• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      肌肉特異性microRNA功能及運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響的研究進(jìn)展

      2011-08-15 00:51:12李德深盧健陳彩珍
      關(guān)鍵詞:肌細(xì)胞骨骼肌特異性

      李德深 盧健 陳彩珍

      華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院(上海 200241)

      長(zhǎng)時(shí)間有規(guī)律的訓(xùn)練能增加骨骼肌大小及其力量,改善骨骼肌對(duì)抗疲勞、提高骨骼肌利用碳水化合物和脂肪氧化供能的能力[1]。而年齡增長(zhǎng)、久坐不動(dòng)的生活方式和一些慢性疾病會(huì)引起骨骼肌體積和功能衰減,如肌肉衰減征(sarcopenia)[2]。目前對(duì)于運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)骨骼肌適應(yīng)的分子生物學(xué)機(jī)制并不是很清楚,最近關(guān)于肌肉特異性microRNA的研究為我們了解骨骼肌的適應(yīng)提供了一個(gè)新的視野。microRNAs(miRNAs)是一類長(zhǎng)度約為20~30個(gè)核苷酸的不編碼調(diào)節(jié)RNA分子。據(jù)報(bào)道,miRNAs在調(diào)節(jié)胚胎干細(xì)胞發(fā)育、肌肉細(xì)胞生成、脂肪生成、脂肪代謝轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)等方面起重要作用。由于一些miRNA在橫紋肌中高表達(dá),所以把這一類miRNA稱為肌肉特異性microRNA。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于肌肉特異性microRNA的研究主要集中在microRNA與肌細(xì)胞分化、增殖與骨骼肌肥大、萎縮之間的關(guān)系。為了更好地了解運(yùn)動(dòng)對(duì)microRNA,特別是肌肉特異性microRNA的影響,本文對(duì)肌肉特異性microRNA功能及運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響的研究做一綜述。

      1 microRNA概述

      MicroRNAs(miRNAs)是一類長(zhǎng)度約為20~30個(gè)核苷酸的不編碼調(diào)節(jié)RNA分子,據(jù)報(bào)道,miRNAs在調(diào)節(jié)胚胎干細(xì)胞的發(fā)育、肌肉細(xì)胞生成、脂肪生成、脂肪代謝轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)中起重要作用[3]。核內(nèi)的初級(jí)microRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(primiRNA)裂開為具有莖-環(huán)結(jié)構(gòu)大小約為70~90個(gè)堿基的前體microRNA(pre-miRNA),輸出蛋白(XPO5)將pre-miRNA運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì),經(jīng)Dicer酶加工后生成miRNA[4]。成熟的miRNAs合并組成核糖核蛋白復(fù)合體,一般稱之為核糖核酸誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex,RISC)[5]。這些復(fù)合體能夠識(shí)別和結(jié)合靶mRNA 3’端的非翻譯區(qū)(untranslated region,UTR),通過(guò)降解或者使mRNA位置不穩(wěn)定從而抑制蛋白質(zhì)翻譯[6]。目前的發(fā)現(xiàn)證明miRNAs介導(dǎo)的調(diào)節(jié)是多功能性的,一個(gè)miRNA有數(shù)以百計(jì)的靶基因,同時(shí)一個(gè)mRNA也能作為許多miRNAs的靶基因,由此可見miRNAs調(diào)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和靈活性[7]。正如很多文獻(xiàn)所描述的那樣,成熟microRNA在本文中用miRNA表示,microRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄體稱之為primiRNA,而pre- miRNA則是表示前體microRNA。

      2 肌肉特異性microRNA

      目前為止,有超過(guò)500種人類miRNA被發(fā)現(xiàn),其中很大一部分miRNA是組織特異性的。正是因?yàn)橐恍﹎iRNA在橫紋肌中高表達(dá),所以把這一類miRNA命名為肌肉特異性miRNA(myomiRNAs),包括 miR-1、miR-133a、miR -133b、miR -206、miR-208、miR-208b、miR-486 和 miR-499 等[8-12]。肌肉特異性miRNA并不是簡(jiǎn)單的排列,而是有組織地在同一條染色體上形成雙順?lè)醋哟匾煌D(zhuǎn)錄,如miR-1-1/133a-2、miR-1-2/133a-1和 miR-206/ 133b[13]。肌肉特異性miRNA的調(diào)節(jié)受到肌原性調(diào)節(jié)因子(MRFs)家族的調(diào)控,MRFs包括肌分化因子(MyoD)、肌細(xì)胞生成素、MRF4和 Myf5[14]。同樣肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2(MEF2)、血清反應(yīng)因子(SRF)和心肌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-A(MRTF-A)也可以調(diào)控肌肉特異性miRNA的調(diào)節(jié)[10]。近些年的研究表明,miRNA通過(guò)調(diào)節(jié)一些關(guān)鍵基因從而控制肌細(xì)胞的生成[15],成為新一類調(diào)控肌肉發(fā)育的關(guān)鍵因子。

