（运动人体科学专业论文）抗阻、耐力及混合运动对c57小鼠股四头肌mhc各亚型基因表达的影响.pdf

i l ll lll ll l ll ll ll l llli y 1 7 4 2 9 8 2 m a s t e rt h e s i s2 010s c h o o lc o d e ：l0 2 6 9 s t u d e n tn u m b e r ：5l0 7l0 0 0 0 3 3 e & stc h i n , al o r m a l a i ；v e r s 1 n - e x e r c l s et r a i n i n 20 nt l l eg e n ee x p r e s s l o n 钾 o f y o s i nh e a v y( m c ) f ； 。 ， 0 i lj v lli i ， q u a d r i c e p sm u s c l e m a j o r ：堑坠曼堑q ! q g y s u p e r v i s o r ： p r o f l uj i a n f i n i s h 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抗阻、耐力及混合运动对c 5 7 小鼠股四头肌m t i c 各亚型基因表达的影响，是在华东师范大学攻读硕士学位期间，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： 日期： i o 年歹月7 莎日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 抗阻、耐力及混合运动对c 5 7 小鼠股四头肌m h c 各亚型基因表达的影响系本 人在华东师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的硕影博士( 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，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。 导师签名： 虱馏盏嘲扭秘 名 吖 戳 p 重搓阎硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 李世昌教授华东师范大学主席 陈彩珍教授华东师范大学 徐波教授华东师范大学 论文摘要 本研究旨在探索不同运动方式对c 5 7 小鼠股四头肌肌球蛋白重链各亚型变 化的影响。以往许多研究认为，运动训练能促使m h c 亚型问的转变，但是结论并 不一致。而伴随着衰老的发生，各m h c 异形体也有所变化，有研究证明，在老龄 大鼠快肌中发现过m h ci ib 渐行性减少而m h ci ix 增多的现象n 1 。本研究对三月龄 c 5 7 小鼠分别进行为期2 8 周的抗阻、耐力、混合运动，观察不同运动方式下小 鼠股四头肌m h c 各亚型基因表达的变化。 方法：将3 2 只3 月龄c 5 7 b l 6 小鼠随机分成四组：安静组( c ，n - 8 ) ，耐力运动 训练组( e ，n - 8 ) ，抗阻运动训练组( r ，n - 8 ) ，混合运动训练组( m ，n - 8 ) 。经过2 8 周 运动训练后，采用实时荧光定量p c r 法检测股四头肌中m h c i 、m h c i ia 、m h c i i x 、m h c i i bm r n a 转录水平。 结果：抗阻运动组小鼠股四头肌m h c 四种亚型的基因表达，与安静对照组相比 较均升高，且均有极显著性差异；耐力运动组小鼠股四头肌m h ci i 型基因表达， 与安静对照组相比较均升高，而对i 型基因的表达无显著性影响；混合运动组小 鼠股四头肌m h c 四种亚型的基因表达，与安静对照组相比较均升高，其中，i 、 i i a 、i i x 型有显著性差异，i i b 型无显著性差异。 结论： ( 1 ) 抗阻运动、耐力运动、混合运动均使小鼠体重明显下降，提示运动对减重 有积极影响； ( 2 ) 抗阻运动使c 5 7 小鼠股四头肌m h c 各亚型m r n a 基因表达均上升，且均具有 极显著性差异； ( 3 ) 耐力运动使c 5 7 小鼠股四头肌m h c - i i 型m r n a 基因表达均显著上升，而对 姗c i 型m r n a 基因表达影响不明显； ( 4 ) 混合运动使c 5 7 小鼠股四头肌删c i 、删c i i a 、删c i i xm r n a 基因表达 显著上升，对m h c i i bm r n a 基因表达影响不明显。 