运动通过调节骨自噬途径防治骨质疏松症的作用及可能机制

自噬(autophagy)是一种溶酶体降解途径,可调节多种骨细胞(包括成骨细胞、骨细胞和破骨细胞)的增殖、分化和凋亡功能,深度参与骨重塑过程。近年来,自噬在骨质疏松症及相关骨代谢疾病进程中所发挥的作用越来越受到重视,已成为该领域的研究热点。总结已有研究发现,衰老、氧化应激、雌激素缺乏和糖皮质激素治疗等因素会导致自噬活动异常,破坏骨重塑平衡,诱发骨质疏松。运动作为防治骨质疏松症的有效手段,可提高骨生物力学性能、增加骨密度,然而目前研究对于运动、骨自噬、骨质疏松之间的关系仍不清晰,运动通过骨自噬途径改善骨质疏松症可能成为一种新的分子调节机制。基于此,本文综述了运动防治骨质疏松症过程中骨细胞的自噬变化,以期揭示自噬在运动改善骨质疏松症中的作用及可能分子机制,为从自噬角度探寻防治骨质疏松症的临床干预手段提供参考。

肌肉骨骼减少症发病机制及其运动防治效果

肌肉骨骼减少症(osteosarcopenia,OS)是一种多因素、多病因的退行性代谢综合征,其影响因素可能与衰老导致的机械、遗传、炎症因子、内分泌紊乱以及生活方式不规律相关。OS患者具有更高跌倒、骨折、活动障碍和死亡的风险,随着中国全球老龄化进程的加快,OS已经成为不容忽视的公共健康问题。近年来,国内外学者针对OS开展了大量的研究,但其发病机制仍不清楚。了解与OS相关的信号通路对进一步研究其发病机制和寻找治疗的新靶点具有重要意义。而运动作为现有效果强、持续性好的非药物治疗方式,能够增加老年人肌肉质量、提高骨密度、改善生活质量等,从而有效地预防和改善OS。本文主要就OS的流行病学、诊断标准、共同参与调节肌细胞与骨骼细胞代谢过程的相关信号通路(PI3K/Akt通路、Wnt/β-catenin通路、Notch通路、NF-κB通路),以及不同运动方式对OS的干预效果等方面进行综述,以期为临床治疗OS提供理论依据,提高老年疾病的预防能力。

机械牵张通过Piezo1调控骨髓间充质干细胞成骨分化的作用机制

目的探讨机械牵张通过Piezo1促进小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨分化的作用及机制。方法将BMSCs分为0%、3%、6%和12%机械牵张强度组,CCK-8检测细胞增殖,PCR检测成骨因子(Runx2、Osterix、ALP和OPN)mRNA,筛选出最佳牵张强度。再分别设置对照、机械牵张、Piezo1抑制剂、机械牵张+Piezo1抑制剂组。干预结束后,进行ALP染色和ALP活性检测。茜素红染色观察钙结节形成。Western blot检测Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白水平。结果与0%机械牵张相比,3%和6%机械牵张促进了细胞增殖(P<0.05),且6%机械牵张组Runx2、Osterix、ALP和OPN的mRNA均显著升高(P<0.05)。另外,与对照组相比,机械牵张组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05);Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与机械牵张组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较浅,ALP活性显著降低,钙结节数量减少,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著降低(P均<0.05)。与Piezo1抑制剂组相比,机械牵张+Piezo1抑制剂组ALP染色较深,ALP活性显著升高,钙结节数量增加,Piezo1、TGF-β1、p-Smad2和Runx2蛋白也显著升高(P均<0.05)。结论机械牵张可能通过Piezo1上调了TGF-β1/Smad2信号通路表达,促进BMSCs的增殖和成骨分化。

humanin在代谢性疾病作用中的研究进展

发病率逐年增高的代谢性疾病对人们的生命安全造成极大威胁,寻找治疗代谢性疾病的有效靶点成为了亟待解决的问题。humanin(HN)是一种由线粒体DNA转录翻译的具有24个氨基酸的线性多肽,过去的研究表明它具有神经细胞保护作用。近年来的研究发现HN与机体的糖脂代谢调节密切相关,并且在动物实验中使用HN或HN类似物可以有效治疗多种代谢性疾病。因此,本文回顾了HN的基础生物学功能与信号传导机制,并系统全面地总结了HN在2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病、动脉粥样硬化和多囊卵巢综合征中的作用机制与治疗效果,旨在探讨HN作为代谢性疾病防治靶点的潜力。

