用r t - p c r 方法测试腓肠肌m e f 2 m r n a 、m y o d m r n a 和m y o g e n i n m r n a 表达水平。 研究结果： 1 、与对照组相比，跑台组体重下降，两组大鼠体重有极显著性差异( p o 0 1 ) 。 2 、大鼠后肢悬吊2 周后，与失重组相比，跑台失重组大鼠体重稍微增加，而跑台失 重组大鼠腓肠肌湿重和横截面积下降的幅度均小于失重组大鼠腓肠肌湿重和横截面积 下降的幅度，且有显著性差异( p 0 0 5 ) 。 3 、跑台训练8 周后，与对照组相比，跑台组的m e f 2 m r n a 、m y o d 和m y o g e n i n m r n a 表达 量都有所上升，且有显著性差异( p 0 0 5 ) 。 结论： 1 、与对照组比较，失重组和跑台失重组两组的大鼠体重、腓肠肌湿重和横截面积均 有显著的下降，说明后肢悬吊可以引起大鼠体重、骨骼肌重量和横截面积的减少，提示 本实验中后肢悬吊失重模型的建立是成功的。 2 、与失重组相比，跑台失重组的大鼠悬吊前后腓肠肌湿重和横截面积下降的幅度较 小，说明跑台运动对预防失重后肌萎缩有一定效果。 3 、8 周的跑台训练后，与对照组相比，跑台组大鼠腓肠肌的m y o d 、m y o g e n i n 和m e f 2 m r n a 表达量均有所上升，且有显著性差异( p o 0 5 ) 。大鼠后肢悬吊两周前后，失重组和跑 台失重组两组的m y o d 、m y o g e n i n 和m e f 2 m r n a 表达量变化也有差别，跑台失重组悬吊前后 m y o d 、m y o g e n i n 和m e f 2 m r n a 表达量下降的幅度，小于失重组m y o d 、m y o g e n i n 和m e f 2 m r n a 表达量下降的幅度，有显著性差异( p o 0 5 ) 。而且m y o d 和m e f 2 m r n a 表达趋势相似，说 明这两个因子m y o d 、m e f 2 在对抗肌萎缩机制中起正协同作用。这三个因子在失重前后表 达量的变化也说明它们可以作为研究肌萎缩的分子生物学指标。 关键词：跑台运动；后肢悬吊；m e f 2 ； m y o d ；m y o g e n i n a b s t k a c r o b j e c t s ： 1 1 舱m o d e lo fw e i g h t l e s s n e s s w a ss i m u l a t e di nt h i ss t u d y - h i n d l i m bs u s p e n s i o ni no r d e r t 0s t u d yt h ep h e n o m e n o no fs k e l e t a lm u s c l ea t r o p h yc a u s e db yh i n d l i m bs u s p e n s i o na n d m o l e c u l a rm e c h a n i s mo ft h eo c c u r r e n c e ；w h i l ee s t a b l i s h i n ge n d u r a n c et r a i n i n gm o d e lo f e x e r c i s e - i n d u c e dm y o d ，m y o g e n i n ，m e f 2 m i 必ac h a n g ei nt h er o l eo fd y s t r o p h i n m e t h o d s ： t h ee x p e r i m e n tu s e2 84 - w e e k - o l dm a l es p r a g u e - d a w l e yr a t s ，w e i g h i n 9 13 4 0 2 9 t h e y w e r er a n d o m l yd i v i d e di n t o4g r o u p s ，c o n t r o l g r o u p ( c ，n = 7 ) ；t r e a d m i l lg r o u p ( eg r o u p ，n 2 7 ) ；s u s p e n s i o ng