錢帥偉，孫 易，漆正堂，丁樹哲

（1.武漢體育學院 運動訓練監(jiān)控湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430079；2.華東師范大學 青少年健康評價與運動干預教育部重點實驗室，上海 200241；3.煙臺大學 體育學院，山東 煙臺 264005）

線粒體具有高度動態(tài)可塑性。正常生理情況下，線粒體形態(tài)、結構、數(shù)量、體積、質(zhì)量及功能總是維持相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)，稱為線粒體穩(wěn)態(tài)。高度動態(tài)穩(wěn)定的線粒體穩(wěn)態(tài)不僅能保證線粒體高效進行生物氧化和能量轉(zhuǎn)換，進而為細胞生命活動提供絕大部分能量，還能確保線粒體正常參與氧化還原平衡、鈣離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、細胞信號轉(zhuǎn)導、細胞增殖分化、細胞凋亡和細胞自噬等重要生命過程。但許多內(nèi)外源應激性刺激（如運動不足、高糖高脂膳食和氧化應激損傷等）均可導致線粒體動態(tài)平衡機制失衡（即線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)紊亂），致使線粒體健康及細胞健康嚴重受損，進而可能誘發(fā)胰島素抵抗、代謝綜合征、非酒精性脂肪肝、II型糖尿病、癌癥、神經(jīng)退行性疾病和心腦血管疾病等慢性代謝疾病（Gan et al.，2018；Go‐mez-Serrano et al.，2018；Um et al.，2017）。因此，確保線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性是維護線粒體健康、細胞健康乃至整體健康的重要基礎與前提。

線粒體質(zhì)量控制是保證線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)功能完整性的重要內(nèi)源性代償調(diào)節(jié)機制，主要包括線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂和線粒體自噬等動態(tài)協(xié)調(diào)機制過程（Palikaras et al.，2014）。運動作為一種經(jīng)典的生理性刺激方式，可誘導線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，產(chǎn)出更多新的健康線粒體，保證運動應激下不同部位對能量的緊急需求（Hood et al.，2016；Little et al.，2011）。運動可高效促進線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡，使線粒體形態(tài)、結構、長度、大小、數(shù)量和分布不斷動態(tài)更新，進而重構線粒體網(wǎng)絡結構（Trewin et al.，2018）。運動還可啟動線粒體自噬，加速受損、衰老或非功能線粒體的特異性消化降解，維持線粒體數(shù)量、質(zhì)量及功能完整性（Drake et al.，2019；Hood et al.，2016），并偶聯(lián)線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂循環(huán)等動態(tài)機制過程，協(xié)同穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制，保證線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性。但目前普遍認為，關鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子亦是線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)中不可或缺的重要參與者和執(zhí)行者。運動介導線粒體質(zhì)量控制的各動態(tài)協(xié)調(diào)機制過程均受到多種關鍵或重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（如PGC-1α、p53、SIRT1、TFEB等）的嚴密控制與精細調(diào)節(jié)，其協(xié)同調(diào)控機制紊亂可損害線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性，進而可能促發(fā)慢性代謝疾病（Kim et al.，2017c）?；诖?，探討新型關鍵轉(zhuǎn)錄因子在運動介導線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控中的重要作用，可為運動防控慢性代謝疾病提供新的指導性策略。

轉(zhuǎn)錄因子EB（transcription factor EB，TFEB）是近期研究發(fā)現(xiàn)的新型關鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，是穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制，保證線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)功能完整性的重要內(nèi)源性信號調(diào)節(jié)機制。運動可介導TFEB促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，改善線粒體功能，保證線粒體能量供給（Erlich et al.，2018；Mansueto et al.，2017）。運動可能介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡，進而重構線粒體網(wǎng)狀結構，改善線粒體網(wǎng)絡的功能完整性（Pastore et al.，2017）。運動還能介導TFEB啟動線粒體自噬，靶向降解受損、衰老或非功能線粒體，維持線粒體數(shù)量、質(zhì)量及功能完整性（Erlich et al.，2018；Parousis et al.，2018）。提示，運動通過TFEB介導的線粒體質(zhì)量控制在維持線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性方面具有不可或缺的重要作用。

1 TFEB是溶酶體合成與自噬網(wǎng)絡的主控開關

TFEB是堿性螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈（bHLH-LZ）轉(zhuǎn)錄因子中MITF/TFE家族的重要成員之一。該家族除TFEB外，還包括小眼畸形轉(zhuǎn)錄因子（microphthalmia-asso‐ciated transcription factor，MITF）、轉(zhuǎn)錄因E3（Transcription factor E3，TFE3）和轉(zhuǎn)錄因子 EC（transcription factor EC，TFEC）等轉(zhuǎn)錄因子（Kuiper et al.，2004）。TFEB、MITF、TFE3和TFEC均含一個保守bHLH-LZ結構域，可通過該結構域構成同源或異源二聚體，進而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄執(zhí)行功能（Kuiper et al.，2004）。TFEB主要由476個氨基酸殘基構成，包括富谷氨酰胺、螺旋-環(huán)-螺旋、亮氨酸拉鏈和富脯氨酸等模序（Sardiello et al.，2009）。TFEB可通過其轉(zhuǎn)錄運行機制，起始相應基因轉(zhuǎn)錄，進而調(diào)節(jié)血管新生、腫瘤發(fā)生、溶酶體合成、細胞自噬和線粒體質(zhì)量控制等諸多病理或生理進程。

TFEB作為近期關注較多的新型轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，可根據(jù)運動、禁食、能量限制、去神經(jīng)支配、溶酶體功能障礙和肌肉收縮刺激等內(nèi)外源應激狀況，調(diào)整其亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，從整體機制上有效控制溶酶體合成和自噬通量水平?；A狀態(tài)下，TFEB Ser142/Ser211位點被高度磷酸化，其主要以低活性狀態(tài)存儲于胞漿；但內(nèi)外界應激性刺激可促進TFEB靶向入核，并通過轉(zhuǎn)錄控制自噬泡形成與延伸（WIPI、LC3、Atg9）、內(nèi)容物識別（P62）、自噬溶酶體融合（VPS11、VPS18）和內(nèi)容物降解（LAMP1、UVRAG）等協(xié)同溶酶體表達與調(diào)控（coordinated lysosomal expression regulation，CLEAR）組件相關基因表達，促進溶酶體合成和細胞自噬（Settembre et al.，2011b）。一方面，通過上調(diào)溶酶體相關基因轉(zhuǎn)錄，增加溶酶體數(shù)量，增強溶酶體酶活性及功能，促進溶酶體對底物高效降解（Settem‐bre et al.，2011b）；另一方面，通過調(diào)節(jié)自噬不同階段關鍵基因表達，從整體機制上正性控制自噬水平（Settembre et al.，2011a，2011b）。TFEB過表達或運動均可促進TFEB靶向入核，改善溶酶體活性及功能，提高自噬體與溶酶體融合率，促進溶酶體內(nèi)自噬組分高效降解（Mansueto et al.，2017；Settembre et al.，2011a）；但RNAi干擾TFEB則可下調(diào)自噬通量水平，且其下調(diào)程度與不同水平RNAi低聚物所致TFEB干擾程度呈正相關（Settembre et al.，2011a）。