关键词：c 5 7 小鼠；抗阻运动；m h c ；基因表达 a b s t r a c t t h i ss t u d ya i m e dt oe x p l o r et h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tt r a i n i n gm o d e so nt h e s u b t y p e sc h a n g e si nc 5 7m i c e sq u a d r i c e p sm u s c l em y o s i nh e a v yc h a i n m o s to ft h e p r e v i o u ss t u d i e ss u g g e s tt h a te x e r c i s et r a i n i n gc a np r o m o t ec o n v e r s i o n sb e t w e e n d i f f e r e n ts u b t y p e so fm h c ，b u tt h ec o n c l u s i o n so fp r e v i o u ss t u d i e sa r ei n c o n s i s t e n t a n dt h em h ci s o f o r m sc h a n g e da c c o m p a n i e dt h eo c c u r r e n c eo f a g i n g i ti sr e p o r t e d t l l a tt h e r ei sap h e n o m e n ao fr e d u c t i o no fm h c - i ibn u m b e ra n di n c r e a s eo f m h c i ixn u m b e ri nf a s tm u s c l eo fa g e dr a t s 【i nt h i ss t u d yw et r a i n e dt h r e em o n t h s o l dc 5 7m i c ef o r2 8w e e k sl o n gb yr e s i s t a n c e ，e n d u r a n c ea n dm i x e de x e r c i s e ，t h e nw e o b s e r v e dc h a n g e so fe a c hs u b t y p eg e n ee x p r e s s i o ni nm i c eq u a d r i c e p sm h cu n d e r d i f f e r e n tt r a i n i n gm o d e s m e t h o d s ：3 2t h r e e - m o n t h - o l dm a l ec 5 7 b l 6m i c e sw e r er a n d o m l yd i s t r i b u t e di n t o f o u rg r o u p s ：s e d e n t a r y ( c ，n 寻8 ) ，e n d u r a n c et r a i n i n g ( e ，n = 8 ) ，r e s i s t a n c ee x e r c i s e ( r ， n = 8 ) ，m i x i n gt y p et r a i n i n g ( m ，i f 8 ) a f t e r2 8w e e k se x e r c i s ei n t e r v e n i n g ，q u a n t i t a t i v e r e a l t i m ep c rm e t h o di su s e dt od e t e c tm h c - i 、m h c i ia 、m h c - i ix 、m h c i ibm r n a e x p r e s s i o ni nq u a d r i c e p sm u s c l e s r e s u l t s ：c o m p a r e dw i t ht h eq u i e tc o n t r o lg r o u p ，t h ee x p r e s s i o no ff o u rs u b t y p e s g e n e so fm h c i nr e s i s t a n c ee x e r c i s eg r o u pw e r ei n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ；c o m p a r e d w i t hq u i e tc o n t r o lg r o u p ，t h ee x p r e s s i o no fm h ci ig e n ei ne n d u r a n c ee x e r c i s eg r o u p w e r ei n c r e a s e d ，b u tt h e r ei sn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nm