r o u p ，n = 7 ) ；t r e a d m i l ls u s p e n s i o ng r o u p ( e u ，n = 7 ) t r e a d m i l lg r o u p ： t h ef i r s t3d a y s ，a d a p t i v et r a i n i n g ，h a l fa nh o u rad a y , a n dt h e n1 2 k m h ，g r a d i e n to f5 ， e v e r ym o n d a yt os a t u r d a y ，at o t a lo fs i xd a y s ，a nh o u rad a y , b r e a k sa tw e e k e n d ，t r a i n e da t o t a lo f8w e e k s w e i g h e do n c ee v e r yw e e k s u s p e n s i o ng r o u p ：w i t h o u ta n ys p e c i a l t r e a t m e n tf o r 8 w e e k s ， s u s p e 璐i o n f o rt h e 9 ，10 - w e e k t r e a d m i l ls u s p e n s i o ng r o u p ： p r o g r a m m e db yt r e a d m i l lt r a i n i n gg r o u p ，t h e ns u s p e n s i o nf o rt h e9 ，10 一w e e k a f t e r8 - w e e k t r e a d m i l lt r a i n i n g ，t a k i n gb l o o dt e s t so fb l o o dl a c t i ca c i d ；s u s p e n d e da f t e r2w e e k s ，h ef o r m e a s u r i n gc r o s s - s e c t i o n a la r e a , u s i n gr t - p c rm e t h o d f o r m e a s u r i n ge x p r e s s i o n o f m e f 2 m r n a ，m y o d ，m y o g e n i n r n r n a r e s u l t s ： 1 c o m p a r e d 、衍t l lt h ec o n t r o lg r o u p ，t h eb o d yw e i g h to ft r e a d m i l lg r o u pr e d u c e d ，t h e r e w a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nh o d yw e i g h to ft w og r o u p so fr a t s 口 0 0 5 ) 2 h i n d l i m bs u s p e n d e df o r2w e e k s ，c o m p a r e d 谢t ht h es u s p e n s i o ng r o u p ，t h ed e c r e a s e m a r g i no fg a s t r o c n e m i u sm u s c l ew e tw e i g h ta n dc r o s ss e c t i o n a la r e ao ft r e a d m i l ls u s p e n s i o n g r o u pi ss m a l l e rt h a nt h a ti ns u s p e n s i o ng r o u p ，a n dt h e r ew a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e 口 0 0 5 ) 3 a f t e r8w e e k so ft r e a d m i l lt r a i n i n g ，c o m p a r e dw i mt h ec o