      3 microRNA與肌細(xì)胞的增殖、分化

      肌肉主要有三種類型:心肌、骨骼肌和平滑肌,它們都來(lái)源于脊椎動(dòng)物胚胎的中胚層。肌肉的發(fā)育是一個(gè)協(xié)調(diào)的過(guò)程,包括細(xì)胞的增殖、分化、遷移和死亡。轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上基因表達(dá)的調(diào)節(jié)對(duì)于肌肉在組織形態(tài)學(xué)上的發(fā)育至關(guān)重要。在三種類型的肌肉中,心肌和骨骼肌是橫紋肌,最終會(huì)分化。心臟是胚胎形成的第一個(gè)功能性器官,來(lái)源于側(cè)板中胚層,而骨骼肌則來(lái)源于組成胚胎體節(jié)的軸旁中胚層,最后會(huì)形成肌節(jié)[16]。

      骨骼肌的發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,需要協(xié)調(diào)許多控制成肌細(xì)胞增殖的因子,這些因子從細(xì)胞循環(huán)中退去后,成肌細(xì)胞隨后會(huì)分化成為具有多個(gè)細(xì)胞核的肌小管[16]。肌細(xì)胞生成主要是由一些關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子來(lái)控制,包括具有最基本的螺旋基元結(jié)構(gòu)的MRFs、Myf5、MyoD、肌細(xì)胞生成素、MRF4以及 MEF2、SRF[17]。miRNA 通過(guò)與 MRFs之間的調(diào)控關(guān)系參與到肌細(xì)胞生成中。

      miR-1和miR-133主要是通過(guò)調(diào)節(jié)SRF和MEF2的活性來(lái)調(diào)控肌肉的生長(zhǎng)和分化[11]。在骨骼肌細(xì)胞中,增殖過(guò)程和分化過(guò)程是相互對(duì)抗的。miR-1通過(guò)抑制MEF2的抑制物——組蛋白脫乙酰酶4(HDAC4),從而加強(qiáng)MEF2的活性,最后刺激肌細(xì)胞分化[15]。而miR-133和miR-1的作用剛好相反,主要是促進(jìn)成肌細(xì)胞增殖。目前認(rèn)為miR-133通過(guò)抑制肌肉分化的必要調(diào)節(jié)器——SRF促進(jìn)成肌細(xì)胞的增殖[15]。另外的研究表明,miR-206能促進(jìn)骨骼肌的分化,當(dāng)miR-206被敲除后,通過(guò)反義的寡核苷酸阻止成肌細(xì)胞退出細(xì)胞循環(huán),從而阻止細(xì)胞分化[18]。

      4 microRNA與骨骼肌肥大、萎縮

      4.1 microRNA與骨骼肌肥大

      骨骼肌肥大與增生不同,前者是指肌細(xì)胞體積變大,而后者是指肌細(xì)胞數(shù)量增多。骨骼肌肥大主要分為兩種:肌質(zhì)肥大和肌纖維肥大。肌質(zhì)肥大一般是指肌質(zhì)的體積增大,而肌肉力量并沒(méi)有伴隨著增加。在肌纖維肥大中,肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白等收縮蛋白數(shù)量增加使得肌肉收縮力量增加,同時(shí)肌肉體積也有少量增大[19]。

      McCarthy等利用雙側(cè)協(xié)同肌切除模型(bilateral synergist ablation model)誘導(dǎo)跖肌肥大[8]。建模后,實(shí)驗(yàn)組鼠跖肌重量比對(duì)照組增加45%。與此同時(shí),一些pri-miRNAs和它們相對(duì)應(yīng)的成熟miRNA的轉(zhuǎn)錄也發(fā)生了變化。pri-miR-1-2和pri-miR-133a2轉(zhuǎn)錄水平提高了2倍,pri-miR-206提高了18.3倍,而它們所對(duì)應(yīng)的成熟miR-1和miR-133a的表達(dá)卻減少了50%。肥大肌肉中的pri-miRNA和miRNA表達(dá)出現(xiàn)不符的原因目前尚不清楚。可能是功能超負(fù)荷影響了控制pri-miRNA加工的機(jī)制,比如RNA編輯酶——腺苷酸脫氨酶(ADAR),能夠防止一種關(guān)鍵的miRNA加工酶Drosha在一個(gè)特殊的步驟中切斷pre-miRNA。研究表明Drosha會(huì)使成熟miRNA轉(zhuǎn)錄減少[20]。McCarthy等的研究也顯示,實(shí)驗(yàn)后跖肌Drosha的轉(zhuǎn)錄水平明顯增加了50%[8]。因此可以推測(cè),miR-1和miR-133a的表達(dá)減少可能會(huì)促進(jìn)肌肉肥大。因此miR-1和miR-133a除了在肌細(xì)胞增殖和分化中發(fā)揮各自作用,又多了一個(gè)共同的功能。

