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運動員專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對運動與骨骼肌細胞凋亡相關(guān)問題的探討
（作者未知） 2010/9/17
【摘要】通過檢閱相關(guān)文獻資料，本文從細胞凋亡概念著手，進而闡述細胞凋亡的特征及誘因、產(chǎn)生機制，最后著重論述運動與骨骼肌細胞凋亡相關(guān)問題，為預(yù)防和處理運動導(dǎo)致的骨骼肌損傷和某些骨骼肌疾病的運動保健與功能恢復(fù)提供相關(guān)實踐理論參考。
【關(guān)鍵詞】細胞凋亡 骨骼肌 運動
一、細胞凋亡的概述
細胞凋亡是由Kerr等人于1972年首次提出的。自20世紀80年代Wyllie揭示了細胞凋亡獨特的生物學(xué)特征，即180～200bp單體或寡聚核小體DNA片段，其電泳譜為典型的“梯形帶”以來，細胞凋亡的研究倍受世人關(guān)注。目前，學(xué)術(shù)界較一致的認為，細胞凋亡是以多基因為主導(dǎo)，包括信息傳遞、基因表達、蛋白合成和酶學(xué)機制等共同構(gòu)成的一個遺傳性的受一系列基因調(diào)控的復(fù)雜有序的系統(tǒng)過程。它廣泛存在于組織細胞的基本生物學(xué)現(xiàn)象，是細胞應(yīng)答不同有害刺激或疾病而發(fā)生的一種特殊的細胞自殺行為。
細胞凋亡的一般性特征表現(xiàn)在以下幾方面：在形態(tài)學(xué)上，細胞首先收縮變圓，微絨毛消失，核質(zhì)固縮并凝集于核膜周邊、核膜皺折，胞漿濃縮、細胞器集中、胞膜起泡或出芽、形成凋亡小體，最后被巨噬細胞或鄰近細胞吞噬。在超微結(jié)構(gòu)下，盡管細胞裂解為多個凋亡小體，但小體仍然有膜包圍，其溶酶體、線粒體等膜結(jié)構(gòu)完好，維持著內(nèi)外滲透壓梯度的平衡和密封狀態(tài)。由于不存在細胞內(nèi)容物的外溢現(xiàn)象，因而不引起組織的炎癥反應(yīng).生化上，細胞核里有長度為180～200bps的DNA片段的形成，生成在凝膠電泳上表現(xiàn)為梯帶的DNA片段；而細胞質(zhì)在早期，存在Ca2+內(nèi)流引起胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高，激活Ca2+依賴性核苷酸內(nèi)切酶，這些酶在降解DNA的同時，Ca2+也常常激活Calpain、谷酰胺轉(zhuǎn)化酶和蛋白酶C，受轉(zhuǎn)谷酰氨酶作用，形成由谷氨酰胺提供的賴氨酸異二肽交聯(lián)，使之能抵抗機械斷裂和化學(xué)攻擊。在細胞凋亡期間細胞膜變化劇烈，暴露出其特別的標(biāo)記物，同時凋亡細胞本身的外層質(zhì)膜上磷脂酰絲氨酸暴露于外層膜表面，而使磷脂不對稱分布被打破，這些變化均引起了吞噬細胞的積極活動，從而防止細胞內(nèi)有害物質(zhì)滲漏出細胞外環(huán)境而引起炎癥反應(yīng)。細胞凋亡的以上特征與壞死表現(xiàn)的細胞成群丟失、細胞膜不完整、染色質(zhì)凝集成塊不均
一、染色質(zhì)DNA被隨機降解并有嚴重的炎癥反應(yīng)等等特征有明顯的不同。細胞凋亡的另一生化特征是有新的RNA和蛋白質(zhì)的合成。
細胞凋亡對機體有利有弊。它存在于發(fā)育、成熟和衰老過程之中，消除損傷、衰老、突變的細胞，以維持生理平衡。Fidzianska報道了包括人類在內(nèi)的哺乳動物，在胎兒肌纖維發(fā)育早期，有40%以上的肌細胞是通過細胞凋亡被清除的。另一方面，細胞凋亡能導(dǎo)致大量自由基增多、Ca2+濃度升高、線粒體膜電位下降，引起運動能力的下降。它也存在于多種現(xiàn)代疾病中，其異常與多種肌細胞疾病的發(fā)生機制有關(guān)。有研究證明，骨骼肌細胞凋亡是肌營養(yǎng)不良癥、肌廢用性萎縮以及心力衰竭病人運動耐受力下降的原因。
二、骨骼肌的細胞凋亡
哥本哈根大學(xué)的研究人員在電鏡下觀察到去神經(jīng)比目魚肌出現(xiàn)細胞皺縮、核固縮、核周期擴
大、染色質(zhì)濃縮等細胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征，但未發(fā)現(xiàn)明顯核碎片。原位缺口末端標(biāo)記(insitunicktailing，ISNT)未發(fā)現(xiàn)DNA裂解，認為這可能是一種無DNA降解的細胞凋亡，但這種凋亡在正常情況下是否發(fā)生還有待證明。Tews等做完動物實驗后則比較肯定地認為失去神經(jīng)支配后的肌肉存在細胞凋亡現(xiàn)象。在另外一些動物實驗中，在體的和離體的肌肉在經(jīng)歷各自不同的刺激后，表現(xiàn)出典型的細胞凋亡的形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)的特點。細胞凋亡通常是受細胞外部刺激因素造成細胞所處環(huán)境變化時，因那些外部刺激通過一些特殊的信息通路啟動凋亡程序而發(fā)生的。目前已知生物體內(nèi)外多種因素可影響細胞凋亡的發(fā)生和發(fā)展，如運動訓(xùn)練引起內(nèi)環(huán)境的變化，衰老、病理、激光照射等均有可能導(dǎo)致細胞啟動凋亡程序。這些外部刺激通常并不直接控制凋亡，僅是決定細胞自殺或存活信息的一部分，因此，需要一些特殊的信號通路啟動凋亡程序。目前，已確認參與了凋亡過程的關(guān)鍵分子包括鈣、蛋白激酶和cAMP、NO等。與運動明顯相關(guān)的幾種重要的骨骼肌細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，它們分別存在于細胞絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK)介導(dǎo)的信號系統(tǒng)和腺苷一磷酸(AMP)激活的蛋白激酶(AMPK)信號系統(tǒng)中。前者有細胞外信號調(diào)節(jié)的蛋白激酶1/2(ERK1/2)途徑、c-jun氨基端激酶(JNK)途徑、p38途徑和ERK5途徑(真核細胞中)，后者有磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)信號途徑、絲氨酸/蘇酸蛋白激酶(PKB/Atk)、糖原合成酶激酶3(GSK3)及P70核蛋白S6激酶(p70S6K)。
三、運動與骨骼肌
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