有氧运动中心肌增殖的机制
作者单位：武汉体育学院研究生院
会议名称：《2018年中国生理学会运动生理学专业委员会会议暨“科技...》
会议日期：2018年
学科分类：0403[教育学-体育学] 040302[教育学-运动人体科学(可授教育学、理学、医学学位)] 04[教育学]
摘 要：正常生理和病理情况下成体心肌细胞存在着增殖现象,其细胞来源主要包括骨髓干细胞、心肌固有干细胞、心外膜细胞和具有收缩功能的单核成体心肌细胞等,这些细胞成为心肌损伤后修复的来源细胞[1]。尽管增殖能力非常有限,且更新率随年龄增长而呈下降趋势,但在维持心功能稳定和受损心肌恢复方面,具有极其重要的生物学和临床医学意义。已有研究表明,运动对心肌细胞增殖的影响,发现有氧运动促使心脏发生生理性重构,长期有氧运动对心脏具有保护效应。Bcl-2抗凋亡机制:机体从发育期开始,细胞凋亡与增殖就是两个紧密相联的过程。一般认为,心肌细胞的增殖与凋亡属于共变现象,细胞增殖和凋亡过程通过细胞因子相关联。近年研究发现,Bcl-2和p53表达与心肌细胞增殖关系密切。Bcl-2过表达可引起心肌细胞有丝分裂率显著增加,p53及p53依赖基因下调。推测Bcl-2过表达通过形成MDM2-p53复合物,下调p53功能,降低心肌细胞CdkIp21水平,促进心肌细胞的增殖。p53磷酸化可诱导调节细胞增殖蛋白的表达,p53释放既引发凋亡也抑制细胞周期G1期进入S期。张钧等[2]研究显示,中等强度运动的大鼠心肌细胞中Bcl-2 mRNA表达显著增加,且中等运动强度运动的大鼠心肌细胞中Bcl-2的表达,明显高于一次性力竭运动和过度训练的大鼠。周期蛋白信号调控机制:细胞周期的激活是细胞增殖的关键。细胞周期的G1期进入与CDKs时相性激活是细胞进行分裂的关键,CyclinD2可激活CDK4/6,进而激活下游诱导心肌细胞DNA合成和细胞增殖。小鼠心梗后CyclinD2蛋白过表达,促使心肌再生。由此可见,CyclinD2对心肌细胞周期的激活以及心肌的再生具有重要意义。田振军等[3]研究结果表明,有氧运动大鼠双核心肌细胞显著高于安静对照组,表明心肌细胞增殖的胞核分裂显著性增加;有氧运动使大鼠心肌CyclinD2和CDK4蛋白表达有升高趋势,说明有氧运动对心肌细胞周期调控蛋白的表达有一定作用;PCNA(增殖细胞核抗原)蛋白表达均显著升高,表明有氧运动对心肌细胞周期产生影响。心肌干细胞:随着干细胞技术的发展,研究认为进入细胞周期的心肌细胞除了心脏本身的功能心肌细胞外,心肌固有干细胞及外周趋化的成体干细胞是其增殖的另一个来源。研究发现,心脏中存在着固有干细胞巢,可表达干细胞表面标记蛋白c-kit、sca-1或MOR-1等。心肌损伤后,心肌祖细胞被激活,可分化为新的心肌细胞。而其他成体干细胞如骨髓间充质干细胞、内皮祖细胞和造血干细胞,在特定微环境诱导下,也可成为心肌细胞增殖的来源。目前,有研究结果表明,有氧运动可使心肌组织c-kit和SCF蛋白(c-kit的配体)表达显著增加,提示有氧运动可提高干细胞的动员能力,促进干细胞数目的增加,为促进细胞增殖与分化提供了细胞来源。有氧运动增加循环系统中骨髓干细胞的数量,并提高其迁移能力,促进心肌细胞增殖;促进与心肌细胞增殖相关因子的表达水平,激活细胞增殖信号通路,使心肌固有干细胞或骨髓干细胞重新进入细胞周期,促进心肌细胞增殖。miRNAs调控机制:有氧运动通过mi RNA表达在心肌细胞增殖中发挥重要作用。mi RNAs参与调控运动诱导的心脏生理性改变。运动可有效表达多条miRNAs,参与心肌结构蛋白、细胞周期相关信号分子的表征和CSCs的分化,促进心肌细胞肥大和增殖。研究表明,有氧运动可调节miRNAs表达,改变循环中miRNAs水平,急性或慢性运动可引起miRNAs不同变化。miR-499可促进人类CSCs的分化,在人类心力衰竭治疗中具有重要的临床意义。运动是保护和治疗心脏疾病的有效干预方式之一,有氧运动可使心脏发生适应性变化。许多研究证实了有氧运动可显著提高心功能,促进心肌细胞增殖;有氧运动可抑制促凋亡因子的表达,抑制心肌细胞凋亡;有氧运动可促进心肌细胞增殖相关因子的表达,诱导心肌细胞的增殖。研究有氧运动中心肌增殖具有极其重要的生物学和临床医学意义。