      目前對(duì)miR-1和miR-133a調(diào)節(jié)肌肉肥大的機(jī)制研究還不是很多,miR-1和miR-133a在肌肉肥大的過(guò)程中可能是通過(guò)消除生長(zhǎng)因子基因靶點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄抑制物起作用,包括肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(c-MET)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、白血病抑制因子(LIF)、胰島素樣因子-1(IGF-1)和血清反應(yīng)因子(SRF)[8]。 Lamon等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支持上述假設(shè),8周抗阻訓(xùn)練后誘導(dǎo)的肥大骨骼肌中SRF、IGF-1 mRNA 的水平都增加[21]。 更多的證據(jù)也證明了miR-1 和IGF-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間可能存在交互的控制回路來(lái)調(diào)節(jié)肌肉生長(zhǎng)[22]。分化中的C2C12細(xì)胞的肌小管的miR-1增加會(huì)降低IGF-1蛋白質(zhì)水平;相反地,IGF-1處理后會(huì)降低C2C12細(xì)胞的肌小管的miR-1水平。Rommel等的實(shí)驗(yàn)也證明了IGF-1通過(guò)激活A(yù)kt信號(hào)傳輸和抑制轉(zhuǎn)錄因子(FoXO),從而激活C2C12細(xì)胞的肌小管肥大[23]。不僅在培養(yǎng)的細(xì)胞中有這樣的現(xiàn)象,在人體骨骼肌中也出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。25名健康男性經(jīng)過(guò)8周抗阻訓(xùn)練后,骨骼肌表現(xiàn)出一定程度的肥大,在骨骼肌中檢測(cè)到活躍的Akt和低水平的FoXO[24]。因此,從前面的實(shí)驗(yàn)中可以得知,miR-1水平被活躍的Akt降低,也能被活躍的FoXO3a增加,這表明IGF-1通過(guò)Akt/FoXO3a通路調(diào)控miR-1,而Akt/FoXO3a通路則調(diào)控肌細(xì)胞的生長(zhǎng)。此外,F(xiàn)oXO3a通過(guò)降低IGF-1的蛋白水平和Akt活性增加miR-1水平,在萎縮的肌小管中能看到類似的現(xiàn)象[25]。miRNA通過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和基因調(diào)節(jié)肌肉肥大還需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。

      4.2 microRNA與骨骼肌萎縮

      骨骼肌萎縮是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,是很多因素綜合影響下產(chǎn)生的結(jié)果。衰老、神經(jīng)障礙和一些慢性疾病都會(huì)引起骨骼肌萎縮,長(zhǎng)期臥床或者太空飛行等造成的骨骼肌功能退行性改變也會(huì)引起骨骼肌萎縮。11天太空飛行后檢測(cè)發(fā)現(xiàn),小鼠腓腸肌里一些與肌肉生長(zhǎng)相關(guān)的基因mRNA水平顯著改變,如FOXO1、MAFbx/atrogin1等。值得注意的是小鼠腓腸肌中的miR-206水平顯著下降,而miR-1和miR-133a只是出現(xiàn)減少的趨勢(shì)[26]。這些肌肉特異性miRNA的變化和肌肉里的MAFbx(或者atrogin-1)和肌肉生長(zhǎng)抑制素(Myostatin,MSTN)的增加是平行的,而MAFbx和MSTN在細(xì)胞中的作用分別是促進(jìn)肌肉的萎縮與抑制肌肉的生長(zhǎng),并且在很多肌肉萎縮模型中的表達(dá)增加[27]。目前還不是很清楚miR-206在抑制MAFbx和MSTN這些肌肉萎縮基因的過(guò)程中是否發(fā)揮著直接或間接的作用。但miR-206的活性可以通過(guò)肌肉分化因子(MyoD)上調(diào),而MAFbx又可以降解肌肉分化因子(MyoD)[28]。是否存在著一條miR-206/ MyoD/MAFbx影響骨骼肌生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)回路仍需要更多的實(shí)驗(yàn)證明。