h cig e n e ；c o m p a r e dw i t h q u i e tc o n t r o lg r o u p ，t h ee x p r e s s i o no ff o u rs u b t y p e sg e n eo fm h c i nm i x e de x e r c i s e g r o u pi n c r e a s e d ，a n dt h em h ci ，i i i ixg e n e sh a v es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s ，b u t m h ci ibg e n eh a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e c o n c l u s i o n s ： ( 1 ) a l lo fr e s i s t a n c ee x e r c i s e ，e n d u r a n c ee x e r c i s ea n dm i x e de x e r c i s ec a ns i g n i f i c a n t l y c a u s e sb o d yw e i g h tl o s so fm i c e ，s u g g e s t e dt h a tt h e r ei sap o s i t i v ei m p a c to fe x e r c i s e o nw e i g h tl o s s ； ( 2 ) r e s i s t a n c ee x e r c i s em a k e st h em r n ag e n ee x p r e s s i o no fa l ls u b t y p e si nc 5 7m i c e q u a d r i c e p sm u s c l em h ci n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y , a n da l lo ft h e i n f l u e n c eh a v e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ； ( 3 ) e n d u r a n c ee x e r c i s et oc 5 7m i c eq u a d r i c e p se n d u r a n c ee x e r c i s em h c i it y p e m r n a e x p r e s s i o nw e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d ，w h e r e a sm h c - it y p em r n ag e n e e x p r e s s i o nw a s n o to b v i o u s ； ( 4 ) m i x e dm o v e m e n tt oc 5 7m i c eq u a d r i c e p sm h c i ，m h c - i i 如m h c i ix m r n ae x p r e s s i o ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y , o nt h em h c i ibm r n a g e n ee x p r e s s i o n w a sn o to b v i o u s k e y w o r d s ：c 5 7m i c e ；r e s i s t a n c ee x e r c i s e ；m h c ；g e n ee x p r e s s i o n 目录 第一部分文献综述l l 肌纤维l 1 1 肌纤维的分类l 1 2 肌纤维的机能特点2 2 肌球蛋白一2 2 1 肌球蛋白异形体3 2 2 肌球蛋白重链异形体的表达与转化4 3 运动训练对m h c 及其基冈表达的影响7 3 1 耐力运动对m h c 及其基冈表达的影响7 3 2 抗阻运动对m h c 及其基因表达的影响9 3 3 不i 一强度运动对m h c 及其基凶表达的影响1 0 3 4 其他凶素对m h c 及其基凶表达的影响一1 1 3 5m h c 异形体表达的可能调节机制1 4 第二部分实验部分1 6 1 前言16 2 材料与方法1 6 2 1 实验动物1 6 2 2 训练方案1 6 2 3 样本收集18 2 4 主要仪器和试剂1 8 2 5 股四头肌删c i 、删c i i a 、m h c i i b 、m h c i i xm r n a 表达的测定r t - p c r 2 0 2 6 统计方法2 3 3 实验结果一2 4 3 1 