n t r o lg r o u p ，t h ee x p r e s s i o n o fm e f 2 m r n a ，m y o da n dm y o g e n i n m r n ah a v er i s e n ，a n dt h e r ew a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ( p 0 0 5 ) c o n c l u s i o n s ： 1 c o m p a r e d 埘t l lt h ec o n t r o lg r o u p ，t h ew e i g h t ，g a s t r o c n e m i u sm u s c l ew e tw e i g h ta n d c r o s s - s e c t i o n a la r e ad e c r e a s e s i g n i f i c a n t l y , i n d i c a t i n g h i n d l i m b s u s p e n s i o nc a n c a u s e r e d u c t i o ni nb o d yw e i g h t ，m u s c l ew e i g h ta n dc r o s s s e c t i o n a la r e a ，s u g g e s t i n gt h a tt h em o d e l o fh i n d l i m bs u s p e n s i o ni ss u c c e s s f u l 2 c o m p a r e d 谢t ht h es u s p e n s i o ng r o u p ，b o d yw e i g h to ft r e a d m i l ls u s p e n s i o ng r o u p i n c r e a s e ss l i g h t l y , b u tt h ed e c r e a s em a r g i no fg a s t r o c n e m i u sm u s c l ew e tw e i g h ta n dc r o s s s e c t i o n a la r e ao ft r e a d m i l ls u s p e n s i o ng r o u pi ss m a l l e r ，i n d i c a t i n gt r e a d m i l le x e r c i s eo n p r e v e n t i o no fm u s c l ea t r o p h ya f t e rs u s p e n s i o nh a ss o m ee f f e c t 3 a f t e r8w e e k st r e a d m i l lt r a i n i n g ，c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u p ，t h ee x p r e s s i o no f g a s t r o c n e m i u sm y o d ，m y o g e n i na n dm e f 2 m r n ai n c r e a s e ，a n dt h e r ew a ss i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e 口 0 0 5 ) a f t e rt w ow e e k so fh i n d l i m bs u s p e n s i o n , t h ec h a n g e so fe x p r e s s i o no f m y o d ，m y o g e n i na n dm e f 2 m r n ao ft w og r o u p sh a v ea l s oab i gd i f f e r e n c e ，t h ec h a n g eo f e x p r e s s i o no fm y o d ，m y o g e n i na n dm e f 2 r n r n a o ft r e a d m i l ls u s