這說明，TFEB可對外源性應激做出快速應答反應，調(diào)整其特異性位點的磷酸化狀態(tài)及功能活性，改變其亞細胞定位及其介導的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，在溶酶體合成與自噬調(diào)控等方面發(fā)揮主控開關作用?；诖耍琓FEB被普遍認定為溶酶體合成與自噬網(wǎng)絡的主控開關（Medina et al.，2015b；Settembre et al.，2011b，2013b）。

2 TFEB關鍵轉(zhuǎn)錄運行機制

TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄運行機制受多種磷酸化修飾事件的影響?；A狀態(tài)下，TFEB主要以磷酸化失活形式聚集在胞漿；當細胞遭受內(nèi)外源急慢性應激信號刺激時，TFEB去磷酸化激活而靶向入核，激活其下游相關基因轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄執(zhí)行功能。目前研究已證實，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）細胞外信號調(diào)節(jié)激酶2（extracellular regulated kinase 2，ERK2/MAPK1）均是TFEB上游控制其磷酸化修飾及亞細胞定位的重要信號分子（Ferron et al.，2013；Kim et al.，2017a；Lacombe et al.，2013；Liet al.，2016；Martina et al.，2012，2013；Roczniak-Ferguson et al.，2012；Settembre et al.，2011b，2012；Vega-Rubinde-Celis et al.，2017；Yoneka‐wa et al.，2015）。

2.1 mTORC1/TFEB信號軸

mTORC1是一種在進化上極其保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶，在細胞生長、分化、增殖、凋亡和自噬等病理或生理進程中具有重要作用。mTORC1可對TFEB進行磷酸化修飾，抑制其胞核定位及其介導的溶酶體合成和細胞自噬。

能量充裕（或氨基酸刺激）時，V-ATPase可與Ragulator相互作用，激活Rag GTPase，使RagA/B與GTP結合，RagC/D與GDP結合，并形成異二聚體，募集mTORC1至溶酶體膜，并被其膜表面Rheb激活，活化的mTORC1可磷酸化TFEB Ser142/Ser211位點，使其與14-3-3蛋白結合，將TFEB阻滯在胞漿并失活，進而抑制溶酶體合成和細胞自噬（Martina et al.，2013；Settembre et al.，2012）。當細胞遭受氧化應激、運動刺激、能量匱乏、溶酶體功能障礙等應激信號刺激時，mTORC1失活，并從溶酶體解離，重新恢復TFEB胞核定位及轉(zhuǎn)錄執(zhí)行功能，促進溶酶體合成和細胞自噬（Martina et al.，2013；Medina et al.，2015b；Roc‐zniak-Ferguson et al.，2012；Settembre et al.，2012）。但近期研究發(fā)現(xiàn)，mTORC1不僅能磷酸化TFEB Ser211位點，還可直接磷酸化其Ser122位點，進而抑制其胞核定位及溶酶體合成。而Torin1（mTORC1抑制劑）、氨基酸匱乏、葡萄糖饑餓則可抑制mTORC1及其介導的TFEB Ser122位點磷酸化，促使TFEB靶向入核。但該位點突變時，To‐rin1則不能促進TFEB胞核定位及其介導的溶酶體合成和細胞自噬（Vega-Rubin-de-Celis et al.，2017），提示，TFEB Ser122位點亦是mTORC1控制其亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制的重要磷酸化位點。

一些重要分子信號（如 STUB1、MAP4K3、Ca2+、AMPK、FoxO3等）也是控制mTORC1介導TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄執(zhí)行功能的重要因素。STUB1是一種具有E3泛素連接酶活性的胞漿蛋白，在蛋白質(zhì)量控制中具有重要作用。Sha等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，基礎狀態(tài)下，mTORC1可磷酸化抑制TFEB，使其以低活性狀態(tài)存儲于胞漿；但應激狀態(tài)下（如饑餓、mTOR抑制劑等），STUB1可增強其與磷酸化狀態(tài)TFEB的相互作用，使后者被泛素化，并通過蛋白酶體途徑降解，導致非磷酸化TFEB比例增加，進而促進TFEB核定位及其介導的溶酶體合成、自噬體生成和線粒體生物發(fā)生。絲裂原蛋白激酶激酶激酶激酶3（mito‐gen-activated protein kinase kinase kinase kinase 3，MAP4-K3）是mTORC1上游氨基酸應激的重要感應分子。Hsu等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸充裕時，MAP4K3可磷酸化HEK 293A細胞TFEB Ser3位點，進而增強Rag GTPases募集TFEB至溶酶體表面的能力，TFEB的溶酶體定位可增強mTORC1對TFEB Ser211位點的磷酸化作用，將其阻滯在胞漿而失活；氨基酸缺乏時，MAP4K3定位溶酶體，并解除其與TFEB的磷酸化作用，重新恢復TFEB核定位及其自噬溶酶體機制。溶酶體內(nèi)源Ca2+也是調(diào)節(jié)mTORC1/TFEB信號軸的重要分子信號（Medina et al.，2015a）。營養(yǎng)豐富時，mTORC1可磷酸化抑制TFEB，使其定位于溶酶體膜表面，并阻滯其入核；但饑餓、運動等生理刺激可抑制mTORC1，使溶酶體內(nèi)源Ca2+經(jīng)其膜表面的關鍵Ca2+導通道——粘脂蛋白1（mucolipin 1，MCOLN1）靶向釋放至胞漿，進而激活鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（calcineurin，CaN），促進其介導的TFEB去磷酸化及轉(zhuǎn)錄激活機制（Medina et al.，2015b）。但藥物抑制CaN則可下調(diào)運動或饑餓誘導的TFEB轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制（Medina et al.，2015b）。近期，Hood研究團隊（Carter et al.，2018a；Kim et al.，2017b；Kim et al.，2019）亦發(fā)現(xiàn)，慢性收縮活動可上調(diào)骨骼肌TFEB和溶酶體膜標志物LAMP1蛋白表達，并使MCOLN1、Cathepsin D、LAMP2、LAMP2A 等溶酶體蛋白表達同步升高。由于MCOLN1是溶酶體膜表面釋放Ca2+的關鍵通道，推斷，肌肉收縮活動/運動很可能促進溶酶體內(nèi)源Ca2+經(jīng)MCOLN1靶向釋放至胞漿，進而控制mTORC1/TFEB信號軸的活性及功能。腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）是細胞能量狀態(tài)的敏感感受器。耐力運動可激活AMPK，進而抑制mTORC1，減弱其對TFEB的磷酸化抑制，促進TFEB靶向入核及其介導的溶酶體合成和細胞自噬（Triolo et al.，2019）。叉頭框蛋白 O3（forkhead box O3，F(xiàn)oxO3）是近期研究較多的自噬相關轉(zhuǎn)錄因子。據(jù)報道，F(xiàn)oxO3可增加細胞谷氨酰胺水平，進而抑制mTORC1，促進TFEB胞核定位及介導的溶酶體合成和細胞自噬（Settembre et al.，2013b；van der Vos et al.，2012）。