      實(shí)驗(yàn)證明采用后肢懸垂模型也會(huì)誘導(dǎo)動(dòng)物骨骼肌萎縮[29]。后肢懸垂7天后誘導(dǎo)大鼠肌肉萎縮后,McCarthy等人使用微流體芯片技術(shù)對(duì)比目魚肌中的miRNA進(jìn)行檢測(cè)分析后發(fā)現(xiàn),有151個(gè)miRNA在比目魚肌中表達(dá),其中有18個(gè)miRNA經(jīng)過(guò)7天的后肢懸垂后有顯著性變化(P < 0.01)[29]。與太空飛行誘導(dǎo)的肌肉萎縮不同,后肢懸垂后肌細(xì)胞中并未出現(xiàn)miR-206減少。出現(xiàn)此種情況可能與實(shí)驗(yàn)所選取的肌肉類型、實(shí)驗(yàn)時(shí)間不同有關(guān)。

      有研究表明炎癥性細(xì)胞因子在骨骼肌萎縮的過(guò)程中起著重要作用,在一定程度上可減少肌肉內(nèi)蛋白質(zhì)的合成[30]。最近報(bào)道前炎癥因子——腫瘤壞死因子相關(guān)弱凋亡誘導(dǎo)因子(TWEAK)能引起肌肉萎縮、肌肉纖維化、肌纖維類型轉(zhuǎn)換和蛋白質(zhì)降解,因此TWEAK可能是導(dǎo)致肌肉萎縮的一種主要的細(xì)胞因子[31]。Panguluri等最近的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)TWEAK處理的C2C12細(xì)胞肌小管中的一些與肌細(xì)胞生長(zhǎng)相關(guān)的miRNA表達(dá)明顯受到抑制,包括miR-1、miR-23、miR-133a、miR-133b和miR-206,但是在鼠骨骼肌中TWEAK只是減少miR-1、miR-133a和 miR-133b的表達(dá),而miR-206的表達(dá)并沒(méi)有變化[32]。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也證明骨骼肌中一些重要的肌肉萎縮基因和肌肉特異性miRNA對(duì)TWEAK的應(yīng)答反應(yīng)不同。TWEAK調(diào)節(jié)與肌肉生長(zhǎng)有關(guān)的miRNA的表達(dá),是引起骨骼肌萎縮的原因,還是機(jī)體對(duì)將要發(fā)生的骨骼肌萎縮所做出的應(yīng)答,尚不清楚。了解miRNA與肌肉萎縮之間的關(guān)系對(duì)于更好了解肌肉的病理狀態(tài)有很大作用。

      5 microRNA與sarcopenia

      Sarcopenia是一種以肌肉質(zhì)量、體積與肌肉力量下降為主要特征的中老年人高發(fā)病征,其發(fā)生與肌肉特異性蛋白合成減少、線粒體功能紊亂、激素水平下降、氧化損傷增加以及細(xì)胞凋亡等有著密切關(guān)系[33]。隨著對(duì)miRNA研究的深入,研究者們發(fā)現(xiàn) miRNA 與 sarcopenia之間關(guān)系密切[34,35]。對(duì)6名老年人(70±2歲)進(jìn)行肌肉活檢發(fā)現(xiàn),pri-miR-1-1、pri-miR-1-2、pri-miR-133a-1、pri-miR-133a-2水平比正常青年人(29 ± 2歲)高,而pri-miR-206未發(fā)生變化[34]。盡管如此,老年人與青年人的miR-1或者miR-133a并沒(méi)有差異。Ham rick給老年小鼠注射10天的瘦素(Leptin)后發(fā)現(xiàn),瘦素在增加肌肉質(zhì)量的同時(shí)明顯改變骨骼肌中多達(dá)37種miRNA的表達(dá)[35]。將來(lái)需要更大樣本量的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定年齡的增長(zhǎng)是否會(huì)導(dǎo)致骨骼肌中miRNA的異常表達(dá)。最后,對(duì)老年人與青年人進(jìn)行比較時(shí),要考慮身體活動(dòng)水平和營(yíng)養(yǎng)狀況等因素對(duì)其骨骼肌miRNA水平的影響。