细胞周期蛋白依赖性激酶5的病理学功能及与运动的关系

细胞周期蛋白依赖性激酶5(cyclin-dependent kinase 5,CDK5)是一种受脯氨酸诱导的丝氨酸/苏氨酸激酶,在脂肪、大脑、血管、心脏以及骨等多个器官组织中表达。早期关于CDK5的研究主要聚焦于神经系统疾病,但近年来随着研究的不断深入,发现CDK5表达升高与代谢性疾病以及肿瘤的发生密切相关。研究表明,CDK5参与调节机体胰岛素分泌、巨噬细胞脂质积累、成骨细胞分化及β淀粉样蛋白和Tau蛋白的形成等多种生物学过程,从而在糖尿病、动脉粥样硬化以及神经退行性疾病等疾病的发病机理中发挥重要作用,同时其活性升高与肿瘤细胞增殖、侵袭密切相关,提示CDK5可能是多种疾病的治疗靶点。运动作为一种低风险、低成本的非药物疗法,可以通过下调CDK5的表达、减少Tau蛋白的形成以及β淀粉样蛋白的沉积,影响神经退行性疾病的发生进程,但是关于CDK5在运动改善疾病的作用中的研究较少,后期还需进一步探究。本文主要对CDK5的病理学功能,以及其与运动之间的关系进行综述,以期为进一步的研究和疾病的诊疗提供依据。

R-spondin2调控Wnt/β-catenin信号通路的机制及其对骨骼系统的影响

R-spondin2(Rspo2)是蛋白质家族RSPOs成员之一,其可以通过富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4/5(leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 4/5,LGR4/5)、细胞表面跨膜E3泛素连接酶ZNRF3/RNF43(zinc and ring finger 3/ring finger protein 43)、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycans,HSPGs)和含GTP酶激活蛋白质1的IQ基序(IQ motif-containing GTPase-activating protein 1,IQGAP1)来调控Wnt/β连环蛋白(catenin)信号通路,Wnt/β-catenin信号通路是目前研究最广泛且与基础骨生物学直接相关的信号通路,该通路中任何一环节出现问题都可能对骨的调控产生影响。近年来研究发现,Rspo2可以通过Wnt/β-catenin对成骨细胞(osteoblast,OB)、破骨细胞(osteoclast,OC)和软骨细胞产生作用,并参与一些骨骼疾病如脊柱后纵韧带骨化(ossification of the posterior longitudinal ligament,OPLL)、骨关节炎(osteoarthritis,OA)和类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)的发生发展,因此对Rspo2的研究可能会成为骨相关疾病新的治疗方向。本文结合最新研究进展,就Rspo2的结构和主要功能、Rspo2调控Wnt/β-catenin信号通路的相关机制及其对骨骼系统的影响作一综述,以期为骨相关疾病的防治提供新的思路和途径。

Nrf2调控的铁死亡途径在非酒精性脂肪性肝病防治中的作用机制

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是发病率很高的慢性肝病类型,与肥胖、糖尿病、高脂血症等代谢综合征密切相关,是当前重要的公共健康问题之一。其具体的发病机制尚不清楚。目前有研究认为铁死亡参与了NAFLD的发生与发展,铁死亡是一种新型程序性细胞死亡。核因子E2相关因子2(Nrf2)是调控铁死亡过程中的重要核因子,对铁死亡过程中抗氧化、铁代谢以及脂质过氧化途径起到调控作用,并且已被报道可能通过抑制铁死亡改善NAFLD。本文通过对铁死亡与NAFLD的关系研究进行梳理,探究Nrf2调控铁死亡改善NAFLD的可能机制。最后,对存在的问题进行分析并提出未来研究展望。

IL-27生物学功能的研究进展

白介素-27(interleukin-27,IL-27)是由p28亚基和Epstein-Barr病毒诱导的基因3(Epstein-Barr virus-induced gene 3,EBI3)构成的异源二聚体细胞因子。IL-27具有多重生物学功能,它通过激活下游Janus激酶信号转导/转录激活因子(Janus kinasesignaltransduction/transcriptionalactivator,JAK/STAT)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivatedproteinkinases,MAPK)等信号参与调节机体免疫反应、细胞自噬、成骨细胞(osteoblast,OB)和破骨细胞(osteoclast,OC)分化等过程。最新研究证实其在促进脂肪细胞(adipocyte,AD)产热、提高胰岛素敏感性等方面同样具有重要作用。本文就IL-27的结构和生物学功能进行综述,旨在为IL-27的研究和应用提供参考。