可知，禁食、能量限制、代謝應激、肌肉收縮活動和運動刺激等急慢性能量應激均可通過直接或間接分子路徑調(diào)節(jié)mTORC1的活性，改變TFEB磷酸化修飾狀態(tài)、亞細胞定位及其介導的溶酶體合成和細胞自噬（圖1）。

2.2 PKC/TFEB信號軸

PKC是哺乳動物中廣泛存在的一類磷脂依賴型絲/蘇氨酸蛋白激酶家族，在細胞生長、增殖、遷移、分化、凋亡和血管發(fā)生等過程中均具有重要作用。根據(jù)其結構、功能及作用第二信使的不同，可分為經(jīng)典型PKC（α，βI，βII，γ）、異常型 PKC（δ，ε，η，θ）和非典型 PKC（ι，ζ，N1-N3）（Sun et al.，2014）。其中，PKCα、PKCβ、PKCδ可通過改變TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，促進溶酶體合成和細胞自噬。

PKCα、PKCδ主要通過磷酸化修飾糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase3β，GSK3β）和 c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）/p38信號通路，進而控制溶酶體合成和自噬通量水平。GSK3β作為細胞中廣泛分布的絲/蘇氨酸蛋白激酶，在糖原代謝和轉(zhuǎn)錄調(diào)控中具有重要作用。Li等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，GSK3β可直接磷酸化TFEB Ser134/Ser138位點，將其阻滯在胞漿而失活，從而抑制溶酶體合成和細胞自噬。但HEP14或其類似物則可通過mTORC1非依賴性途徑，直接與PKCα和PKCδ交互作用，使前者轉(zhuǎn)移到胞膜，后者轉(zhuǎn)移到胞膜、胞內(nèi)囊泡或核膜表面，導致GSK3β磷酸化失活，進而解除對TFEB的磷酸化抑制，致使TFEB靶向入核，從而促進溶酶體合成（Li et al.，2016）。PKCδ還可激發(fā)JNK/p38信號的級聯(lián)激活，增強后者對溶酶體合成和自噬相關基因的抑制因子——ZKSCAN3 Thr153位點的磷酸化，使ZKSCAN3從胞核靶向轉(zhuǎn)位到胞漿而失活，進而解除其對溶酶體合成的抑制作用，協(xié)同促進溶酶體合成（Li et al，2016；Saftig et al.，2016）。

PKCβ也是調(diào)節(jié)TFEB磷酸化修飾及亞細胞定位的重要蛋白激酶。研究發(fā)現(xiàn)，PKCβ可直接磷酸化TFEB Ser468、Ser461/Ser462、Ser465/Ser466位點，促進溶酶體合成相關基因表達，進而增加溶酶體數(shù)量和體積。但抑制PKCβ則可阻遏TFEB亞細胞定位，下調(diào)溶酶體相關基因表達，導致溶酶體功能障礙（Ferron et al.，2013；Lacombe et al.，2013）。

圖1 運動/肌肉收縮刺激介導mTORC1控制TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制Figure 1.Subcellular Localization and Transcriptional Regulation Mechanism of TFEB Controlled by Exercise/Muscle Contractile Activity-mediated mTORC1

這說明，PKC（PKCα、PKCβ、PKCδ等）作為細胞中重要的主控調(diào)控分子，可通過mTORC1非依賴性途徑，控制TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，促進溶酶體合成和細胞自噬（圖2）。

圖2 不同刺激介導PKC和ERK2（MAPK1）控制TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制Figure 2.Subcellular Localization and Transcriptional Regulation Mechanism of TFEB Controlled by Stimuli-mediated PKC and ERK2（MAPK1）注：引自Li et al.，2016，略作修改。

2.3 ERK2（MAPK1）/TFEB信號軸

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein ki‐nase，MAPK）是細胞中一組重要的絲/蘇氨酸蛋白激酶，主要包括ERK1/2、JNK、p38 MAPK和ERK5等信號組件。MAPK家族在細胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化、凋亡和自噬等病理或生理進程中均具有重要作用。其中，ERK2/MAPK1是控制TFEB亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制的關鍵蛋白激酶（Kaneko et al.，2018；Settembre et al.，2011b）。

基礎狀態(tài)下，ERK2/MAPK1可磷酸化TFEB Ser142位點，使其大量聚集在胞漿；饑餓或能量匱乏時，ERK2/MAPK1可解除其對TFEB的磷酸化抑制，導致TFEB激活及靶向入核，進而轉(zhuǎn)錄控制溶酶體合成和自噬相關基因表達（Settembre et al.，2011b）。ERK2/MAPK1上游還存在可對其活性進行正性控制的重要蛋白激酶——受體相互作用蛋白激酶 1（receptor interacting protein kinase 1，RIPK1/RIP1），基礎狀態(tài)下，RIP1可激活ERK2/MAPK1，增強其對TFEB Ser142位點的磷酸化抑制，阻滯TFEB胞核定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，抑制溶酶體合成和細胞自噬（Yo‐nekawa et al.，2015）。近期研究還發(fā)現(xiàn)，AMPK也可直接抑制ERK2/MAPK1的活性，解除后者對TFEB的磷酸化抑制，促使TFEB靶向入核，促進溶酶體合成和細胞自噬（Kim et al.，2017a）。

可知，ERK2/MAPK1是除mTORC1和PKC之外，調(diào)節(jié)TFEB磷酸化狀態(tài)及功能活性，進而控制其亞細胞定位及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制的又一重要蛋白激酶（圖2）。

3 運動介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的關鍵內(nèi)在機制

3.1 運動高效促進TFEB-PGC-1α正反饋共調(diào)控回路，誘導線粒體生物發(fā)生

線粒體生物發(fā)生是細胞內(nèi)新生線粒體的形成過程。肌肉收縮活動、運動刺激、寒冷、能量限制和禁食等外源性應激均可誘導線粒體生物發(fā)生，使線粒體數(shù)量增加、體積增大。線粒體生物發(fā)生起始于細胞內(nèi)多起細胞核分子事件，過氧化物酶體增殖物活化受體γ輔激活因子1α（per‐oxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator，PGC-1α）被公認為各種急慢性應激誘導線粒體生物發(fā)生的萬能轉(zhuǎn)錄共激活因子。急性運動（Cobley et al.，2012）、急性收縮刺激（Carter et al.，2018b）、耐力運動（Krysciak et al.，2018）、慢性收縮刺激（Parousis et al.，2018）和高強度間歇運動（Little et al.，2011）等諸多運動應激均可誘導PGC-1α表達并靶向轉(zhuǎn)位入核，隨后與其下游核呼吸因子1/2（nu‐clear respiratory factor-1/2，NRF1/2）結合，轉(zhuǎn)錄激活線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）和細胞核編碼線粒體基因表達，進而促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，改善線粒體功能，保障細胞生命活動或運動應激下的能量供給。但運動或肌肉收縮活動通過PGC-1α誘導線粒體生物發(fā)生還受多種信號通路在轉(zhuǎn)錄后水平的正性控制，如AMP/ATP-AMPK、Ca2+-鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（calcium/calmodulin-dependent protein kinase，CaMK）、ROS-p38 MAPK-激活轉(zhuǎn)錄因子 2（activat‐ing transcription factor 2，ATF2）、NAD+/NADH-沉默信息調(diào)節(jié)因子1（sirtuin 1，SIRT1）等（Hood et al.，2016）。