p e n s i o ng r o u pi sl e s st h a n s u s p e n s i o ng r o u p ，t h e r ew a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ( p o 0 5 ) a n dt h et r e n do fe x p r e s s i o no f m y o da n dm e f 2 m r n a i ss i m i l a r , i n d i c a t i n gt h em e c h a n i s mo ft h e s et w of a c t o r si nt h ef i g h t a g a i n s tm u s c l ea t r o p h yi sc o o r d i n a t e d t h ec h a n g eo fe x p r e s s i o no ft h e s et h r e ef a c t o r sb e f o r e a n da f t e rs u s p e n s i o na l s os h o w st h a tt h e yc a nb eu s e d 嬲t h em o l e c u l a rb i o l o g yo fm u s c l e a t r o p h y k e yw o r d s ：t r e a d m i l le x e r c i s e ；h i n d l i m bs u s p e n s i o n ；m e f 2 ；m y o d ；m y o g e n i n 目录 第一部分文献综述 1 模拟失重和肌萎缩的研究进展1 1 1 后肢悬吊的实验模型1 1 2 模拟失重对肌肉的影响1 1 3 废用性肌萎缩的防治研究3 2 成肌调节因子m r f s 在肌肉生成中的作用4 2 1m r f s 的结构功能4 2 2 肌源性调节因子在肌肉发生中的作用4 2 3m r f s 调节肌肉表达的机制及其影响因素5 2 4 运动对m r f s 的影响6 3 m e f 2 对肌肉生成的作用及其研究进展6 3 1m e f 2 结构及家族成员介绍7 3 2m e f 2 在肌肉生成过程中的作用7 3 3 运动与m e f 2 8 第二部分：实验部分 1 实验材料9 2 训练方案与样品采集1 0 2 1 动物分组1 0 2 2 训练方案1 l 2 3 训练模型1 1 2 4 检测指标和样本采集1 1 0 l l l o l * boo oo oo oe 1 2 2 5 主要测试方法1 2 2 6 数据分析1 5 3 结果与分析1 5 4 分析与讨论2 2 5 结论o o oo og 2 5 6 本文的不足与展望2 5 参考文献2 6 缩略词oo 3 3 后记3 4 第一部分文献综述 人类在漫长的进化及个体生长发育过程中，早已经适应了l g ( g f o r c e ，地心引力) 的重力环境。但是人类的某些活动却是在无重力的情况下进行的，比如航天员的太空活 动。过去大量的研究表明，人体在失去重力环境下变化很大，特别是骨骼肌系统，主要 表现为：肌肉的质量会减少、肌纤维类型由慢缩型转变成快缩型、肌纤维的横截面积变 小、肌肉蛋白合成代谢减弱、分解代谢增强、血液供应减少、肌收缩力下降等。所有这 些变化的外在表现就是肌肉萎缩。长期在无重力太空环境下的航天员就会产生肌肉萎缩 现象，这会对其从事航天活动对有很大影响，对其返回着陆时的应急救生能力也有明显 制约作用。科学研究发现，后肢悬吊状态下，人或动物的肌肉组织会发生一系列的、形 态功能及生理、生化等方面的变化，呈现出废用性萎缩的状态，这为预防和治疗肌肉萎 缩提供了良好的实验模型。近年来虽然有许多关于后肢悬吊条件下骨骼肌萎缩的形态学 和生理变化的研究报道，但后肢悬吊引起骨骼肌萎缩的确切机理仍不甚清楚，特别是其 分子机理了解得很少。因此，国内外学者对此十分重视。探明骨骼肌发生萎缩的机理并 对其进行有效防护显得尤为重要，已成为航天医学和康复医学待解决的问题之一。 本文在阅读大量国内外文献的基础上，对模拟失重和肌萎缩的研究进展、运动对肌 萎缩的影响以及肌组织内相关因子m r f s 、m e f 2 的研究进展进行综述。 