不同运动方式对小鼠体重的影响一2 4 3 2 不同运动方式对小鼠股四头肌相对质量的影响2 5 3 3 不同运动方式对小鼠股四头肌m h c - im r n a 基因表达的影响2 7 3 4 不同运动方式对小鼠股四头肌m h c i iam r n a 基因表达的影响2 9 3 5 不同运动方式对小鼠股四头肌m h c i ixm r n a 基凶表达的影响3 1 3 6 不同运动方式对小鼠股四头肌m h c i ibm r n a 基凶表达的影响3 3 4 分析与讨论3 5 4 1 抗阻运动对m h c 及其基冈表达的影响3 5 4 2 耐力运动对m h c 及其基因表达的影响3 6 4 3 混合运动对m h c 及其基因表达的影响3 8 5 结论3 9 6 展望3 9 参考文献4 0 j 舌记4 t ； 1 肌纤维 1 1 肌纤维的分类 第一部分文献综述 人们对于骨骼肌的认识，依据骨骼肌的形态、结构、功能和代谢特性来加以区 分，并随着对研究方法的不断改进和提高而逐渐深入。3 0 0 多年前，l o r a n z i n i 发现 骨骼肌纤维有红、白之分。伴随着电刺激肌肉方法的发现，人们观察到白肌纤维收 缩速度快、易疲劳；红肌纤维收缩速度慢，不易疲劳。因此，在较长一段时间内， 人们把骨骼肌简单地区分为“白肌”和“红肌 。然而随着生理学对骨骼肌结构、功 能认识的不断深入，人们发现在不同动物之间肌肉颜色、收缩特性及肌原纤维组成 间存在许多不一致性，于是，又依据肌肉的收缩机能将骨骼肌分为“快肌”和“慢 肌”。2 0 世纪5 0 年代以后，尤其是肌肉活检技术建立以来，人们更多地根据不同酶 染色的组织化学方法对骨骼肌进行分类。如：p e t e r 利用肌原纤维a t p 酶、琥珀酸 脱氢酶或仅磷酸甘油脱氢酶染色的方法，将骨骼肌纤维分为慢缩氧化型( s o ) 、快 缩氧化糖酵解型( f o g ) 、快缩糖酵解型( f g ) 【2 】。b r o o k s 和g u t h 根据肌球蛋白a t p 酶组化方法，将骨骼肌纤维分为a 、a p 、p 和i 、i i a 、i i b 。但是，依据肌原纤维a t p 酶琥珀酸脱氢酶或0 【磷酸甘油脱氢酶染色方法区分的s o 、f o g 和f g ，与依据肌球 蛋白a t p 酶方法划分的i 、i i a 、i i b 并不存在一一对应关系。有研究证明，在大鼠、 豚鼠、猫、兔及人的骨骼肌中，氧化酶琥珀酸脱氢酶反应呈强、中、弱的每一群肌 纤维中都含有i 、i i a 、i i b 三种肌纤维；另外，1 0 0 的i i a 肌纤维和4 4 的i i b 肌纤维都是s d h a s e 阳性纤维，而5 5 的i 型肌纤维为磷酸化酶阳性纤维【2 】。 近年来，利用肌球蛋白重链( m y o s i nh e a v y c h a i n m h c ) 单克隆抗体免疫组化及 聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳等方法，发现了一种新型肌纤维i i x ，i i x 肌纤维的生 理特性介于i i a 和i i b 之间【2 】，与t e 姗i i l 【4 】发现的i i d 同属一类快肌亚型。2 0 世纪9 0 年代，t a l m a d g e 5 】进一步改进了s d s - - p a g e 凝胶的浓度、泳动的时间，利用肌球 蛋白不同异形体的移动速度，将四种肌球蛋白重链亚型清晰地区分开，为鉴别肌纤 维类型提供了方便、简洁、重复性强的新方法。 分类方法 c l a s s i f i c a t i o nm e t h o d 惯潞肌纤维分类办式及炎裂 肌纤维类型 黜d 出lm u s d en b e rt y p e s 参考运动生理学扁级教程硒等教搿挂 舨社2 0 0 3 年8 月第一版p j 7 ) 1 2 肌纤维的机能特点 1 2 1 肌肉收缩力量 肌肉收缩力量主要决定于单个肌纤维的体积与神经肌肉的支配比，由于快肌纤 维体积大、运动单位中的肌纤维数量多，快肌纤维的收缩力量明显大于慢肌纤维， 这是快肌纤维重要的机能特征之一。 1 2 2 肌肉收缩速度 。 在肌肉收缩速度方面，快肌纤维明显高于慢肌纤维。在快速爆发性工作中，- 丰 要是快肌纤维参与工作，相应的，慢速活动则丰要由慢肌纤维参与。 1 2 3 抗疲劳能力 慢肌纤维的毛细血管丰富，氧气供应充足，氧化代谢能力强，因此，肌肉工作 持续时间长，抗疲劳能力明显强于快肌纤维。 2 肌球蛋白 肌球蛋( m y o s i n ) 是肌细胞中含量最多的结构蛋白和收缩蛋白，是构成粗肌丝 的基本组成蛋白，也是横纹肌细胞表达最丰富的蛋白，肌球蛋白约占其总蛋白库的 2 5 。肌球蛋白是一个六聚体的蛋白质大分子，由两条分子量约为2 2 0k d 的重链 ( m h c ) 和两对分子量约为1 6 2 7k d 的轻链( m y o s i nl i g h tc h a i nm l c ) 组成。