不同類型運動對心力衰竭性肌萎縮的影響①

時光龍（武漢體育學院 湖北武漢 430079）

不同類型運動對心力衰竭性肌萎縮的影響①

時光龍
（武漢體育學院 湖北武漢 430079）

心力衰竭是多種形式的心血管疾病病理惡化的最終結果，有較高的發病率和死亡率，心力衰竭會誘導心肌細胞凋亡，心肌肥厚及鈣化程度增加及脂質沉積，引起機體心肌泵血功能減弱及衰退，最終引起心臟悸動和停止，導致死亡。肌萎縮是骨骼肌對各種內在和外在刺激引起的適應反應，其伴隨著骨骼肌質量和力量的逐步丟失。

心力衰竭 肌萎縮 體育運動

1　研究意義

心力衰竭會導致骨骼肌質量和力量的丟失，對心力衰竭患者的骨外側肌進行肌肉活檢后發現其中與肌肉蛋白質降解相關的泛素連接酶MuRF1蛋白的表達水平顯著高于正常人群，表明心力衰竭會加劇骨骼肌的分解代謝活動，誘導其發生肌萎縮，以上證據表明心力衰竭會對機體的心肌和骨骼肌產生雙重消極影響。盡管認識到心力衰竭可誘導肌萎縮，但其內部相關機制仍不完全清楚；運動會對心力衰竭個體的心肌和骨骼肌產生雙靶點效應，會通過多重作用機制對心肌的形態、功能，骨骼肌的合成/分解內穩態以及其中的線粒體的呼吸功能產生效應，最終對心力衰竭患者全身性的生理活動包括神經內分泌活動、心肌和骨骼肌代謝活動等產生有益的影響。不同類型的運動可以對機體產生不同的影響結果：耐力運動直接增強其心肺功能而抗阻運動誘導其骨骼肌肥大，拮抗肌萎縮，耐力運動主要是通過對心肌產生各種適應性影響，以增強心肺功能為主，但長期耐力訓練會引起骨骼肌體積的減小，有研究表明，這可能是蛋白質合成路徑Akt-mTOR信號通路受到抑制的結果，即長期耐力訓練似乎對心肌有利但并不能促進骨骼肌的肥大；抗阻訓練是促使骨骼肌肥大的有效手段之一，這是通過促使骨骼肌蛋白質合成路徑Akt-mTOR的激活并抑制骨骼肌蛋白質的分解來實現的，但抗阻訓練對心肌的影響作用目前仍存在較多的爭議，對于心力衰竭患者抗阻運動對其心肌功能作用也未見系統的評估，目前大多數研究者仍認為，抗阻運動主要以誘導骨骼肌的肥大效應為主而對心肌的影響作用不大。以上證據表明，對于心力衰竭患者，不同類型運動（耐力運動和抗阻運動）似乎是一個矛盾統一體：增強其心肺功能和促進骨骼肌肥大，但以上兩種效應哪一種對心力衰竭患者的機體健康更為有利，目前未見相關研究對此作出系統評估。