1 模拟失重和肌萎缩的研究进展 1 1 后肢悬吊的实验模型 目前失重性肌萎缩的实验主要是在地面进行的，其模拟方法主要有悬吊、浸水、制 动和卧床等。其中对大鼠进行后肢悬吊的实验较多。这种方法是将大鼠用特殊装置悬吊 起来，即尾部悬吊，后肢悬空，前肢着地，身体长轴与水平面呈3 0 角，大鼠可自由进 行采食和饮水等活动。人类肢体失重模型主要有悬吊单侧下肢、拄拐行走、加高对侧鞋 底等。 1 2 模拟失重对肌肉的影响 过去的研究表明，在模拟失重状态下，骨骼肌会发生废用性萎缩。其表现如下： 1 2 1 失重模拟失重条件下肌肉形态结构变化 尾部悬吊可使大鼠肌肉的重量减轻，体积减小。2 0 0 1 年s p a n g e n b u r g 通过磁共振观察 发现，人头低位卧床2 0d 后，股四头肌特别是股中间肌的生理横截面积减小且萎缩的最 为明显。研究人员发现，模拟失重产生肌肉重量和体积减小的现象，主要是由肌肉萎 缩引起，同时还与失重前期应激导致的饮食量减少使肌肉营养不足有关。在失重前2 周 时，随着失重时间的延长，肌纤维横截面积会逐渐减小，肌纤维密度则相应增大，这种变 化特别明显。值得注意的是，鼠和人相比，失重日仃的肌纤维平均直径不同，鼠类i 型纤维 较i i 型粗些，而人类i i 型纤维则较i 型米r 些，对于一定的纤维类型来说，肌纤维越粗那么 飞行后萎缩程度越大。因此，鼠类的i 型纤维( 慢肌纤维) 比i i 型纤维( 快肌纤维) 更 容易萎缩，而人类i i 型纤维的萎缩程度则大于或等于i 型纤维。分析肌纤维横截面积减 小的主要原因应该是肌纤维蛋白质( 包括收缩蛋白和其他肌浆蛋白质) 含量下降。 肌纤维类型在失重状态下也会发生一些转变，表现为i 型纤维向i i 纤维方向转化，i 型纤维数量相应减少，i i 型纤维和混合型纤维数量增多，但肌纤维总数不变。这一改变 主要发生在以i 型纤维为主的抗重力肌中( 如比目鱼肌) ，在快肌腓肠肌和趾长伸肌中变 化却不明显。2 0 0 1 年s p a n g e n b u r g 的研究发现，大鼠吊尾1 周，比目鱼肌中i 型纤维数量 就从8 2 降至7 4 ，i i 型纤维数量由8 增至2 6 ，混合型纤维也从l o 升至1 8 。肌 纤维类型与其神经支配密切相关，支配慢肌的神经被支配快肌的神经所取代，则原来的 快肌( i 型纤维) 也被慢肌( i i 型纤维) 所取代。 肌肉的超微结构在失重条件下也会发生改变。表现为肌膜下肌原纤维、线粒体含量 下降，i 带区的线粒体数目减少，而a 带区线粒体数目增加。1 9 9 3 年孙亚志、崔建等研究 人员研究发现，宇航员飞行1 7 天后，对比目鱼肌进行肌组织活检发现：粗肌丝增加，细 肌丝减少，粗肌丝比例增大，细肌丝密度在暗带重叠区明显下降。粗细肌丝间距增加可 促使初始状态下横桥分离，收缩速度加快。李伟刚通过新生大鼠原代培养获取骨骼肌肌 管，利用水平回转器模拟失重效应，建立航天飞行失重性肌萎缩的细胞学模型研究发现： 回转后肌管变细，表明回转模拟失重条件下肌管发生萎缩、微丝解聚并伴随信号转导活 性分子磷酸化e r k 表达下降。提示肌管细化是失重性肌萎缩结构和功能变化的结构基础。 此研究发现的肌管萎缩并不是全长均匀变细，而是局部变细开始，逐渐延伸到全长，即萎 缩不是肌纤维全长同步进行的。这可能从另一个角度揭示了萎缩肌肉肌力下降的动力因 素，也就是说肌纤维的收缩无力状态可能是由于肌纤维局部萎缩而导致的节段性功能 下降而造成的口1 。吴苏娣等研究发现，微丝在模拟失重条件下发生结构重排，近膜处分布 减少。表明模拟失重可引起骨骼肌细胞微丝的解聚和重排。这可能是失重性萎缩骨骼肌 收缩能力下降的肌管变化结构基础。h 1 周继斌等研究发现，经历模拟失重的大鼠比目鱼 肌i 型纤维的构成比减少，i i 型纤维的构成比增加。模拟失重除影响肌梭外肌纤维删c 的表达、引起肌纤维类型转换外，还导致梭内肌纤维m h c 表达表型发生改变。1 1 2 2 模拟失重条件下肌肉的功能变化 许多研究者通过肌电图研究大鼠的肌肉变化，有的研究发现后肢吊尾大鼠的比目鱼 肌肌电图幅度持续下降，时限持续缩短，并且前6 天变化最明显。有的发现肌电图变化只 在前3 天出现。分析认为：出现不同结果可能与神经活动改变和动物条件适应有关。失 2 重时会导致肌肉运动减少，所以肌力明显下降。最大等长收缩力、l o o h z 电刺激诱发的强 直张力及等张收缩峰都会下降。