肌球蛋白 重链( m h c ) 由n 末端的双头球状区( 头) 和c 末端的棒状区( 尾) 组成，头尾 2 之间是一个柔性的铰链区( 颈) 。尾部由两条0 【螺旋链缠绕而成，直径为2n l n ，长 约1 5 0n n l ；头部有肌动蛋白结合位点及a t p 结合位点，分别位于头中央域两侧。 两条不同的轻链( 碱性轻链和调节轻链) 结合于铰链区【6 】。肌球蛋白既是结构蛋白 也是调节蛋白( 酶) ，因为具有a t p 酶活性，所以又称肌球蛋白c a 2 + _ a t p 酶，通过 它的a t p 酶的活动，将化学能转变为机械能，完成力量输出及肌节缩短。 研究证明，不同来源的骨骼肌纤维，由于肌球蛋白重链和肌球蛋白轻链在分子 组成上存在差异，使肌球蛋白分了本身具有多种不同的组成形式，从而表现出多型 性的结构特点，这种具有相似生物学功能和作用却具有不同的组成形式的肌球蛋白， 被称为肌球蛋白异形体( i s o f o r m ) 。目前，人们对肌球蛋白复杂多样的异形体及其重 要功能的认识均取得了长足的进步。 2 1 肌球蛋白异形体 在哺乳动物的横纹肌中，已经发现至少有九种肌球蛋白重链的异形体( 包括心 肌和骨骼肌) ：( 1 ) 胚胎型肌球蛋白重链( m h c e m b ) 署t l 新牛儿型肌球蛋白重链 ( m h c - n e o ) ，( 2 ) a 心肌型肌球蛋白重链，( 3 ) p 心肌型肌球蛋白重链或者慢收缩i 型肌球蛋白重链( 在骨骼肌中表达) ，( 4 ) 快收缩i ia 型肌球蛋白重链，( 5 ) 快收缩i i ) 【 i i d 型肌球蛋白重链，( 6 ) 快收缩i i b 型肌球蛋白重链，( 7 ) 眼外肌型肌球蛋白重链 ( m h c e o m ) ，( 8 ) 颚型肌球蛋白重链或咀嚼型( m m h c ) t ”，( 9 ) 喉型肌球蛋白重链 ( m a c i i l 或m h c l l ) 。胚胎型m h c 和新生儿型m h c 只是出生前和出生后早期的 肌肉发育过程中或者在成年肌肉的再生过程中有表达【引。a 心肌型m h c ，或1 3 - , t , 肌 型m h c 主要在心肌中表达，心肌型m h c 在成年动物的特定肌肉，如咬肌中表达， a 一心肌型m h c 则在骨骼肌的梭内肌中也存在【l 】，而1 3 一心肌型m h c 不但在心肌中表 达，还发现在胚胎时期的骨骼肌中也有存在。眼外肌型m h c ( m h c e o m ) 丰要用来 控制眼睛的活动，咀嚼型m h c ( m m h c ) 的表达主要体现在食肉动物的咀嚼肌中， 而在控制喉运动的肌肉中( 如：甲杓肌、环杓肌、环甲肌等) 发现了喉型m h c 。在 成年哺乳动物的骨骼肌中，发现有四种不同的m h c 异形体，它们分别是m h c 一1 ( 1 3 - 心肌型m h c ) 、m h c i i a 、m h c i i x ( 或m h c i id ) 及m h c i i b 异形体。 肌球蛋白轻链( m l c ) 的类型有三种：m l c 卜m l c 2 、m l c 3 ，其中m l c i 和m l c 3 在碱性条件下较易从肌球蛋白分子上解离开来，故称m l c l 和m l c 3 为碱性轻链 3 ( a l k a l il i g h tc h a i n ) ，而m l c 2 较易受巯基试剂的作用而发生解离，故称巯解轻链 ( t d n bl i g h tc h a i n ) 。肌球蛋白轻链( m l c ) 也可以分为6 种类型，分别是存在于快 肌纤维中的m l c u 、m l c 2 f 、m l c 3 f 以及存在于慢肌纤维中的m l c i s 、m l c 2 s ，还有 一种胚胎期肌球蛋白轻链( e m b m l c ) t 9 1 。 m h c 和m l c 的各种异形体在肌纤维中的分布，并不是严格的局限在某种肌纤 维内或局限在肌肉发育的某特定阶段。比如，能在成年期的眼外肌和梭内肌纤维中 发现胚胎型m h c 和新生儿型m h c ，成年期的咬肌中也含有e m b m l c ，而且再生 和去神经的肌肉会重新表达e m b m h c 、n e o m h c 和e m b m l c i ；除此之外，快肌 中典型的m l c 能在慢肌中检测到，慢肌中典型的m l c 也能在快肌中检测到【5 】。实 际上，m h c 和m l c 异形体有多种多样的结合形式，构成了大量的肌球蛋白分予。 2 2 肌球蛋白重链异形体的表达与转化 2 2 1 肌球蛋白重链分布的多态性 在成熟骨骼肌中，肌球蛋白重链有m h c i ia 、m h c i i b 、m h c i i d x 和m h c i 四种异形体，依据不同动物、不同肌肉及肌肉的不同区域，表达的类型及数量会 有所差异，其中慢肌主要表达i 型m h c 及部分i i a 型i 、4 h c ( 是快m h c 型中最慢 的一种) ，例如比目鱼肌和股中间肌，这类肌肉对于对抗重力起重要作用；而如胫骨 前肌、腓肠肌、股四头肌、趾长伸肌、足底肌等快肌主要以两种快型m h c 异形体 m h c i i x 、m h c i i b 组成【1 0 】。