高强度间歇训练:调节骨骼肌质量及功能的新手段

近年来,高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT)被认为是一种调节骨骼肌质量及功能的运动方式,但其具体作用和机制以及运动和检测中需要注意的问题尚不明确。因此,梳理HIIT与骨骼肌质量及功能的关系显得尤为重要。本文综述HIIT上调骨骼肌蛋白质合成速率和下调萎缩速率、引发肌肉重塑和调节肌纤维类型、促进血管生成和血流灌注、介导骨骼肌线粒体含量上调和功能改善、增加肌肉力量和与膳食补充的协同作用等影响骨骼肌质量及功能的研究进展,为HIIT预防和改善肌肉丢失和功能下降提供理论依据和应用策略。

骨骼肌支链氨基酸小分子代谢物β-氨基异丁酸生物学功能的研究进展

骨骼肌作为机体重要的分泌器官,其分泌的肌肉因子或运动因子承担着多项生物学作用([1])。支链氨基酸(branched-chain amino acid,BCAA)是主要在骨骼肌中代谢并且占其摄入氨基酸总量一半的必需氨基酸[2]。研究显示,多种肌源性BCAA代谢中间物具有代谢和信号小分子的双重身份,除了介导骨骼肌的功能,还参与多个组织的稳态调节[2]。

运动通过上调肥胖小鼠肝脏miR-363-3p影响AKT/mTOR通路而减轻肝脏胰岛素抵抗

目的:探讨微小RNA-363-3p (miR-363-3p)在小鼠长期肥胖/运动干预下发生/减轻胰岛素抵抗(IR)中的作用及可能机制。方法:离体实验:用棕榈酸、miR-363-3p模拟物和miR-363-3p抑制剂处理小鼠AML12肝实质细胞,并收集处理后的培养液和细胞。在体实验:将4周龄雄性C57BL/6小鼠随机分为正常对照(NC)组(n=6)和高脂饮食(HFD)组(n=12)。HFD喂养10周后,将HFD小鼠随机分为HFD组(n=6)和HFD+运动(EXE)组(n=6)。HFD+EXE组小鼠进行8周跑台运动,每周6 d, 90 min/d, 24 m/min。取材前检测空腹血糖,取材后检测小鼠体重和腹腔脂肪含量,并收集小鼠血浆和肝组织。采用real-time PCR检测肝组织和细胞miR-363-3p表达;Western blot检测肝组织和细胞中蛋白激酶B(PKB/AKT)、p-AKT、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和p-mTOR的蛋白水平;ELISA法检测空腹血清胰岛素含量;用葡萄糖氧化酶法检测培养液葡萄糖含量。结果:在AML12细胞中,过表达miR-363-3p可显著降低棕榈酸诱导的培养液葡萄糖含量增加(P<0.05)。过表达miR-363-3p可以使AKT的磷酸化水平显著升高,mTOR的磷酸化水平显著降低,而敲减miR-363-3p则结果相反(P<0.05);18周的HFD喂养使小鼠出现显著的肥胖和IR症状,同时肝脏miR-363-3p表达水平显著下降,AKT的磷酸化水平显著下降,mTOR的磷酸化水平显著升高(P<0.01);8周的跑台运动可减轻HFD引起的小鼠肥胖和IR,肝脏miR-363-3p表达显著回升(P<0.01),并逆转了AKT/mTOR通路障碍(P<0.01)。小鼠肝脏miR-363-3p表达与空腹血糖、血清胰岛素和IR指数呈显著负相关(r分别为-0.610、-0.830和-0.855,均P<0.01),与AKT磷酸化水平呈显著正相关(r=0.751,P<0.01),与mTOR磷酸化水平呈显著负相关(r=-0.865,P<0.01)。结论:miR-363-3p可调控小鼠肝脏IR;肝脏miR-363-3p/AKT/mTOR途径可能在肥胖小鼠IR的发生发展以及运动减轻IR中起到调控作用。