肌力下降的主要原因是肌萎缩、另外还有收缩蛋白选择 性丢失和其它因素，如肌肉结构变化、肌纤维特异性紧张下降，甚至是肌肉损伤等订1 。 1 2 3 模拟失重条件下对肌肉生化方面的影响 失重条件下，肌肉蛋白代谢的改变表现为蛋白合成率降低，降解率增加。分析大鼠比 目鱼肌发现，d n a 含量并没有改变，但r n a 含量却明显减低。例如，经1 4 天航天飞行，大鼠 股内侧肌和外侧腓肠肌a - 肌动蛋白m r n a 分别减少了2 5 和3 6 。有趣的是，大鼠小腿肌a 一 肌动蛋白m r n a 和细胞色素m r n a 含量降低，而三头肌却没改变。研究发现，蛋白质合成率 降低，原因是肌肉谷氨酰胺合成减少，支链氨基酸分解加快。失重条件下，尿中3 一甲基组 氨酸( 3 一删) 含量增加，因为它是蛋白质的分解产物，所以此种现象表明蛋白分解加快， 而且3 一心的释放主要来自快肌纤维而不是慢肌纤维的收缩蛋白。核苷酸代谢在失重时也 降低。这可能与肌肉的活动和成分有关，因为失重时腓肠肌发生萎缩，而三头肌却没有改 变。 失重条件下，肌肉的某些酶活性也发生了改变。如组织蛋白酶、细胞内蛋白水解酶、 c a 2 + 激活蛋白酶等活性增强，主要是由物质代谢的改变、肌肉活动减少以及下肢肌肉血流 量的减少引起的。 失重条件下，糖代谢也会发生改变。原因是肌肉局部血流量的减小，会造成缺血性缺 氧症的发生。动物比目鱼肌糖原浓度和葡萄糖含量会增加，同时肌肉活动减少还会降低 糖分解，原因可能是失重开始时糖原浓度升高，后期可能与糖原合成加快有关。糖原浓 度的长期增加，可能与肌肉胰岛素受体密度增多有关。 失重作用下，由于肌萎缩会导致很多激素发生改变，比如垂体前叶分泌的激素、促 胰岛素生长因子，肾上腺素和去甲肾上腺素等。 1 3 废用性肌萎缩的防治研究 大量研究报告表明：很多原因可以导致骨骼肌发生明显的废用性萎缩，主要有制 动、运动减退等。由于肌肉萎缩不但对人的同常生活会产生较大的影响，而且给临床患 者及航天员的日常活动能力带来了很多不便。因此，对于人体恢复运动能力、迅速缓解 肌肉萎缩，是临床医学、运动医学及航天医学等很多领域需要急切解决的问题。 1 3 1 运动及功能训练 多年来临床上预防和治疗肌萎缩的重要方法是运动及功能训练。大量实验证明，功 能锻炼不仅可有效地预防废用性肌肉萎缩的发生，而且还能改善废用后萎缩肌肉的恢 复。目前较为常用的方法主要有抗阻力训练、耐力训练以及被动运动训练，这些都是用 3 于增强肌肉的锻炼。因为适宜的运动可以促进肌纤维类型的转变，增加骨骼肌质量，提 高肌肉氧化能力，改善血流供应。 耐力训练可以通过增加毛细血管的数量、提高肌肉的线粒体、氧化酶活性来增强肌 纤维的氧化能力，从而在形态学和功能上预防肌萎缩的发生并起到良好的防治作用。研 究表明中等强度耐力训练是最好的方法。这种训练方法可以最大程度的改善大鼠骨骼肌 线粒体及氧化酶活性，毛细血管的体积密度以及最大氧弥散距离。中长距离慢跑、游泳 等是常用的中等强度耐力训练方法。 1 3 2 药物疗法 同其它方法相比，由于药物治疗对治疗废用性肌萎缩所起的作用较快速和明显，所 以受到了研究人员越来越多的关注。目前有很多治疗肌萎缩的药物：( 1 ) 糖皮质激素抑 制剂；( 2 ) c a 2 + 通道阻断剂；( 3 ) 胰岛素样生长因子( i g f i ) ；( 4 ) 肌酸( 5 ) 抗氧化 剂维生素e 等 1 3 3 物理疗法 物理治疗在临床上的研究和应用得到了广泛的关注和发展，也成为了一种重要和有 效的治疗废用性骨骼肌萎缩的手段和方法。目前在临床上常见的物理疗法有热疗、低中 频电刺激、拔火罐以及针灸等。 2 成肌调节因子m r f s 在肌肉生成中的作用 成肌调节因子m r f s 在肌肉的发生中起着重要的调节作用，因此可以作为鉴定肌肉前 体和反映肌肉再生的指标。本文综述了成肌调节因子在肌肉发生中的作用，同时也阐述 了其发生的机制，并结合以上理论进一步介绍了运动对m r f s 的影响研究，从而为治疗与 肌肉萎缩相关联的疾病提供理论依据。 2 1m r f s 的结构功能 成肌调节因子( m y o g e n i cr e g u l a t o r yf a c t o r s ，m r f s ) 主要包括4 个成员：m y o d 、 m y f 5 、m y o g e n i n 与m r f 4 。