奇怪的是，尽管已经证实在人类基因组中有i i b 型 m h c 基因的存在，但至今未发现有该基因的蛋白质表达。于是，目前认为人的肌 肉似乎只有i i a 、i i x 两种快型和慢i 型m h c ，人i i b 纤维所含m h c 与m h c i i x 同 源。对人比目鱼肌肌球蛋白重链的分析表明，近乎有相等的m h c i 型和m h c i ia 型基因表达；相反，在快肌如股四头肌，三种m h c 异形体即m h c i 、m h c i ia 、 m h c i i x 均表达，这三者所占比例依身体健康情况及活动多少而有所差异。比如， 适当活动的人群，股四头肌中m h c i 占5 0 ，m h c i i a 型占4 0 ，m h c i i x 型 占1 0 ；而世界级马拉松运动员及超耐力运动员的肌肉中m h c i 型所占比例可达 9 5 ，短跑及举重运动员的肌肉主要由m h c i ia 和m h c i ix 两种异形体组成，这 种极端的m h c 异形体基因表达是由遗传、训练或者是多种因素综合作用还不得而 知。 4 2 2 2 肌球蛋白重链异形体的功能特性 每一块成熟肢体的肌肉都是异源的组织，它们由许多平行排列的肌纤维组成， 具有不同的收缩速率。c l o s e t 】等的早期研究显示，快肌和慢肌的最大缩短速度与肌 球蛋白a t p a s e 活性的高、低相关。这主要是由于快慢肌纤维所表达的m h c 类型不 同。快型肌纤维表达快型m h c 异形体，表现出高的肌球蛋白c a 2 + _ a t p 酶活性，同 时，慢型肌纤维表达慢型m h c 异形体，表现出低的肌球蛋白c a 2 + _ a t p 酶活性。如， 鼠趾长伸肌包含m h c i ib ，在慢性高频刺激时，比比目鱼肌有更高的最大收缩速度 1 1 2 1 。对慢肌纤维的研究显示，慢型m h c s 和m l c s 比快型m h c s 和m l c s 有更低 的收缩速度及更低的输出功率b 3 - 1 5 】。后来的研究显示，由不同的快型肌球蛋白组成 的肌纤维，其收缩速度也不相同，这大多是由于肌球蛋白重链组成的差异所造成的。 t a l m a d g e 1 6 】总结多名学者对人、猴、马、兔、鼠去皮肌纤维( s k i n n e dm u s c l ef i b e r ) 的不同m h c 异形体收缩速度的研究发现，尽管测试温度、动物种类存在差异，但 以m h c 确定的肌纤维的最大收缩速度顺序为i i i a i i x i i b 。t a l m a d g e 等对于 m h c 1 i x 和m h c i i b 占总m h c 异形体的比例及肌肉最大收缩速度的研究显示， m h c i ix 、m h c i ib 与最大收缩速度存在着显著的正相关，回归系数是0 8 7 9 。这 说明肌纤维m h c i ix 、m h c i ib 含量对于肌纤维收缩速度的影响最大。包含m h c i i x 的肌纤维与包含m h c i ia 的肌纤维有更相似的收缩速度，而功率输出却和 m h c i i b 相似。 b o t t i n e l l i 等【1 7 】用免疫细胞方法测试不同m h c 异形体的等长力量、速度、最大 输出功率，发现m h c i 速度显著低于m h c i i 各异形体，而h 型m h c 之间除i i a 和i i x 间不存在显著差异外，其它均有显著性差异，但是仍遵循i i i a i i x i i b 的 顺序。在等长力量方面也表现为i 型显著低于i i 型。且在最大功率方面也表现为i i i a i i x i i b ，并且除i i x 与i i b 之间外，其它各亚型之间均表现为有显著性差异。 已有的研究发现，当肌球蛋白的组成改变时，肌肉的收缩速度也有变化。如 c a i o z z o 等【1 8 】观察发现置于宇宙飞船1 4 天的鼠，比目鱼肌m h c i i x 增加3 倍，同 时发现该鼠v m a x 增加2 0 、获得最大收缩张力的时间减少2 0 ，m h c 以及速度 的改变伴有易疲劳的加剧及力量输出的减少。这些都表明肌球蛋白重链小的改变却 对整个肌肉收缩的速度特性似乎有重大的影响。 那么m i - i c 的组成是否是影响肌纤维收缩速度唯一的决定性因素呢? 在同时观 察m l c 组成时学者们注意到【1 9 】，只含有m l c 2 f 的人i ia 肌纤维，比含m l c 2 f 和m l c 2 。 杂合的i ia 肌纤维有更高的收缩速度。由此可知m l c 对肌纤维收缩速度的影响可能 也很重要。研究显示肌纤维中m l c 3 f 的含量越高，最大收缩速度越高。