TFEB作為溶酶體合成和自噬網(wǎng)絡的主控開關，可通過介導PGC-1α表達，誘導線粒體生物發(fā)生。Mansueto等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，C2C12肌細胞TFEB過表達可誘導PGC-1α/β、NRF1、NRF2和TFAM基因表達，促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體含量。體內(nèi)研究亦證實，AAV-TFEB可誘導骨骼肌 PGC-1α/β、PPARα、PPARβ/δ、PPARγ、NRF2 和TFAM等線粒體生物發(fā)生或線粒體功能相關基因表達，進而誘導線粒體生物發(fā)生（Mansueto et al.，2017）。Erlich等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，TFEB過表達可促進C2C12肌細胞TFEB及其下游靶基因LC3、LAMP2、P62 mRNA表達，并使線粒體生物發(fā)生標志物PGC-1α mRNA表達增加5～6倍，COXIV mRNA表達亦呈升高趨勢，提示，TFEB可介導PGC-1α表達，促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積。Ivankovic等（2016）研究亦發(fā)現(xiàn)，SH-SY5Y細胞TFEB過表達可增強PGC-1α mRNA表達，誘導線粒體生物發(fā)生，增加線粒體含量，改善線粒體功能。Kim等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，一氧化碳（CO）致肝細胞線粒體ROS釋放可導致蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）激活、Ca2+釋放和CaN依賴TFEB胞核轉(zhuǎn)位量增加，并通過介導TFEB-PGC-1α信號軸，協(xié)同促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體含量。運動也可促進TFEB靶向入核，進而增強PGC-1α表達，誘導線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，改善線粒體功能。Mansueto等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，急性力竭運動可促進小鼠骨骼肌TFEB靶向入核，但TFEB缺失卻可降低運動耐力水平，特異性激活骨骼肌TFEB則可重新改善其運動耐力水平。該運動應答機制很可能與TFEB介導的線粒體生物發(fā)生水平上調(diào)有關。有研究發(fā)現(xiàn)，運動、禁食均可促進骨骼肌、肝臟TFEB靶向入核，進而調(diào)控脂代謝、脂肪酸氧化和生酮相關基因表達，其與TFEB介導PGC-1α表達密切相關；但TFEB缺失則可減弱饑餓誘導的PGC-1α表達（Medina et al.，2015b；Settembre et al.，2013a）。提示，PGC-1α很可能部分受TFEB控制。這說明，運動可通過TFEB介導PGC-1α表達，促進線粒體生物發(fā)生，增加線粒體含量，改善線粒體功能。

但也有研究表明，PGC-1α亦可作為TFEB上游重要的分子調(diào)節(jié)信號。過表達TFEB或PGC-1α均可顯著改善小鼠腦神經(jīng)瘤細胞線粒體功能，抑制氧化應激損傷，減少突變亨廷頓蛋白（mutant huntingtin，mHtt）聚集；但沉默細胞TFEB的同時，過表達PGC-1α，則不能減少mHtt等毒性蛋白清除（Tsunemi et al.，2012）。提示，PGC-1α可作為TFEB上游的關鍵信號，并通過轉(zhuǎn)錄共激活TFEB，增強線粒體功能和自噬溶酶體功能，降解胞漿毒性蛋白。Man‐sueto等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，PGC-1α-/-小鼠骨骼肌TFEB表達較低且主要分布于胞漿，但AAV-TFEB過表達可促進PGC-1α-/-小鼠骨骼肌 NRF1、NRF2 和 TFAM 基因表達，增加線粒體體積和密度。急性運動亦可促進PGC-1α-/-小鼠骨骼肌TFEB表達及靶向入核，進而增強NRF1/2、PPARα/β/δ等線粒體生物發(fā)生相關基因表達，提高運動耐力水平（Mansueto et al.，2017）。提示，PGC-1α可作為TFEB上游重要的激動信號，或運動可介導TFEB通過PGC-1α非依賴性途徑，促進線粒體生物發(fā)生。Erlich等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，基礎狀態(tài)下，PGC-1α-/-小鼠骨骼肌TFEB和TFE3蛋白含量較野生型小鼠分別下降30%和50%，急性運動雖可使野生型小鼠骨骼肌TFEB轉(zhuǎn)錄水平增加2～3倍，核轉(zhuǎn)位量增加4倍，但該運動應答機制在PGC-1α-/-小鼠骨骼肌中并未得到顯著響應。提示，PGC-1α缺失可能是PGC-1α-/-小鼠骨骼肌TFEB表達下調(diào)的主要原因。

基于TFEB和PGC-1α在轉(zhuǎn)錄共調(diào)控方面的同向交互作用特性，可知，二者在運動介導線粒體生物發(fā)生等方面具有動態(tài)協(xié)調(diào)性，甚至形成正反饋共調(diào)控回路，協(xié)同促進線粒體生物發(fā)生。Vainshtein等（2015a）研究認為，敲除PGC-1α可降低小鼠骨骼肌TFEB蛋白含量及核轉(zhuǎn)位量，降低線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬，導致肌肉萎縮及肌肉質(zhì)量下降；但過表達PGC-1α則可增加骨骼肌TFEB蛋白含量，促進Cathepsin D、LAMP2蛋白表達，增加線粒體含量，改善線粒體自噬功能。該研究還認為，TFEB與PGC-1α在調(diào)節(jié)線粒體生物發(fā)生、溶酶體合成和線粒體自噬等方面具有動態(tài)協(xié)同性，甚至形成正反饋共調(diào)控回路（Vainshtein et al.，2015a）。Scott等（2014）研究亦認為，TFEB與PGC-1α可構建正反饋共調(diào)控回路，共同維持線粒體生物發(fā)生與線粒體自噬的動態(tài)循環(huán)平衡，且很可能受GCN5L1負性控制。Parousis等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，慢性收縮活動可同步增強C2C12肌細胞TFEB和PGC-1α表達，協(xié)同促進溶酶體合成和線粒體生物發(fā)生，改善線粒體功能和自噬溶酶體功能。這說明，運動或收縮活動可作為外源性應激因素，正性控制TFEB-PGC-1α正反饋共調(diào)控回路的動態(tài)循環(huán)平衡，協(xié)同促進線粒體生物發(fā)生、溶酶體合成和線粒體自噬。

以上研究表明，TFEB與PGC-1α在轉(zhuǎn)錄共調(diào)控方面具有交互性、協(xié)同性、動力性和系統(tǒng)性，甚至構成正反饋共調(diào)控回路。運動可高效促進TFEB-PGC-1α共調(diào)控回路的動態(tài)循環(huán)平衡，進而誘導線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，改善線粒體功能，快速高效應答運動應激下不同部位對能量的緊迫需求。