      6 運(yùn)動(dòng)與microRNA

      研究表明運(yùn)動(dòng)能夠降低一些慢性病的發(fā)病率,如心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、代謝綜合征等[36-39]。運(yùn)動(dòng)對(duì)于上面所提到的肌肉肥大、萎縮、IGF-1都有一定程度的影響,那么運(yùn)動(dòng)與miRNA的關(guān)系如何呢?目前關(guān)于這方面的研究并不多,且采取的運(yùn)動(dòng)形式比較單一,主要是研究有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)miRNA的影響,對(duì)抗阻運(yùn)動(dòng)的研究還比較少。

      6.1 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)miRNA的影響

      有氧運(yùn)動(dòng)通常是指低強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng),規(guī)律性的有氧運(yùn)動(dòng)能提高三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶、線粒體呼吸鏈和β氧化通路的水平[40]。90分鐘力竭性運(yùn)動(dòng)后,小鼠骨骼肌中與肌肉分化及發(fā)育相關(guān)的miR-1、miR-181、miR-133和 miR-107的 表 達(dá) 都有所增加。miR-23的降低與過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活子1α(peroxisome proliferatoractivated receptor-γ coactivator-1α,PGC-1α) 的 上升有著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系[41]。PGC-1α是轉(zhuǎn)錄的共同激活劑,能調(diào)節(jié)許多骨骼肌功能,包括線粒體的生物發(fā)生、底物氧化、骨骼肌的類型[42]。PGC-1α能夠預(yù)防肌肉萎縮[43]。

      小鼠進(jìn)行4周耐力跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后,檢測(cè)其腓腸肌中miRNA表達(dá)變化時(shí)發(fā)現(xiàn),只有miR-21升高,其 他 3個(gè) miRNA(miR-696、miR-709、miR-720)的表達(dá)均降低[44]。而且miR-696的降低與PGC-1α的蛋白水平呈反比。雖然在C2C12細(xì)胞肌小管中miR-696的短暫升高并沒(méi)有影響PGC-1α的mRNA表達(dá),但是抑制了PGC-1α的蛋白表達(dá)。相反地,用miR-696抑制劑轉(zhuǎn)染C2C12細(xì)胞肌小管時(shí)提高了PGC-1α蛋白表達(dá),但沒(méi)有改變PGC-1α mRNA的表達(dá)??赡苁莔iRNA影響了PGC-1α蛋白的翻譯??傊∈蠊趋兰≈械膍iR-696明顯受到運(yùn)動(dòng)的影響。肌小管中miR-696表達(dá)增加與PGC-1α蛋白表達(dá)之間存在反比的關(guān)系。至今為止,miR-696和miR-709在人體中還未識(shí)別到,

      Nielsen等[45]為了研究有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉特異性miRNA的影響,對(duì)10名健康男性青年進(jìn)行12周耐力訓(xùn)練。訓(xùn)練開始前被試進(jìn)行60分鐘強(qiáng)度為65%最大功率的自行車運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)后發(fā)現(xiàn)miR-1和miR-133a明顯增加,而12周后再進(jìn)行同樣強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng),并未出現(xiàn)相同結(jié)果,這表明激烈運(yùn)動(dòng)后肌肉特異性miRNA通過(guò)目標(biāo)mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程間接影響蛋白質(zhì)表達(dá)量只會(huì)發(fā)生在未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的個(gè)體上。

      與60分鐘激烈運(yùn)動(dòng)不同的是,12周有氧訓(xùn)練后,miR-1、miR-133a、miR-133b和miR-206表達(dá)顯著降低。這說(shuō)明激烈的單次運(yùn)動(dòng)與長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)性運(yùn)動(dòng)后安靜狀態(tài)基因表達(dá)存在差異。這些被試在恢復(fù)2周的日常生活后,肌肉特異性miRNA和訓(xùn)練前差異不具顯著性,但是經(jīng)過(guò)12周訓(xùn)練后,miR-1、miR-133a、miR-133b和miR-206的表達(dá)與停止訓(xùn)練14天后比較差異具有顯著性(P < 0.05)。這提示miR-1等肌肉特異性miRNA似乎能很快適應(yīng)身體活動(dòng)水平。