m l c l f 与 m h c i ia 、m l c 3 f 与m h c i ib 有更密切的联系 2 0 】。因此，不确定i ib 型肌纤维更快 的收缩速度是因为包含更多的m h c i i b 还是包含更多的m l c 3 f 的缘故。m h c 和 m l c 异形体的相对作用只能在比较包含同样的m h c 但不同的m l c 3 f 或包含相似 的m l c 3 f 但不同的m h c 组成时才能确定。l a r s s o n 和m o s s 2 1 】发现，人肌纤维收缩 速度和m l c 3 f 间没有任何相关性。s w e e n e y 1 5 】和g r e a s e r 1 4 1 的研究表则明肌纤维收缩 速度与m l c l f m l c 3 f 的比率有关。因此，用m h c 组成的差异或是m l c 组成、特 别是比率( m l c l f m l c 3 f ) 的差异，来解释快肌纤维和慢肌纤维间、快肌纤维间的 收缩速度的差异。 碱性m l c 异形体的组成在a t p 消耗和等长张力的经济性上似乎不起重要作用。 等长收缩过程中a t p a s e 活性i i 型肌纤维显著高于i 型肌纤维，i i 型肌纤维中包含 m h c i ib 的纤维高于包含m h c i ia 和m h c i ix 的纤维。但是，肌球蛋白 c a 2 + - a t p a s e 活性和m l c 3 f 相对比例间没有观察到显著的关联。这个结论与鸡快型 肌球蛋白的研究一致【2 2 】：肌动蛋白激活的肌球蛋白c a 2 + a t p a s e 活性在转移碱性 m l c s 后几乎没下降。包含m l c l f 或m l c 3 f 的肌球蛋白c a 2 + - a t p a s e 活性无显著 性差异。 综上所述，似乎m h c 和m l c 异形体决定肌纤维最大收缩速度，而只有m h c s 决定肌球蛋白c a 2 + _ a t p a s e 的活性，进而决定a t p 的消耗及等长张力消耗。 2 2 3 不同发育期间肌球蛋白异形体的转换 肌纤维的发育分以下几个时期：第一个时期是胚胎期，起始于胎儿肌肉形成后 不久，通过成肌细胞与周围环境的相互影响实现，这一阶段肌肉尚未成熟，以表达 胚胎型m h c 和d 慢m h c 的肌纤维分化为特征，虽然在此阶段神经已经出现，但 不参与特异性快慢肌形成和肌细胞增殖。m h c 基因的转变发生在啮齿动物出牛后， 这一阶段神经支配逐渐成熟1 2 3 ，2 4 1 。出生后的几天里，第一次能够观察到三类i i 型 m h cm r n a ，标志着进入肌纤维分化的第二个时期新生期。有趣的是，自从最 早的肌纤维出现，以后各种m r n a 表现出来，不同肌肉体现出m r n a 的差异性， 如许多比目鱼肌包含m h c i i a 而不是m h c i i x 或m h c i i b 的转录，许多胫骨前 6 肌包含m h c i ib 而不是m h c i i a 或m h c 1 ix 的转录，而另一些肌纤维单单只表 达m h c i ix 的转录。多种转录的不同分布预示着成年肌纤维的不同模式。出牛后 的发育期间，胚胎型m h c 和新生型m h c 依据肌肉和肌纤维类型逐渐在不同的时 间里消失【2 5 1 ，不同肌肉m h c 类型随年龄的增加进一步转化。如，比目鱼肌在出生 后的早期发育过程中m h c i i a 向d 慢m h c 转化【2 6 】，而慢m h c 在小鼠的下肢快 缩肌中逐渐消失【2 7 】。此时控制肌纤维类型的因素发生了改变，外部信号，如神经刺 激和激素变成调节肌纤维类型基因表达的主要因素。直至新牛发育的前3 至4 周， 慢肌和快肌快速地生长和发育，成为成熟的m h c 表型【2 8 2 9 1 。 3 运动训练对m h c 及其基因表达的影响 不同运动方式和运动负荷可导致肌纤维类型发生不同的转变，一般认为，耐力 性训练可使m h c i i b 型向m h c i i a 型转变，但是由m h c i i a 型转变为m h c i 型是 非常困难的，目前许多研究证实耐力训练、阻力训练和速度训练后i i 型肌纤维的l i b 向i i a 转变，但是在停止训练或肌肉废用后，i i 型肌纤维的转变出现相反的变化， 即i i a 向i i b 转变。 3 1 耐力运动对m h c 及其基因表达的影响 目前研究认为，耐力性训练一般并不能引起肌纤维的明显增粗，而其适应性的 变化丰要表现在线粒体数量的增加及m h c 由快型向慢型的转变，但这些变化还要 取决于肌肉的类型和运动负荷的大小。s u l l i v a nvk t 3 0 】对大鼠进行8 周电动跑台耐力 训练，训练后大鼠跖肌m h c i i b 表达下降而m h c _ i i a 表达增加，同样腓肠肌 m h c - i i a 的表达亦增加，但比目鱼肌m h c 各异形体的表达均未发牛改变。