3.2 運動可能介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡

線粒體融合分裂循環(huán)是繼線粒體生物發(fā)生后的又一起線粒體事件，是決定線粒體形態(tài)可塑性及網(wǎng)狀結構的關鍵因素。線粒體通過融合分裂的動態(tài)循環(huán)進行組分重構，使其形態(tài)、結構、數(shù)量、長度、分布和質(zhì)量不斷動態(tài)調(diào)整更新，將受損、衰老或非功能線粒體特異性隔離出線粒體網(wǎng)絡，并進行靶向修復或清除，進而維持線粒體網(wǎng)絡的功能完整性，快速應答運動應激致能量代謝環(huán)境急劇變化時不同部位對能量的緊急需求。線粒體融合事件的關鍵執(zhí)行蛋白主要有線粒體融合蛋白1（mitofusin-1，MFN1）、MFN2和視神經(jīng)萎縮癥蛋白1（optical atrophy-1，OPA1）等（Malka et al，2005）。MFN1、MFN2主要介導線粒體外膜融合，OPA1處于內(nèi)外膜之間，主要負責線粒體內(nèi)膜融合（Malka et al.，2005）。MFN1、MFN2在促進線粒體融合方面既相互聯(lián)系，又相互區(qū)別。MFN1功能較單一，其GTPase活性較MFN2高，能更高效融合線粒體；MFN2則是一個多功能分子，不僅能高效融合線粒體，在線粒體代謝和細胞凋亡等進程中亦發(fā)揮重要作用（Chen et al.，2003；Ishihara et al.，2004）。線粒體分裂事件的關鍵執(zhí)行蛋白主要有動力相關蛋白1（dynamin-related pro‐tein 1，DRP1）、線粒體分裂蛋白 1（mitochondrial fission protein-1，F(xiàn)IS1）和線粒體分裂因子（mitochondrial fission factor，MFF）等（Malka et al.，2005）。正常情況下，DRP1主要以可溶性形式散布于胞漿；線粒體分裂時，均勻定位于線粒體外膜的FIS1、MFF可將胞漿可溶性蛋白DRP1招募至線粒體外膜，協(xié)同促進線粒體分裂，導致線粒體碎裂化和片段化（Kim et al.，2007）。運動所致能量代謝環(huán)境的急劇變化可高效促進線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)調(diào)整。目前普遍認為，耐力訓練可增強線粒體融合蛋白MFN2、OPA1表達，降低DRP1 Ser616磷酸化水平，進而促進線粒體融合，抑制線粒體分裂（Arribat et al.，2019；Axelrod et al.，2018；Fealy et al.，2014；Iqbal et al.，2013）；去神經(jīng)支配、急性運動可抑制線粒體融合蛋白MFN2、OPA1表達，促進DRP1 Ser616磷酸化水平，進而抑制線粒體融合，促進線粒體分裂（Iqbal et al.，2013；Kruse et al.，2017；Moore et al.，2018；Pagano et al.，2014）。但亦有研究認為，線粒體分裂蛋白DRP1缺失可降低肌肉長時運動耐力及運動適應能力（Moore et al.，2019）；急性運動也可促進線粒體融合蛋白MFN2表達，進而改善線粒體功能（Busquets-Cortes et al，2017）。提示，運動可使線粒體融合與分裂蛋白表達均同步上調(diào)，進而引起更高水平的線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡。

目前有關TFEB與線粒體融合分裂循環(huán)關鍵蛋白交互作用的研究較少（Erlich et al.，2018）。Demers-Lamarche等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細胞敲除OPA1可誘發(fā)線粒體功能障礙和ROS大量產(chǎn)生，進而破壞溶酶體酸性環(huán)境，抑制TFEB轉(zhuǎn)錄控制的溶酶體酸性磷酸酶（lysosomal acid phosphatase，LAP）、溶酶體酸脂酶（lysosomal acid lipase，LAL）和Cathepsin B的活性，導致溶酶體功能障礙，致使非功能線粒體等未降解底物聚集。提示，線粒體內(nèi)膜融合蛋白OPA1缺失可誘發(fā)線粒體功能障礙，進而抑制TFEB介導的溶酶體合成。Santin等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，單胺氧化酶A（MAO-A）過表達可抑制TFEB胞核定位，并使Cathepsin D、LAMP1等溶酶體蛋白聚集，進而損害溶酶體功能；MAO-A還可使線粒體DRP1、Parkin移位，導致線粒體分裂，并使LC3-II、P62和泛素化蛋白聚集，自噬進程受阻，進而誘發(fā)心肌細胞死亡。但過表達TFEB則可減少自噬體聚集，阻止線粒體分裂，抑制心肌細胞死亡和心力衰竭（Santin et al.，2016）。提示，TFEB在抑制DRP1介導的線粒體分裂過程中具有重要作用。Chen等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，心肌LRP6缺失可導致DRP1/mTORC1信號激活及其下游TFEB核定位障礙，進而抑制自噬降解和脂肪酸利用；而DRP1抑制劑Mdivi-1則可抑制mTORC1，促進TFEB靶向入核，進而增強LC3B介導的自噬降解及PPARα、PPARδ介導的脂肪酸利用，改善心力衰竭或心功能。提示，DRP1亦可作為TFEB上游的負性調(diào)節(jié)信號，抑制TFEB及其介導的溶酶體合成和細胞自噬。但TFEB可否控制OPA1介導的線粒體內(nèi)膜融合，TFEB與MFN1/2、FIS1和MFF等其他線粒體融裂蛋白的交互作用卻未明晰，有待進一步研究。

目前，運動介導TFEB對線粒體融合分裂循環(huán)的調(diào)控作用及機制知之甚少。Pastore等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，作為與TFEB同家族同功能的另一轉(zhuǎn)錄分子，TFE3與TFEB可協(xié)同控制飲食或運動應激下的葡萄糖代謝、脂肪酸氧化、線粒體動力學和線粒體功能等諸多代謝過程。急性力竭運動可促進野生型小鼠肝臟TFEB、TFE3靶向入核，使其核蛋白含量同步增加，而TFE3的表達又可增強肝臟FIS1、DRP1、OPA1、MFN1和MFN2基因表達，進而高效促進線粒體融合分裂循環(huán)，改善線粒體功能；但敲除肝臟TFE3則可顯著下調(diào)肝臟FIS1、DRP1和MFN1基因表達，抑制線粒體融合分裂能力，降低急性力竭運動的耐力水平（Pastore et al.，2017）。提示，運動可介導TFE3激發(fā)更高水平的線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡，進而重構線粒體網(wǎng)狀結構。但遺憾的是，該研究并未明晰TFEB在運動介導線粒體融合分裂循環(huán)中的作用。近期有研究發(fā)現(xiàn)，6周耐力跑臺運動可激活高脂小鼠骨骼肌TFEB及其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，增強線粒體融合蛋白MFN1表達，但對MFN2、DRP1等其他線粒體蛋白表達均無顯著影響（錢帥偉，2018）。該研究表明，運動介導TFEB僅影響線粒體融合分裂的部分蛋白表達，故其對線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡可能未產(chǎn)生整體性影響。

以上研究表明，運動雖可介導TFEB影響線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡，進而調(diào)整線粒體網(wǎng)狀結構，但可能未對其產(chǎn)生整體性影響。但有關TFEB與線粒體融合分裂循環(huán)分子事件的研究仍較少，其具體調(diào)控機制還需進一步探討。

3.3 運動介導TFEB啟動線粒體自噬，穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)

