運動、Nrf2與骨骼肌線粒體

王林佳 于晶晶 張纓

1 北京體育大學運動人體科學學院（北京 100084）

2 北京體育大學中國運動與健康學院（北京 100084）

核因子E2 相關因子2 （nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是一種廣泛存在于哺乳動物細胞內的轉錄因子[1]，正常生理條件下，Nrf2 是與細胞質中的 Kelch 樣 ECH 相關蛋白 1（Kelch-like ECH-as?sociated protein 1，Keap1）蛋白相互結合的。被結合的Nrf2 無法從細胞質移位進入細胞核，阻止了Nrf2 在核內識別并結合靶基因中特異的DNA 啟動子序列－－抗氧化反應元件（antioxidant response element，ARE），從而抑制了Nrf2 對下游的過氧化氫酶（（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和血紅素加氧酶（heme oxygenase，HO）-1 等一系列抗氧化酶基因轉錄的啟動[2-4]（圖1）。Nrf2-ARE 所調控的抗氧化信號轉導通路被認為是細胞抗氧化防御系統的核心部分[5]。然而，近些年來越來越多的證據表明Nrf2-ARE還對線粒體生物發生及呼吸功能相關基因的表達發揮著重要的調控作用[6-8]。

圖1 Nrf2-ARE轉錄調控作用[2-4]

研究發現，通過對比衰老的（20～24 月齡）Nrf2 敲除（KO）與野生型（WT）鼠發現，老年Nrf2 KO鼠的運動能力和肌肉質量下降，骨骼肌線粒體形態受損，線粒體含量（線粒體DNA 拷貝數）減少，以及調節線粒體功能的相關蛋白——核呼吸因子1（NRF1）、線粒體轉錄因子（mTFA）、過氧化物酶體增值物激活受體γ共激活因子（PGC-1α）、線粒體融合蛋白1（Mfn1）、線粒體動力相關蛋白1（Drp1）等的表達水平降低[9]。以上結果表明，Nrf2對線粒體數量、結構和功能均具有一定的調節作用。

1 運動對Nrf2表達和Nrf2-ARE結合活性的影響

運動影響Nrf2表達或活性已在許多研究中得到證實。Horie 等對C2C12 細胞采用電脈沖刺激（EPS）以模擬急性運動，結果表明EPS 可誘導C2C12 細胞中Nrf2蛋白表達增加，且增加幅度與刺激強度和持續時間有關[10]。……