脂联素在骨骼肌中的新功能及其与运动的关系

既往研究认为脂联素(adiponectin,ADPN)是一种脂肪因子,可以促进骨骼肌的糖原合成来调节血糖。但是近期研究表明,骨骼肌同样是分泌ADPN的重要器官。此外,ADPN在骨骼肌中不仅可以调节糖代谢,还在改变肌肉类型、介导线粒体功能、改善胰岛素抵抗、提升肌肉收缩和钙调节、促进肌肉再生等均发挥重要的生物学作用。运动可以调节血清及骨骼肌中ADPN表达水平,但其结果还存在争议。因此,探索ADPN在骨骼肌中新的生物学功能以及运动对骨骼肌ADPN表达的确切效果可能为治疗骨骼肌相关疾病提供新思路。

白脂素在代谢综合征、雄性生殖和运动中的研究进展

白脂素(asprosin,ASP)是新发现的一种禁食诱导的升糖激素,由脂肪细胞产生和分泌,并作用于多种组织器官,发挥重要的调控作用。ASP的异常表达,诱发了代谢综合征的发展,此外,ASP还对生殖功能具有一定影响。运动可引起ASP水平的变化,但其影响结果还存在争议。因此,长期和深层次地研究探索ASP在代谢综合征和生殖中的机理以及运动对ASP的确切作用可以为防治慢病和提升生殖潜能提供新思路。

力竭游泳对红细胞膜的影响

目的 :进一步探讨运动贫血的发生机理 ,为防治运动性贫血提供一定理论依据。方法 :采用荧光法和比色法分别测定力竭游泳后红细胞膜MDA含量、红细胞变形性、Na+-K+-ATPase、Ca2 +-ATPase活性以及红细胞膜总磷脂、胆固醇含量及其比值。结果 :与对照组相比 ,MDA含量在运动后即刻和 1h极显著升高 (p <0 .0 1) ,2 4h后仍高于对照组 (p <0 .0 5 ) ;红细胞变形性在运动后即刻 ,运动后 1h显著下降 (<0 .0 5 ;p <0 ,0 1) ,2 4h后仍未恢复正常 ;Na+-K+-ATPase和Ca2 +-ATPase活性在运动后即刻和 1h显著下降 (p <0 .0 5 ) ,2 4h后基本恢复到正常 ;红细胞膜总磷脂在运动后即刻显著下降 (p <0 .0 5 ) ,并在 1h后恢复正常 ;红细胞膜上胆固醇在运动后即刻极显著低于对照组(p <0 .0 1) ,1h和 2 4h后仍显著低于对照组 ;红细胞膜上胆固醇 /磷脂比值在运动后即刻和 1h均显著低于对照组 (p <0 .0 5 ) ,2 4h后基本恢复正常 ;相关分析表明 ,红细胞的变形性与红细胞膜上MDA含量呈显著负相关 (p <0 .0 5 )。结论 :力竭游泳运动引发的自由基产生和脂质过氧化对红细胞膜结构有损害 ,使Na+-K+-ATPase和Ca2 +-ATPase活性下降 ,红细胞膜上的磷脂和胆固醇含量以及其比值降低 ,致使红细胞变形性下降 。

急、慢性运动对2型糖尿病大鼠脂肪PI3K/AKT/GLUT4通路的影响

目的:探讨急性和慢性运动对2型糖尿病(T2DM)大鼠脂肪组织明磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/葡萄糖运载体4(GLUT4)信号通路的影响。方法:15月龄SD雄性大鼠52只随机分为正常对照组(n=13)和高脂组(n=39),分别喂养普通和高脂饲料。8周后,高脂组体重>正常对照组20%,注射小剂量STZ后,血糖>16.7 mmol/l,造模成功。将糖尿病模型组随机分为糖尿病对照组(DC,n=13),糖尿病慢性运动组(DCE,n=13),糖尿病急性运动组(DAE,n=13)。DCE组进行8周的游泳运动,DAE组进行一次性游泳运动。测定血脂,血糖和血清胰岛素,Western blot法测定脂肪PI3K、AKT和GLUT4蛋白含量。结果:糖尿病组体重、血脂、血糖、胰岛素显著高于正常对照组(P均<0.01);高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低(P<0.05),脂肪组织中PI3K、AKT和GLUT4蛋白表达下降(P均<0.01)。糖尿病慢性运动组体重、血脂、血糖、胰岛素均出现显著性下降(P均<0.01);HDL-C升高(P<0.05),脂肪PI3K、AKT和GLUT4蛋白表达上升(P<0.01)。糖尿病急性运动组血脂、血糖、胰岛素下降(P均<0.05);HDL-C升高(P<0.05),脂肪PI3K、AKT和GLUT4含量显著上升(P均<0.05)。结论:①高脂饮食结合小剂量STZ诱导的T2DM大鼠脂肪组织PI3K/AKT通路受损,降低了胰岛素的敏感性。②急性、慢性有氧运动,均可以通过PI3K/AKT通路,改善糖脂代谢紊乱,慢性运动略优于急性运动。