線粒體自噬是繼線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂循環(huán)后，維護線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)的又一重要代謝裝置。線粒體動力學變化所致親代線粒體的動態(tài)變化分裂最終產(chǎn)生2個不均勻的子代線粒體。其中，膜電位嚴重下降的子代，以及超過自身修復能力的子代，可通過線粒體自噬途徑特異性降解。研究已證實，急性運動（Vain‐shtein et al.，2015b）、急性收縮活動（Erlich et al.，2018）、耐力訓練（Chen et al.，2018）、慢性收縮活動（Parousis et al.，2018）、能量限制（Zhao et al.，2018）和去神經(jīng)支配（Vainshtein et al.，2015a）等內(nèi)外源急慢性應激均可啟動線粒體自噬，選擇性降解去極化損傷線粒體，穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制，確保線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性。但運動介導線粒體自噬維護線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)的具體調(diào)控機制并未完全明晰。TFEB作為溶酶體合成和自噬網(wǎng)絡的主控開關，可在運動應激下激發(fā)線粒體自噬，進而在線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

3.3.1 運動介導TFEB啟動線粒體自噬的PINK1/Parkin信號機制

PINK1/Parkin介導的線粒體自噬在破損或衰老線粒體降解中具有重要作用（Clark et al.，2006）。PINK1是一種靶向線粒體的絲/蘇氨酸蛋白激酶，是線粒體膜極化狀態(tài)的敏感傳感器?；A狀態(tài)下，PINK1由胞核基因編碼并在胞質(zhì)合成后，通過線粒體膜間隙，進入線粒體內(nèi)部，被線粒體蛋白水解酶降解（Matsuda et al.，2010）。但線粒體損傷或線粒體應激事件可使線粒體內(nèi)膜電位消散，PINK1從外膜轉(zhuǎn)運至內(nèi)膜的跨膜機制障礙，不能被線粒體蛋白水解酶降解，最終穩(wěn)定并大量聚集在線粒體外膜（Matsu‐da et al.，2010）。外膜累聚的PINK1可通過Parkin非依賴性途徑，直接募集自噬體，啟動微弱的線粒體自噬（Laz‐arou et al.，2015）；也可募集并磷酸化激活 Parkin（Ser 65位點），使其選擇性轉(zhuǎn)位至受損線粒體，而后介導MFN1/2、VDAC1和DRP1等蛋白泛素化，使自噬體包裹線粒體，啟動線粒體自噬，降解受損嚴重的線粒體（Fivenson et al.，2017）。同時，自噬接頭蛋白P62亦被募集到線粒體，并與LC3-II結合，參與啟動線粒體自噬（Geisler et al.，2010）。PINK1/Parkin下游還有一個重要的泛素化底物PARIS。Parkin可與PARIS結合，介導后者泛素化降解，其功能缺失可致PARIS蛋白大量聚集，損傷線粒體降解機制障礙（Shin et al.，2011）。PARIS亦具有轉(zhuǎn)錄因子活性，可與PGC-1α基因啟動子DNA序列結合而抑制該基因表達。PARIS累積所致下游靶基因PGC-1α表達下調(diào)可能是Par‐kin功能缺失致帕金森癥的重要因素之一（Shin et al.，2011）。

目前關于TFEB與PINK1/Parkin信號交互作用，進而調(diào)節(jié)線粒體自噬的研究還較少。Kim等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，CO致肝細胞線粒體ROS釋放可通過PERK-Ca2+-CaNTFEB-PGC-1α信號軸，協(xié)同促進溶酶體合成、線粒體生物發(fā)生和PINK1/Parkin介導的線粒體自噬，進而改善線粒體功能；但采用siRNA沉默TFEB時，CO雖不能影響線粒體PINK1蛋白表達，卻可極顯著減少線粒體定位的Parkin蛋白含量。提示，TFEB可作為Parkin（而非PINK1）上游重要的激活信號，募集Parkin至線粒體片段，啟動線粒體自噬。但更多研究認為，PINK1/Parkin可作為TFEB上游的關鍵信號機制，使后者轉(zhuǎn)位入核，增強溶酶體合成能力及自噬溶酶體功能，進而對線粒體自噬進行特異性控制。例如，Ivankovic等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，線粒體解偶聯(lián)劑CCCP可激活神經(jīng)母細胞瘤SH-SY5Y細胞PINK1/Parkin信號機制，進而促進P62 mRNA和蛋白表達，誘導線粒體自噬；沉默PINK1則可抑制P62蛋白表達、溶酶體蛋白表達及線粒體自噬活性。CCCP亦可介導SH-SY5Y細胞PINK1/Parkin通路，促進TFEB靶向入核，增強其靶基因P62 mRNA表達，增加葡萄糖腦苷脂酶（glucocerebrosi‐dase，GCase）和Cathepsin D活性，促進其共激活因子PGC-1α mRNA表達，進而改善溶酶體活性及功能，增加線粒體含量，增強線粒體自噬能力，維持線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)（Ivankovic et al.，2016）。Nezich等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，PINK1/Parkin介導的線粒體自噬途徑中，由于對自噬蛋白和溶酶體蛋白需求量急劇增加，而這些蛋白的基因表達取決于MITF/TFE家族（如TFEB、TFE3和MITF等）活性，TFEB能以PINK1/Parkin依賴性方式轉(zhuǎn)位至胞核，但其活化及胞核轉(zhuǎn)位一般需要Parkin、Atg5和Atg9A的交互作用，并可反式激活多種自噬溶酶體基因表達，進而降解損傷或衰老線粒體。Zhang等（2017）研究亦發(fā)現(xiàn)，PINK1/Parkin機制可促進神經(jīng)細胞TFEB靶向入核，進而轉(zhuǎn)錄激活自噬溶酶體基因表達，特異性降解損傷線粒體，改善線粒體功能，防治神經(jīng)退行性病變。Siddiqui等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，Parkin Q311X突變所致Parkin功能缺失可使其泛素化底物PARIS降解機制障礙，PARIS蛋白大量聚集，通過抑制PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，導致溶酶體合成能力及溶酶體功能降低，線粒體功能及損傷線粒體降解機制障礙，線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)功能紊亂，導致神經(jīng)退行性病變。但雷帕霉素（rapamycin）可通過Parkin非依賴性途徑直接激活TFEB，重新恢復PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控的功能完整性，改善神經(jīng)退行性病變體征（Siddiqui et al.，2015）。提示，PINK1/Parkin或Parkin/PARIS可作為PGC-1α-TFEB正反饋共調(diào)控回路上游重要的分子信號，調(diào)節(jié)自噬溶酶體機制、線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)。