      6.2 抗阻運(yùn)動(dòng)對(duì)miRNA的影響

      與有氧運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的是抗阻運(yùn)動(dòng),一般認(rèn)為抗阻運(yùn)動(dòng)是強(qiáng)度大而運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間比較短的運(yùn)動(dòng)形式??棺柽\(yùn)動(dòng)能刺激機(jī)體的合成代謝,通過(guò)增加收縮蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白的合成增大肌肉的體積。Davidsen等[46]對(duì)56名青年人進(jìn)行每周5天、共12周的抗阻運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后,對(duì)人體中含量比較多的21種miRNA進(jìn)行檢測(cè)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功運(yùn)用抗阻運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)人骨骼肌肥大并且觀察到了miRNA的選擇性改變。miRNA表達(dá)在不同組別選擇性變化的不同表明了miRNA在調(diào)節(jié)骨骼肌生長(zhǎng)的關(guān)鍵基因方面起著重要作用。在很多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,骨骼肌肥大會(huì)影響到miR-1和miR-133的表達(dá),人進(jìn)行12周抗阻運(yùn)動(dòng)卻沒(méi)有影響這些miRNA的表達(dá)。盡管如此,抗阻運(yùn)動(dòng)還是影響了一些miRNA的表達(dá)水平。肌肉miR-451明顯增加的同時(shí),miR-378的表達(dá)水平明顯降低(P = 0.008)。研究還發(fā)現(xiàn)miR-378與增加的瘦體重之間存在相關(guān)度很大的線性關(guān)系(R= 0.71,P = 0.001),說(shuō)明體內(nèi)miR-378的保持對(duì)于瘦體重的增加起著決定性作用。

      Drummond等[34]觀察青年與老年被試進(jìn)行一次激烈的抗阻運(yùn)動(dòng)后發(fā)現(xiàn),青年被試運(yùn)動(dòng)后6小時(shí)后骨骼肌中pri-miR-1-2和pri-miR-133a-1的表達(dá)減少,而在青年被試和老年被試的骨骼肌中,primiR-133a-2的表達(dá)在運(yùn)動(dòng)后3小時(shí)和6小時(shí)均減少。與此相反的是,青年被試和老年被試骨骼肌中primiR-206的表達(dá)在運(yùn)動(dòng)后3小時(shí)和6小時(shí)均增加。對(duì)于成熟的miRNA來(lái)說(shuō),只有miR-1的表達(dá)水平在青年被試和老年被試的骨骼肌中升高,而miR-133a和miR-206的表達(dá)水平?jīng)]有變化。這一結(jié)果和Davidsen等人的研究觀點(diǎn)類似,具體機(jī)制仍待研究。

      7 小結(jié)與展望

      了解運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的哪些通路能改變miRNA的表達(dá)和miRNA的調(diào)節(jié)如何有利于運(yùn)動(dòng)的生理性適應(yīng)十分關(guān)鍵。未來(lái)研究的焦點(diǎn)會(huì)集中在調(diào)節(jié)骨骼肌特異性miRNA的機(jī)制,身體活動(dòng)水平和營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)miRNA的影響及其機(jī)制,骨骼肌對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生適應(yīng)時(shí)miRNA的作用以及miRNA是否能作為治療肌肉紊亂的一種治療方法等。

      [1]Hamilton MT,Booth FW .Skeletal muscle adaptation to exercise:a century of progress. J Appl Physiol,2000,88(1):327-331.

      [2]Greenlund LJS,Nair KS. Sarcopenia-consequences,mechanism s,and potential therapies. Mech. Ageing Dev,2003,124(3):287-299.

      [3]Bartel DP. microRNAs:genomics,biogenesis,mechanism,and function. Cell,2004,116(2):281-297.

      [4]Lee Y,Ahn C,Han J,et al. The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing. Nature,2003,425(6965):415-419.

      [5]Wienholds E,Plasterk RH. MicroRNA function in animal development. FEBS Lett,2005,579(26):5911-5922.

      [6]Xie X,Lu J,Kulbokas EJ,et al. Systematic discovery of regulatory motifs in human promoters and 3’UTRs by comparison of several mammals. Nature,2005,434(7031):338-345.

      [7]Cannell IG,Kong YW,Bushell M. How do microRNAs regulate gene expression? Biochem Soc Trans,2008,36(6):1224-1231.

      [8]McCarthy JJ,Esser KA . microRNA-1 and microRNA-133a expression are decreased during skeletal muscle hypertrophy. J Appl Physiol,2007,102(1):306-313.

      [9]McCarthy JJ,Esser KA,Andrade FH. microRNA-206 is overexpressed in the diaphragm but not the hind limb muscle of mdx mouse. Am J Physiol Cell Physiol,2007,293(1):C451-C457.

      [10]Small EM,O’Rourke JR,Moresi V,et al. Regulation of PI3-kinase/Akt signaling by muscle-enriched microRNA-486. PNAS,2010,107(9):4218-4223.