它们是一组转录因子，属于碱性螺旋一环一螺旋( b h l h ) 转录 调节因子，可以结合d n a ，调节基因的转录。m y o g e n i n 可以调控最终肌肉的分化，而m y o d 能启动内源性基因表达。它们在胚胎发育过程中都可以调节肌肉的发生。其中m y o d 与 m y f 5 主要与干细胞分化为成肌细胞有关。而m y o g e n i n 与m r f 4 主要是使成肌细胞分化为成 熟肌纤维。“0 在这两个阶段中m y o d 与m y o g e n i n 3 乙分别起着主导作用。 2 2 肌源性调节因子在肌肉发生中的作用 骨骼肌形成的早期是起源于中胚层细胞，中胚层细胞在一定信号作用下形成成肌细 胞，成肌细胞与周围的成肌细胞相互融合，形成双核的肌管细胞，形成多核的肌管细胞， 肌管细胞相关蛋白基因协调表达就发育成了肌纤维。当细胞分化时，在增殖的成肌细胞 4 中会有m y f 5 和m y o d 表达，此时m y o g e n i n 向不可逆的分化表达。幻大量研究表明：缺乏m y f 5 或者m y o d 的大鼠肌肉并不会有严重的肌肉异常，但同时缺乏m y f 5 和m y o d 的鼠骨骼肌却不 会分化，表明m y f 5 和m y o d 在肌细胞形成过程中是起作用的，并且他们还有相互作用。在 胚胎细胞中，m y o d 、m y o g e n i n 表达程度升高，同时也会出现m y f 一5 、m y o d 、m y o g e n i n 和 m r f 4 的表达。而且m y o g e n i n 转录2 天后才会发现肌球蛋白转录，表明m y o g e n i n 可以调节 肌节细胞的产生而不是肌节细胞的最终分化。很多实验表明m y o g e n i n 只会在骨骼肌中特 异性表达，而在其它平滑肌中没有表达。 在胚胎期肌发生过程中m r f s 表达程度很高，但成年后表达程度却很低( m r f 4 除外， m r f 4 在成年肌肉中表达程度也很高) ，而且不同类型肌肉问表达程度不同。研究人员发 现：不同肌纤维组成的肌肉m y o d 、m y o g e n i n m r n a s 表达程度不同，m y o d m y o g e n i n 与肌 纤维表型密切相关。在慢肌纤维中，m y o g e n i nm r n a 表达程度较高，而m y o d m r n a 很少检 测到；相反，快肌纤维中的m y o d 表达程度较高，m y o g e n i n m r n a 表达程度就较低。混合肌 中，m y o d 、m y o g e n i n m r n a s 表达程度水平相似。m y o d m y o g e n i n m r n a s 的表达程度不仅在 快慢肌中有差异，在快肌i ia - qi ib 、i ix 之间也存在差异。似乎m y o g e n i n 在i 和i ia 区域 选择性表达；m y o d 在富含i ib 、i ix 的区域选择性的表达。但还不能确知m y o d 、m y o g e n i n 与特异的肌纤维类型之间是否存在一一对应的关系。 2 3 调节肌肉表达的机制及其影响因素 2 3 1 敝f s 调节肌肉表达的机制 m r f s 调控肌肉表达是通过激活肌肉特异基因的转录来实现的。一种是对于含e 盒的 肌肉特异的基因来说，m r f s 成员首先与e 1 2 和e 4 7 结合形成异二聚体，这个二聚体结合到 保守的d n a 序歹u c a n n t g ( n 可以是任意碱基) ，也就是人们所说的e 一盒上，形成异寡聚 物复合体。n 3 3 另一种是通过激活中间因子m e f 一2 ，它会与肌肉特异基因的启动子结合， 从而转录激活这些肌肉基因的表达。成肌细胞分化时会产生m e f 一2 ；而当外源性的m y o d 或m y o g e n i n 表达时，非肌肉细胞也会产生m e f 一2 。 5 模式网如f 1 ： 诱移信哆 e - b o xc o n t a i n i n gm u s c t eg e n ee b o xt a c k i n gm u s e l eg e n e 激涵禽e 盒的籀测转渌激活不岔b 盒的基嘲转录 图lm y o d 及其家族在骨骼肌发育过程中的网络式调节 2 3 2 影响m r f s 表达的可能因素 影响m r f s 表达的可能因素有f g f 和6 转化生长因子( t g f _ b ) ，这些因子与相应的 细胞表面受体结合，通过信号传导抑$ 1 j m r f s 的转录进而抑制肌发生。 