運動或收縮活動是促進PINK1/Parkin介導線粒體自噬的經(jīng)典性生理刺激模式，但其具體分子調(diào)節(jié)機制并未完全闡明。Parousis等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，慢性收縮活動可協(xié)同增強C2C12肌細胞 PINK1、PGC-1α、TFEB和Cathep‐sin D等蛋白表達，并使PINK1、PGC-1α、P62 mRNA表達增加1.5～2倍，進而促進溶酶體合成、線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬，改善線粒體功能和自噬溶酶體功能。提示，收縮活動很可能激活PINK1/Parkin通路，促進PGC-1α-TFEB正反饋共調(diào)控回路的動態(tài)循環(huán)平衡，改善線粒體自噬功能，進而穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制和線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)。線粒體外膜蛋白VDAC1與自噬接頭蛋白P62均是PINK1/Parkin介導線粒體自噬途徑中必不可少的重要信號分子（Geisler et al.，2010）。Erlich等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，急性收縮刺激5 h可促進C2C12肌細胞VDAC1與P62共定位，進而誘導線粒體自噬，其很可能與PGC-1α驅(qū)動TFEB靶向入核有關。Hood研究團隊（Chen et al.，2018；Vainshtein et al.，2015b）發(fā)現(xiàn)，急性力竭運動可顯著增強骨骼肌線粒體自噬標志物LC3-II、PINK1、Parkin和P62蛋白表達，抑制PARIS蛋白表達，促進PINK1/Parkin/PARIS信號軸介導的線粒體自噬，并認為其很可能與PGC-1α驅(qū)動TFEB靶向入核密切相關（Erlich et al.，2018；Vainshtein et al.，2015b）。這說明，運動極有可能激活PINK1/Parkin機制，進而抑制PARIS，解除其對PGC-1α的抑制效應，增強PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，形成正反饋共調(diào)控回路，特異性高速降解損傷或衰老線粒體，確保線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和完整性。

可知，運動介導PINK1/Parkin通路調(diào)節(jié)線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的線粒體自噬機制至少體現(xiàn)在以下3個方面：1）運動介導PINK1/Parkin通路通過TFEB非依賴的傳統(tǒng)經(jīng)典信號機制，誘導線粒體自噬；2）運動介導PINK1/Parkin機制促進TFEB靶向入核，或與PGC-1α構建PGC-1α-TFEB正反饋共調(diào)控回路，協(xié)同促進線粒體自噬；3）運動介導PINK1/Parkin機制抑制PARIS，解除其對PGC-1α的抑制作用，激活PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，形成正反饋共調(diào)控回路，協(xié)同啟動線粒體自噬。

3.3.2 運動介導TFEB啟動線粒體自噬NIX/BNIP3信號機制

NIX/BNIP3機制是運動介導線粒體自噬的另一條經(jīng)典信號調(diào)節(jié)通路。NIX/BNIP3主要位于線粒體外膜，可直接與自噬蛋白LC3-II相互作用，募集自噬體包裹并降解損傷或衰老線粒體，以PINK1/Parkin非依賴途徑啟動線粒體自噬（Hamacher-Brady et al.，2016）。NIX也可與Parkin交互作用，招募DRP1與Parkin定位去極化損傷的線粒體，促進線粒體分裂，觸發(fā)線粒體自噬（Ding et al.，2010）。近期研究發(fā)現(xiàn)，NIX同源物BNIP3可與PINK1相互作用，抑制后者裂解，使其累聚在線粒體外膜，并募集Parkin，誘導線粒體自噬（Zhang et al.，2016）。這說明，NIX/BNIP3可通過與LC3-II蛋白直接作用，或通過與PINK1/Parkin協(xié)同作用等分子路徑，促進線粒體自噬。

但目前關于TFEB與NIX/BNIP3上下游調(diào)控關系及交互作用機制，以及二者在線粒體自噬調(diào)控中的作用及分子機制的研究較少。Ma等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，心肌BNIP3過表達可使自噬體過度聚集，溶酶體功能耗竭，致使心肌細胞死亡；但過表達TFEB可增加溶酶體含量和自噬溶酶體數(shù)量，阻止P62蛋白聚集，降解去極化損傷線粒體，抑制BNIP3介導的心肌細胞凋亡。Ma等（2015）進一步發(fā)現(xiàn)，心肌缺血再灌注可導致ROS產(chǎn)生和BNIP3表達上調(diào)，使Beclin1過度聚集，mTORC1被激活，TFEB核轉(zhuǎn)位機制抑制，溶酶體功能降低，去極化損傷線粒體的自噬降解機制障礙，致使心肌細胞死亡。局部敲低Beclin1可抑制mTORC1，激活TFEB及其介導的PGC-1α表達，促進溶酶體合成、線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬，清除去極化損傷線粒體，維持線粒體質(zhì)量控制，抑制BNIP3及缺氧復氧所致心肌細胞死亡；但過表達Beclin1則可激活mTORC1、抑制TFEB核轉(zhuǎn)位機制，導致溶酶體數(shù)量減少及PGC-1α轉(zhuǎn)錄機制抑制（Ma et al.，2015）。提示：1）盡管BNIP3在介導細胞凋亡的同時，也可啟動線粒體自噬，并作為一種適應性保護機制，清除受損或去極化線粒體，但由于其功能活性或信號較弱，并不能逆轉(zhuǎn)BNIP3介導的細胞凋亡；2）促凋亡蛋白BNIP3可能抑制PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，降低溶酶體合成、線粒體生物發(fā)生和自噬溶酶體功能，但激活TFEB卻可恢復PGC-1α-TFEB核轉(zhuǎn)位信號，促進溶酶體合成和線粒體生物發(fā)生，增強自噬溶酶體功能，特異性降解去極化損傷線粒體，抑制BNIP3及其介導的細胞凋亡。

盡管上述研究從細胞凋亡視角對TFEB與NIX/BNIP3的上下游調(diào)控關系及交互作用進行了機制性探釋，但近期，以癌癥惡病質(zhì)、運動和收縮活動為實驗模型，以細胞自噬和線粒體自噬為主要研究視角的實驗證據(jù)似乎并不支持TFEB與NIX/BNIP3之間存在交互抑制作用的研究論斷。例如，Aversa等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，癌癥惡病質(zhì)患者骨骼肌Beclin1、LC3B-II、P62和Parkin等自噬蛋白表達均顯著較高，但線粒體自噬蛋白BNIP3和NIX/BNIP3L，以及TFEB核蛋白含量僅呈微弱增高的同步變化趨勢，研究認為，溶酶體降解功能下降可能是自噬體降解機制障礙、線粒體自噬功能受損的重要原因。Smiles等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，同期進行抗阻和耐力運動后攝入酒精可誘導骨骼肌細胞凋亡，降低肌肉蛋白質(zhì)合成；但蛋白質(zhì)攝入則可增加骨骼肌p53、TFEB和PGC-1α等轉(zhuǎn)錄因子核蛋白含量，并上調(diào)線粒體生物發(fā)生標志物TFAM、SCO2和NRF1 mRNA表達，以及COX-IV、ATPAF1和VDAC1蛋白表達，促進BNIP3 mRNA和蛋白表達，進而誘導線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬，改善線粒體質(zhì)量控制，維持骨骼肌代謝功能穩(wěn)態(tài)。Kwon等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，8周抗阻訓練在激活骨骼肌Akt/mTOR/p70S6K信號通路，促進肌肉蛋白質(zhì)合成，使骨骼肌肥大的同時，還可下調(diào)骨骼肌p-AMPK Thr172、LC3-II和Cathepsin L蛋白表達，增加P62蛋白表達，但并不影響TFEB、LAMP2和BNIP3蛋白表達，致使細胞自噬和線粒體自噬保持基礎活性，進而抑制肌肉蛋白質(zhì)降解，維持骨骼肌質(zhì)量及功能。Jang等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，6周有氧耐力訓練可增強PD小鼠大腦黑質(zhì)LC3-II、P62、Beclin1、BNIP3、LAMP2、TFEB和Cathepsin L等自噬溶酶體蛋白表達，促進溶酶體合成、細胞自噬和線粒體自噬，穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)，改善PD相關病理癥狀。Cart‐er等（2018a）研究發(fā)現(xiàn)，衰老可顯著上調(diào)骨骼肌TFEB及其下游溶酶體標志物LAMP2、Cathepsin D等蛋白表達，并使LAMP1蛋白表達呈微弱升高趨勢，NIX/BNIP3介導的線粒體自噬活性呈顯著增強態(tài)勢；而慢性收縮活動/慢性運動卻可抑制衰老骨骼肌TFEB介導的溶酶體合成及自噬溶酶體機制，降低線粒體自噬能力，改善衰老骨骼肌質(zhì)量及器官整體功能?？芍M管以癌癥惡病質(zhì)、運動和收縮活動為研究模型，以細胞自噬和線粒體自噬為主要研究視角的多項實驗研究仍未明晰TFEB與NIX/BNIP3的具體上下游調(diào)控關系及交互作用機制，但至少已證實，TFEB與NIX/BNIP3通過運動介導的線粒體自噬對線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)具有同步變化效應或協(xié)同作用特性，并不存在交互抑制效用。