对啮齿 动物进行数周的中等强度至大强度( 3 0 m m i n ) 上坡跑台训练，只有持续较长的训练时 间( 6 0 - , 9 0 r a i n d a y ) ，比目鱼肌m h c 表型才会有所变化。在混合型肌肉股四头肌红肌、 腓肠肌红肌等快肌纤维部分，m h c i i x 和m h c i i a 比安静对照组明显增多，而 m h c i l b 表达比安静对照组减少，且有显著性差异。若延长每天训练持续的时间， 则有可能诱导m h c i 的表达增加。 运动对于骨骼肌纤维m h c 同功型转变的影响程度不一致，究其原因可能是运 动训练的时间、强度不一致。在耐力训练对再生肌m h c 影响的研究中，b i g a r da x t 3 1 】 7 等人先将雄性大鼠一侧趾长伸肌经蛇毒诱导变性，5 天后对该大鼠开始进行5 周的 跑台训练，研究结果显示，经蛇毒诱导变性的趾长伸肌与对侧未发生变性的肌肉相 比，再生趾长伸肌的m h c i 、m h c i i a 和m h c i i x 的相对浓度明显增加，同时伴随 着m h c i i b 的相对浓度下降。 运动训练对骨骼肌肌球蛋白重链及其基因表达的影响随运动持续的时间的不同 及运动强度的不同而有不同的变化。o n e i lds t 3 2 】等研究了持续7 天7 5 v 0 2 m a x 强度的耐力训练( 跑台练习) 对股外侧肌m h c 基因表达的影响，该研究的受试对 象是9 名正常年轻男子，肌肉活检实验分别在耐力训练第1 天前、第1 天耐力训练 后3 小时、第7 天训练前及第7 天训练后3 小时进行，研究结果显示，m h c - i 、 m h c i if l 及m h c i ixm r n a 含量第1 天训练后3 小时和训练前相比没有显著性变 化，m h ci ixm r n a 的含量在第7 天训练结束后与第1 天训练前相比却显著下降， 这种下降在耐力训练开始的早期已经出现，但并不显著，而是随着训练的累积逐渐 加强，具有叠加的效应。同时，训练前m h c i ixm r n a 的含量与训练后m h c 。i ix m r n a 的含量的下降有密切的关系，训练前m h ci ixm r n a 含量越高，训练后m h c i ixm r n a 下降的幅度似乎越大。故在分析肌肉收缩对m h c 基因表达表达的影响 时，训练前的m h cm r n a 含量是一个应该考虑的因素。m h c i 、m h c i iam r n a 含量在训练前后没有显著性差异，因此可以认为耐力训练对人体不可能导致m h c 1 i 向m h c i 转变的影响，但导致m h c i i x 和m h c i i a 之间的转变是可能存在的， 鉴于m h c i i xm r n a 含量的下降与运动持续的时间有密切的关系，或许可以认为 m h ci if lm r n a 含量的变化需要更高的时间阈值。 大多数学者的研究表明，力量训练导致m h c 由i i 型向i 型转变，但也有学者 的研究发现，力量训练导致m h c 由慢型转变为快型，并且观察到在转变的过程中 a m h c 的表达增多，因此抑或可以认为。【m h c 是m h c 由快型转变为慢型的重要 中间产物。由于耐力训练训练方式的差异，m h c 及其m r n a 的变化并不完全一致， 这可能与耐力训练的持续时间及训练前肌肉细胞中m r n a 的含量存在一定的关系。 随着人体的衰老，骨骼肌体积、重量都会发生退行性减少，伴随着这种减少的变化， m h c 及其m r n a 也会出现相应的变化，研究表明一定的运动训练对逆转这种变化 有一定的作用【3 3 1 。由此可见，骨骼肌肌球蛋白重链基因的表达受到多种因素的影响， 随年龄的变化而变化、随不同的运动方式等刺激因素的变化而变化，其中神经和内 分泌因素起着重要的调解、控制作用。m h c 基因表达的变化可能还受到信号传递、 m r n a 转录及蛋白质翻译多个环节的影响，但其具体影响机制还有待进一步研究和 探讨。 3 2 抗阻运动对m h c 及其基因表达的影响 抗阻运动，特别是间断的、周期性的抗阻运动，可引起中等程度的肌纤维肥大。 在鼠类模型中，无论向心、离心、等长收缩，均表现出快m h c i i b 的下降和m h c i i x 的升高。在人类模型中，抗阻训练的结果也相似，但表现为m h c i i x ( m h c i i b ) 的下降和i ia 型m h c 的升高。停训数周后发生逆转，m h c i ix 出现回升， 甚至高于训练前水平。目前还不确定m h c 组成是否受力量适应的强大影响。 a n d e r s e njl 等【3 4 】采用肌原纤维组织化学法和单根肌纤维s d s p a g e 法，研 究短跑运动员经1 2 周大强度力量训练和间歇性速度训练，股外侧肌肌纤维类型的变 化。研究发现，m h c i 和m h c i i b 向m h c i i