2　國內外研究現狀及發展動態分析

肌萎縮是骨骼肌對各種內在和外在刺激引起的適應反應，其伴隨著骨骼肌質量和力量的逐步丟失。肌萎縮發生的根本原因是肌肉蛋白質合成/分解內穩態的失衡，當肌肉的合成代謝大于分解代謝狀況，會出現骨骼肌的肥大表型；反之，則會出現肌萎縮表型。多種因素會誘導骨骼肌發生肌萎縮，在這些誘導因素中又存在多種生理病征會誘導病理相關性肌萎縮，如心力衰竭、腎衰竭、糖尿病、癌癥等。心力衰竭是多種形式的心血管疾病病理惡化的最終結果，有較高的發病率和死亡率，心力衰竭會導致骨骼肌質量和力量的丟失，誘導其發生肌萎縮，對心力衰竭患者的骨外側肌進行肌肉活檢后發現其中與肌肉蛋白質降解相關的泛素連接酶MuRF1蛋白的表達水平顯著高于正常人群，表明心力衰竭會加劇骨骼肌的分解代謝活動，盡管認識到心力衰竭可誘導肌萎縮，但其內部相關機制仍不完全清楚；此外，心力衰竭可使骨骼肌呈現出運動耐受力的缺失，以前研究認為心力衰竭誘導肌萎縮是由于心肌泵血功能障礙導致運動的骨骼肌的能量供應及氧供應障礙引起的，畢竟心力衰竭患者在最大及次最大運動鍛煉時工作肌確實發生了供氧不足并限制了機體的運動能力，但值得注意的是，當改善心力衰竭患者的供氧狀況后其骨骼肌鍛煉耐受力及疲勞抵抗并未得到改善，表明心力衰竭可能誘導骨骼肌內在的生理結構發生了變化。心力衰竭誘導肌萎縮的根本原因是骨骼肌合成/分解內穩態的失衡，具本說來，即是通過多重相關機制抑制骨骼肌蛋白質的合成代謝并增加其分解代謝。心力衰竭會引起骨骼肌局部IGF-Ⅰ的自分泌表達降低，盡管此時血清IGF-Ⅰ的含量處于正常水平，IGF-Ⅰ的自分泌表達降低會抑制其下游蛋白質的合成代謝信號通路Akt/ mTOR和Akt/GSK3β/eIF2B的活動，使蛋白質的合成量減少。心力衰竭會通過多種機制使肌肉蛋白質的分解代謝活動加強，促進骨骼肌纖維發生降解，事實上，多種類型的肌萎縮涉及到骨骼肌細胞肌絲蛋白質、細胞器以及細胞質的降解丟失，其中以半胱天冬酶3、泛素蛋白酶體自噬途徑的作用最為重要：半胱天冬酶3對于骨骼肌的降解至關重要，其可對肌絲蛋白質進行第一步的分解整合，起到“粗加工”的作用，然后將分解產物如單體肌動蛋白、肌球蛋白等傳遞給泛素蛋白酶體進行下一步分解；泛素蛋白酶體對肌絲蛋白質的降解涉及到多種泛素連接酶基因的表達，其中骨骼肌萎縮中特異性表達的兩種泛素連接酶是Atrogin1和MuRF1，有研究證明，在肌萎縮發生的早期，其已在骨骼肌中高度表達，因此可作為肌萎縮的特異性生物標志物，心力衰竭可誘導多種泛素連接酶基因的表達，激活泛素蛋白酶體的活動，從而加劇肌絲蛋白質的降解丟失；自噬是哺乳動物機體內特有的一種生理存在程序，其涉及到細胞體積的控制、細胞的增殖和分化以及細胞內能量內穩態等生理調控過程，自噬途徑也涉及到肌萎縮的發生，萎縮的骨骼肌采用蛋白酶體抑制劑處理后并未完全遏止肌萎縮誘導的蛋白質丟失，同時發現溶酶體介導的肌細胞自噬活動顯著增強，表明自噬途徑是和泛素蛋白酶體一樣有效的肌纖維降解丟失的介導者。有研究表明，心力衰竭可誘導小鼠跖肌自噬途徑的加強，引起其肌肉蛋白質分解代謝活動加強，誘導肌絲蛋白質的減少及肌力的下降，表明自噬途徑確實參與了心力衰竭對骨骼肌萎縮的誘導過程。心力衰竭誘導的肌萎縮具有一些相對于其他類型肌萎縮顯著不同的特點，衰老性、惡病質性肌萎縮主要導致的Ⅱ型肌纖維收縮蛋白質的的丟失，導致快、慢肌的比值降低，但心力衰竭則可誘導骨骼肌Ⅰ型和ⅡA型肌纖維向ⅡX型肌纖維的轉化。此外，心力衰竭會通過引起半胱天冬酶系列的表達來誘導骨骼肌細胞的凋亡，LM Schwartz指出，多種類型的肌萎縮均伴隨著骨骼肌細胞的程序性死亡。肌萎縮可引起骨骼肌質量的減少及力量的下降，有研究表明，骨骼肌力量的丟失主要是由肌絲蛋白質的降解引起的，而運動耐力的丟失則主要是由線粒體的降解丟失引起的；抗阻運動可增強骨骼肌蛋白質合成信號通路Akt/mTOR和Akt/GSK3β/ eIF2B的活動，故而可誘導蛋白質的合成，這似乎是對抗肌萎縮力量丟失的有效手段，耐力運動則可以通過增加PGC-1蛋白的合成，進而激活核呼吸因子NRFs和雌激素受體關聯受體ERRα誘導線粒體的生物合成，同時運動也可調控骨骼肌蛋白質的分解代謝。

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［3］Schulze PC，Spte U.Insulin-like growth factor-1 and muscle wasting in chronic heart failure［J］.Int J Biochem Cell Biol，2005（10）：2023-2035.

G80-32

A

2095-2813（2016）03（b）-0037-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2016.08.037

時光龍（1992，—），男，漢，安徽霍邱縣人，在讀研究生，研究方向：體育教育訓練學。