這說明，TFEB與NIX/BNIP3通過運動介導的線粒體自噬對線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)具有同步變化效應或協(xié)同作用特性。但TFEB與NIX/BNIP3具體上下游分子調(diào)控關系，及其在線粒體自噬調(diào)控、線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)中的作用仍不明確，有待進一步論證。

4 小結與展望

線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性離不開線粒體質(zhì)量控制，即線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂循環(huán)和線粒體自噬等動態(tài)協(xié)調(diào)機制過程。運動可介導TFEB的去磷酸化激活及靶向入核，并與受AMP/ATP/AMPK、Ca2+/CaMK、ROS/p38 MAPK、NAD+/NADH/SIRT1等信號通路正性控制的萬能轉(zhuǎn)錄共激活因子——PGC-1α協(xié)同作用，構建PGC-1α-TFEB正反饋共調(diào)控回路，隨后輔激活NRF1/2等核轉(zhuǎn)錄因子，進而激活一系列核基因編碼的線粒體蛋白基因序列，誘導線粒體生物發(fā)生，增加線粒體數(shù)量和體積，快速應答運動應激下不同部位對能量的緊急需求，且該機制在整個線粒體事件中可能占據(jù)極其重要的地位。線粒體融合分裂循環(huán)是繼線粒體生物發(fā)生后的又一起線粒體事件，是決定線粒體形態(tài)可塑性及網(wǎng)狀結構的重要因素。運動可介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體融合分裂循環(huán)的動態(tài)平衡，進而影響線粒體網(wǎng)絡的功能完整性，但目前研究尚未支持其對線粒體融合分裂循環(huán)的整體性影響。該分子事件尚知之甚少，具體調(diào)控機制需進一步探討。線粒體自噬是繼線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂循環(huán)后，維護線粒體質(zhì)量控制的又一重要內(nèi)源性代謝裝置。就PINK1/Parkin機制而言，運動不僅能介導PINK1/Parkin機制促進TFEB靶向入核，并構建PGC-1α-TFEB正反饋共調(diào)控回路，促進線粒體自噬；還能激活PINK1/Par‐kin/PARIS/PGC-1α信號通路，形成PGC-1α-TFEB共調(diào)控回路，誘導線粒體自噬。就NIX/BNIP3機制而言，運動可介導NIX/BNIP3與TFEB同步或協(xié)同作用，促進線粒體自噬。經(jīng)上述信號通路啟動的線粒體自噬，可特異性高效降解受損、衰老或非功能線粒體，進而維護線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)。這說明，運動可介導TFEB構建線粒體生物發(fā)生、線粒體融合分裂循環(huán)和線粒體自噬等動態(tài)協(xié)調(diào)過程的信號聯(lián)動機制，進而穩(wěn)定線粒體質(zhì)量控制，確保線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的功能完整性，防控慢性代謝疾病發(fā)生（圖3）。

圖3 運動/肌肉收縮刺激介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體質(zhì)量控制及線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的關鍵內(nèi)在機制Figure 3.Key Intrinsic Mechanism of Exercise/Muscle Contractile Activity-mediated TFEB in Regulating Mitochondrial Quality Control and Mitochondrial Homeostasis System

目前尚存在一些亟需進一步研究與探討的重要問題：1）AMPK與SIRT1均是運動介導線粒體質(zhì)量控制的關鍵信號分子。據(jù)報道，AMPK可通過mTORC1依賴或非依賴兩種路徑激活TFEB及其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制（Diogo et al.，2018；Fernandez-Mosquera et al.，2017；Kim et al.，2017a），SIRT1亦可直接去乙?；せ頣FEB及其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，進而改善溶酶體活性及功能（Bao et al，2016）。據(jù)此，AMPK-SIRT1信號軸可否與TFEB-PGC-1α共調(diào)控回路構成信號偶聯(lián)機制，甚至產(chǎn)生信號級聯(lián)放大效應，進而在運動介導線粒體質(zhì)量控制中發(fā)揮重要作用亟需明晰；2）TFEB與線粒體融合分裂關鍵蛋白的具體交互作用及調(diào)控關系目前仍未完全明晰，其可否在運動介導的線粒體融合分裂循環(huán)中發(fā)揮重要作用尚需進一步探討；3）盡管已有研究認為，PINK1/Parkin可作為TFEB上游的關鍵信號機制，對線粒體自噬進行特異性控制，但其具體調(diào)控機制卻知之甚少?；赑INK1具有線粒體絲/蘇氨酸蛋白激酶的特性，推斷，PINK1或許能直接磷酸化激活TFEB，或通過引發(fā)一連串瀑布式的激酶鏈（kinase cascade），進而間接激活并促進其靶向入核，但這尚需強有力的實驗論證；4）當前研究僅證實，TFEB與NIX/BNIP3在運動介導線粒體自噬調(diào)控中具有同步變化效應或協(xié)同作用特性。但二者在運動介導線粒體自噬及線粒體質(zhì)量控制中的具體上下游分子調(diào)控關系并不明確，有待進一步實驗論證；5）FUN14結構域蛋白（FUN14 domain containing 1，F(xiàn)UNDC1）是近期發(fā)現(xiàn)的新型線粒體自噬受體蛋白，在運動介導線粒體自噬調(diào)控中具有重要作用（Fu et al.，2018）。但FUNDC1與TFEB是否存在具體交互作用及精準上下游分子調(diào)控關系，甚至建立信號聯(lián)動機制，進而在運動介導線粒體自噬及線粒體質(zhì)量控制中發(fā)揮關鍵作用亦未探明?？傊?，未來以運動介導TFEB調(diào)節(jié)線粒體質(zhì)量控制為關鍵靶點的系列研究，將會進一步豐富與完善線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控系統(tǒng)的分子信號理論，進而為運動防控慢性代謝疾病提供重要理論參考依據(jù)。