      [11]Van Rooij E,Liu N,Olson EN. microRNAs fl ex their muscles. Trends Genet,2008,24(4):159-166.

      [12]Callis TE,Deng Z,Chen JF,et al. Muscling through the microRNA w orld. Exp Biol Med(Mayw ood),2008,233(2):131-138.

      [13]Liu N ,Olson EN. microRNA regulatory networks in cardiovascular development. Dev Cell,2010,18(4),510-525.

      [14]Tapscott SJ. The circuitry of a master sw itch:MyoD and the regulation of skeletal muscle gene transcription. Development,2005,132(12):2685-95.

      [15]Chen JF,Mandel EM,Thomson JM,et al. The role of microRNA-1 and microRNA-133 in skeletal muscle proliferation and differentiation. Nat Genet,2006,38(2):228-33.

      [16]Buckingham M. Myogenic progenitor cells and skeletal myogenesis in vertebrates. Curr Opin Genet Dev,2006,16(5):525-32.

      [17]Berkes CA,Tapscott SJ. MyoD and the transcriptional control of myogenesis. Semin Cell Dev Biol,2005,16(4-5):585-595.

      [18]K im,HK,Lee YS,Sivaprasad U,et al. Musclespeci fi c microRNA miR-206 promotes muscle differentiation. J Cell Biol,2006,174(5):677-687.

      [19]Zatsiorsky VM,Kraemer W J. Science and practice of strength training. Cham paign,IL :Human Kinetics,2006.50.

      [20]Kawahara Y,Zinshteyn B,Chendrimada TP,et al.RNA editing of the microRNA-151 precursor blocks cleavage by the Dicer-TRBP complex. EMBO Rep,2007,8(8):763 - 769.

      [21]Lamon S,Wallace MA,Léger B,et al. Regulation of STARS and its downstream targets suggest a novel pathway involved in human skeletal muscle hypertrophy and atrophy. J Physiol,2009,587(8):1795-1803.

      [22]Elia L,Contu R,Quintavalle M,et al. Reciprocal regulation of microRNA-1 and insulin-like grow th factor-1 signal transduction cascade in cardiac and skeletal muscle in physiological and pathological conditions. Circulation,2009,120(23):2377-2385.

      [23]Rommel C,Bodine SC,Clarke BA,et al. Mediation of IGF-1-induced skeletal myotube hypertrophy by PI(3)K/Akt/mTOR and PI(3)K/Akt/GSK 3 pathways. Nat Cell Biol,2001,3(11):1009-1013.

      [24]Léger B,Cartoni R,Praz M,et al. Akt signalling through GSK-3β,mTOR and Foxo1 is involved in human skeletal muscle hypertrophy and atrophy. J Physiol,2006,576(3):923-933.

      [25]Latres E,Amini AR,Amini AA,et al. Insulin-like grow th factor-1(IGF-1) inversely regulates atrophyinduced genes via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/mammalian target of rapamycin(PI3K/Akt/mTOR)pathway. J Biol Chem,2005,280(4):2737-2744.

      [26]Allen DL,Bandstra ER,Harrison BC,et al. Effects of space fl ight on murine skeletal muscle gene expression. J Appl Physiol,2009,106(2):582-595.

      [27]Glass DJ. Skeletal muscle hypertrophy and atrophy signaling pathways. Int J Biochem Cell Biol,2005,37(10):1974-1984.

      [28]Lagirand-Cantaloube J,Cornille K,Csibi A,et al. Inhibition of Atrogin-1/MAFbx Mediated MyoD Proteolysis Prevents Skeletal Muscle Atrophy In Vivo. PLoS One,2009,4(3):4973-4984.

      [29]McCarthy JJ,Esser KA,Peterson CA,et al. Evidence of MyomiR network regulation of β-myosin heavy chain gene expression during skeletal muscle atrophy. Physiol Genomics,2009,39(3):219-226.

      [30]Baek KH. Cytokine-regulated protein degradation by the ubiquitination system. Curr Protein Pept Sci,2006,7(2):171-177.

      [31]mittal A,Bhatnagar S,Kumar A,et al. The TWEAKFn14 systemis a critical regulator of denervation-induced skeletal muscle atrophy in mice. J Cell Biol,2010,188(6):833-849.

      [32]Panguluri SK,Bhatnagar S,Kumar A,et al. Genomic pro fi ling of messenger RNAs and microRNAs reveals potential mechanisms of TWEAK-induced skeletal muscle wasting in mice. PLoS One,2010,5(1):e8760.

