骨骼肌的內分泌功能與運動適應

徐道紅 徐志有 汪浩

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2015）03-000-01

摘 要 最近骨骼肌內分泌功能被廣泛關注，大部分肌肉因子的合成和分泌都依賴于骨骼肌收縮，運動鍛煉可激活相應的肌肉因子應答機制，為運動促進機體健康適應，防治缺乏運動引起的多種慢性病提供理論支持。

關鍵詞 肌肉因子 胰島素抵抗 運動

骨骼肌是主要的血糖利用組織，胰島素降血糖效應70%-90%由骨骼肌完成，還是主要的脂肪酸氧化利用組織。本文重點關注骨骼肌分泌的包括肌肉抑制素、IL-6、IL-15、Irisin等在內的多種活性物質的生理功能，及其在運動適應中的作用和機制。

一、肌肉抑制素

肌肉抑制素（myostatin）是骨骼肌生長發育特異性抑制因子。研究表明小鼠、肉牛myostatin基因缺失可引起肌肉肥大和增生，體重增2～3倍。抑制myostatin表達還能提高肌肉力量和耐力。myostatin抑制肌肉發育的分子機制研究尚淺，myostatin可通過提高p21蛋白表達，降低細胞周期依賴性蛋白激酶CDK2活性，影響視網膜細胞瘤蛋白的磷酸化狀態，抑制細胞周期從G1期進入S期，降低C2C12細胞增殖[1]，還結合細胞表面受體ActRII或ActRIIb，通過經典的TGF-β信號通路誘導轉錄因子Smad3磷酸化抑制轉錄因子MyoD轉錄活性，抑制成肌細胞分化。

Myostatin也是重要的代謝平衡調控因子，越來越多研究支持這主要依賴于myostatin對脂肪組織和肝臟生長和功能的影響。研究發現9周蹬自行車耐力訓練后受試者股直肌myostatin mRNA表達下降超過50%[2]。

二、白細胞介素6（IL-6）

白細胞介素6是重要的能量感受器。運動中補充葡萄糖可顯著降低運動引起的外周血IL-6濃度升高水平。這也提示，IL-6可能具有促進葡萄糖攝取的功能。有趣的是，盡管耐力運動降低基礎IL-6濃度，但卻提高了其受體IL-6Rα的表達，因此耐力運動提高了IL-6的敏感性。

IL-6可提高基礎狀態下骨骼肌細胞葡萄糖攝取和葡萄糖轉運向細胞膜轉運，并對胰島素刺激的葡萄糖攝取起到疊加效應，這主要與腺苷酸活化蛋白激酶激活有關，AMPK缺失顯著抑制這種生理效應。運動還能提高骨骼肌內脂肪酸β氧化過程中相關酶活性，運動訓練可提高骨骼肌對脂肪的利用效率，減少運動時骨骼肌對血糖和糖原的依賴性，實現能量節省化，這是延長運動疲勞，提高運動能力的重要機制。

三、IL-8和CXCL-1

目前，關于運動對IL-15影響研究結果并不一致。但研究發現運動強度、運動時間、肌纖維類型等因素是影響IL-15表達的重要因素。Busquets等觀察到IL-15能直接降低骨骼肌細胞蛋白水解速率，并認為這是IL-15介導的合成代謝的主要機制。IL-15可降低脂肪前體細胞內脂質沉積，并促進分化的脂肪細胞分泌脂聯素[3]。骨骼肌IL-15過表達可顯著降低小鼠脂肪含量，并預防高脂肪膳食誘導的肥胖。

四、腦源性神經營養因子（BDNF）

研究發現肌肉收縮還能促進骨骼肌分泌BDNF，以旁分泌方式調控骨骼肌發育，BDNF對于衛星細胞分化至關重要，BDNF缺失會延緩分化過程[4]。此外，在外周BDNF還通過激活AMPK提高骨骼肌脂肪酸氧化代謝，是運動防治T2DM的新機制。遞增負荷功率自行車實驗后人體血清BDNF升高了30%。Matthews指出自行車運動后骨骼肌BDNF mRNA和蛋白表達均升高，腦對運動后外周BDNF濃度的影響最大，但不是唯一。目前，運動對FNDC5/Irisin的影響研究較少。3周跑輪運動可顯著提高小鼠骨骼肌FNDC5 mRNA 和血漿Irisin濃度，老年受試者血漿Irisin濃度在10周耐力訓練后升高了200%。然而，Timmons等觀察到6周高強度耐力蹬自行車運動或抗阻訓練后受試者骨骼肌FNDC5 mRNA表達并無變化。Hu等也發現1周或8周運動對受試者血漿Irisin濃度均無影響。

總之，運動可誘導人體最大的器官骨骼肌分泌多種細胞因子，調控骨骼肌自身生長發育和代謝能力，或影響其它組織和器官的代謝和功能，在維持機體代謝平衡和介導運動適應過程中發揮著越來越重要的功能。目前對肌肉因子的認識可能只是冰山一角，但隨著科學技術的發展將會為肌肉因子研究打開新的篇章。

參考文獻：

[1] Thomas M， Langley B， Berry C， et al. Myostatin， a negative regulator of muscle growth， functions by inhibiting myoblast proliferation[J]. J Biol Chem. 2000. 275（51）：40235-40243.

[2] Kopple J D， Cohen A H， Wang H， et al. Effect of exercise on mRNA levels for growth factors in skeletal muscle of hemodialysis patients[J]. J Ren Nutr. 2006.16（4）：312-324.

[3] Quinn L S， Strait-Bodey L， Anderson B G， et al. Interleukin-15 stimulates adiponectin secretion by 3T3-L1 adipocytes： evidence for a skeletal muscle-to-fat signaling pathway[J]. Cell Biol Int. 2005.29（6）：449-457.