2 4 运动对m r f s 的影响 运动对m r f s 的影响主要是看运动后的m y o d 、m y o g e n i n 表达情况。有研究显示：一次 耐力练习后，在肌核中有m y o g e n i n 表达；长期的耐力练习也影响它的表达，有研究人员 发现s d 鼠8 周跑台练习后，m y o g e n i n ：m y o dm r n a 比值增加，显著高于安静组。 另外，m r f sm r n a 的表达与肌纤维类型有关。低氧运动后，m h c im r n a 和m h c i i a m r n a 都增加，m y o g e n i n m r n a 也也增加，m y o d m r n a 略有降低。可以推断m r f s 可能参与肌纤 维类型的转换。 3 m e f 2 对肌生成的作用及其研究进展 来自约翰霍普金斯医学研究所( j o h n sh o p k i n sm e d i c a li n s t i t u t i o n s ) 以及美国 6 科罗拉多州大学( u n i v e r s i t yo fc o l o r a d o ) 的研究人员发现了一个控制免疫和肌肉细 胞蛋白质上的一个重要结构缝隙，这个缝隙位于一个名为m e f 2 的蛋白上( 自然 ( n a t u r e ) 2 0 0 3 年4 月1 7 日) 。肌细胞增强因子2 ，m e f 2 ( m y o c y t ee n h a n c e rf a c t o r2 ) 最早发现是在骨骼肌管核中，它是一种重要的转录调节因子，可与其它转录因子相互作 用，与启动子结合，促进骨骼肌细胞的分化。肌细胞增强因子2 ( m y o c y t ee n h a n c e rf a c t o r 2 ，m e f 2 ) 控制着肌细胞分化过程中的基因转录，在肌肉发育过程中介导细胞的分化，促 进骨骼肌、心肌形成和发育等过程中具有举足轻重的地位，与之相关的多种分子信号通 路在此过程中扮演着十分重要的角色。在这些信号通路中，m e f 2 可以与多种调控因子结 合形成复合体，完成基因表达调控，行使信号传导。同时，本文结合以上信号传导通路 的理论基础，进一步介绍了运动训练对这些通路的影响，为运动在m e f 2 促进肌生成中作 用的分子机制提供有效的理论依据，从而为治疗与肌肉萎缩相关联的疾病提供有效途 径。 3 1m e f 2 结构及家族成员介绍 肌细胞增强因子- 2 ( m e f 2 ) 属于m a d s 超家族成员，其家族成员有m e f 2 a 、m e f 2 b 、m e f 2 c 和m e f 2 d 四种转录因子。他们在结构上很相似，其n 末端5 6 个氨基酸相同，即m a d s 盒，它 是识另o d n a 结合位点的特异性序列。与之相邻的是m e f 2 功能结构域，它是形成二聚体的 关键部位。c 末端是转录因子活性调控区域，在r n a 转录过程中通过c 末端选择性剪切， 从而形成各种类型的转录因子。m e f 2 转录因子通过形成同源或异源二聚体，并与肌细胞 特异基因上的特异序列结合，从而发挥其调控作用。m e f 2 a 由4 9 9 个氨基酸组成，m e f 2 a 蛋白的n 末端序列保守，c 端氨基酸序列变化较大，含有磷酸化位点。m e f 2 a 蛋白的n 端保 守序列m a d s 结构域和m e f 2 a 结构域能够与其他因子形成二聚体并具有d n a 结合活性。c 末 端的磷酸化位点是多种激酶的靶点，与启动基因表达有关，是m e f 2 a 因子活性调节及发 挥功能的主要区域。由于c 末端氨基酸序列变化较大，因此无论从基因结构或蛋白质结 构都决定t m e f 2 a 功能上的复杂性。m e f 2 家族和m y o d 基因家族对肌肉特异性表达具有正 协同作用。研究发现，m e f 2 a - d 与m y o d 基因家族同时表达可以促进非肌肉细胞向肌肉细 胞转化，同时m e f 2 蛋白可以单独诱导非肌肉细胞形成肌肉伫羽，目前发现m e f 2 在控制肌细 胞分化过程