耐力训练对2型糖尿病大鼠骨骼肌leptin-AMPK-ACC信号通路的影响

目的:探讨长期有氧运动对糖尿病大鼠骨骼肌瘦素(leptin)-腺苷酸激活蛋白激酶(Adenine monophosphate activated protein kinase,AMPK)-乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-Co A carboxylase,ACC)通路和糖脂代谢紊乱的影响,为揭示运动防治糖尿病的机制提供依据。方法:采用高脂饮食结合小剂量链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)建立2型糖尿病大鼠模型。将其分成对照组(CON)、糖尿病组(AC)、糖尿病运动组(AE),运动组采用6周游泳训练,1 h/d,5d/周。结果:1 6周运动干预后,AC组大鼠出现高体重、高血糖、高胰岛素和高瘦素现象;同时骨骼肌中离脂肪酸(free fatty acid,FFA)和甘油三酯(Triglyceride,TG)均明显高于NC组,肌糖原(muscle glycogen,MG))含量却显著下降;并伴有骨骼肌瘦素含量明显升高(P<0.01),瘦素受体、AMPKα1、α2的磷酸化水平与蛋白表达显著降低(P<0.05或P<0.01);ACC磷酸化水平显著减少(P<0.05)。26周运动游泳训练有效降低了"四高现象";骨骼肌中的TG和FAA含量也显著下降,肌糖原含量显著增加(P<0.05或P<0.01);瘦素受体、AMPKα1、α2的磷酸化水平与蛋白表达,以及ACC的磷酸化水平均明显增加(P<0.05或P<0.01)。结论:2型糖尿病大鼠骨骼肌leptin-AMPK-ACC信号转导通路受损,引起骨骼肌糖脂储备的异常,可能是引发机体胰岛素抵抗和糖脂代谢异常的原因之一;长期有氧耐力训练可部分修复骨骼肌leptin-AMPK-ACC信号转导通路的受损,改善胰岛素抵抗和糖脂代谢异常。

运动对高脂膳食雌鼠性发育和瘦素受体mRNA表达的影响

目的:探讨运动干预对高脂膳食雌性大鼠肥胖与性发育不良的影响及其作用的机制。方法:雌性Wister大鼠,按体重随机分为正常对照组(C组)、高脂膳食对照组(HC组)、高脂膳食运动组(HE组),采用无负重递增负荷游泳训练8周,观察其肥胖、性发育与脂肪瘦素受体的关系。结果:8周的高脂饮食导致大鼠肥胖,卵巢重量、血清雌二醇、瘦素水平明显升高(P<0.01,P<0.05,P<0.05),脂肪的Leptin mRNA和体长显著下降(P<0.01);8周的游泳训练使卵巢重量、血清雌二醇水平和瘦素水平明显下降(P<0.05;P<0.01),脂肪Leptin mRNA表达和体长显著上升(P<0.01);且血清雌二醇与肥胖度各指标呈正相关,与体长呈负相关;血清瘦素与肥胖度各指标和反映性发育水平各指标均呈正相关。结论:①高脂膳食可诱导雌性大鼠肥胖,使血瘦素水平升高,瘦素受体的基因表达下调。出现了瘦素抵抗,性发育增强。②耐力训练可明显降低体脂和血瘦素水平,上调脂肪的瘦素受体的基因表达,有效的缓解了瘦素抵抗和性发育增强。

运动应激对免疫功能和身心健康的影响

从医学和心理学角度探讨运动应激、免疫功能和身心健康三者之间的关系 ,主要讨论了应激和运动应激与免疫功能的关系 。

力竭性运动对大鼠红细胞内能源物质代谢水平及其与红细胞变形性关系的研究

红细胞变形性在保证血液循环和组织器官代谢活动中具有重要作用，红细胞的形态及其变形能力的改变受药物刺激、环境渗透压和ｐＨ改变等外界因素的影响，也可受细跑自身影响，而红细胞膜和胞浆中代谢内容物的改变对细胞形态的维持和变形能力产生根本影响。本研究为探讨运动...