      [33]李海鵬,盧健,陳彩珍. sarcopenia機(jī)制研究進(jìn)展.體育科學(xué),2007,27(11):66-69.

      [34]Drummond MJ,McCarthy JJ,F(xiàn)ry CS,et al. Aging differentially affects human skeletal muscle microRNA expression at rest and after an anabolic stimulus of resistance exercise and essential amino acids. Am J Physiol Endocrinol Metab,2008,295(6):E1333-E1340.

      [35]Ham rick MW,Herberg S,Arounleut P,et al. The adipokine leptin increases skeletal muscle mass and signi fi -cantly alters skeletal muscle miRNA expression pro fi le in aged mice. Biochem Biophys Res Commun,2010,400(3):379-383.

      [36]Lanza IR,Short DK,Short KR,et al. Endurance exercise as a countermeasure for aging. Diabetes,2008,57(11):2933-2942.

      [37]Wisl?ff U,Najjar SM,Ellingsen O,et al. Cardiovascular risk factors emerge after arti fi cial selection for low aerobic capacity. Science,2005,307(5708):418-420.

      [38]Musto A,Jacobs K,Nash M,et al. The effects of an incremental approach to 10,000 steps/day on metabolic syndrome components in sedentary overweight women. J Phys Act Health,2010,7(6):737-745.

      [39]Chakravarty EF,Hubert HB,Lingala VB,et al. Reduced disability and mortality among aging runners:a 21-year longitudinal study. A rch Intern Med,2008,168(15):1638-1646.

      [40]Coffey VG,Haw ley JA .The molecular bases of training adaptation. Sports Med,2007,37(9):737-763.

      [41]Safdar A,Abadi A,Akhtar M,et al. miRNA in the regulation of skeletal muscle adaptation to acute endurance exercise in C57Bl/6J male mice. PLoS One,2009,4(5):e5610.

      [42]Lin J,Wu H,Tarr PT,et al Transcriptional co-activator PGC-1α drives the formation of slow-tw itch muscle fi bres. Nature,2002,418(6899):797-801.

      [43]Sandri M,Lin J,Handschin C,et al. PGC-1α protects skeletal muscle from atrophy by suppressing FoxO3 action and atrophy-specific gene transcription. Proc Natl Acad Sci USA,2006,103(44):16260-16265.

      [44]AoiW,Naito Y,mizushima K,et al. The microRNA miR-696 regulates PGC-1α in mouse skeletal muscle in response to physical activity. Am J Physiol Endocrinol Metab,2010,298(4):E799-E806.

      [45]Nielsen S,Scheele C,Y fanti C,et al. Muscle speci fi c microRNAs are regulated by endurance exercise in human skeletal muscle. J Physiol,2010,588(20):4029-4037.

      [46]Davidsen PK,Gallagher IJ,Hartman JW,et al. High responders to resistance exercise training demonstrate differential regulation of skeletal muscle microRNA expression. J Appl Physiol,2011,110(2):309-317.

      猜你喜歡
      肌細(xì)胞骨骼肌特異性
      精確制導(dǎo) 特異性溶栓
      8-羥鳥嘌呤可促進(jìn)小鼠骨骼肌成肌細(xì)胞的增殖和分化
      骨骼肌細(xì)胞自噬介導(dǎo)的耐力運(yùn)動(dòng)應(yīng)激與適應(yīng)
      BOPIM-dma作為BSA Site Ⅰ特異性探針的研究及其應(yīng)用
      重復(fù)周圍磁刺激治療慢性非特異性下腰痛的臨床效果
      兒童非特異性ST-T改變
      骨骼肌缺血再灌注損傷的機(jī)制及防治進(jìn)展
      Caspase12在糖尿病大鼠逼尿肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中的表達(dá)
      豚鼠乳鼠心房肌細(xì)胞體外培養(yǎng)的探討*
      NO及NOS在老年Ⅰ期壓瘡大鼠骨骼肌組織細(xì)胞凋亡中的作用
      英吉沙县| 梁河县| 巴彦县| 二连浩特市| 新昌县| 隆尧县| 彝良县| 赣榆县| 高碑店市| 松潘县| 翁牛特旗| 德钦县| 兴仁县| 稷山县| 蒲江县| 万全县| 曲周县| 湘潭市| 磴口县| 广昌县| 小金县| 梁山县| 合江县| 含山县| 湘阴县| 河南省| 成武县| 山阳县| 嘉禾县| 建阳市| 桦甸市| 乌兰县| 苏尼特右旗| 白银市| 比如县| 大方县| 达日县| 唐河县| 视频| 蓬溪县| 滦平县|