骨骼肌肥大的核糖体生物发生机制及其运动适应(3)

核糖体生物发生是细胞内非常耗能的生物过程。研究发现AMPK是将能量平衡与rDNA转录联系起来的重要因素。AMPK不仅可以通过其在雷帕霉素靶蛋白C1和翻译起始水平的调控来干扰核糖体的生物发生，而且还与转录起始前复合物成分相互作用来调控核糖体生物发生[4]。另外AMPK可以直接磷酸化转录起始因子ⅠA并使其与选择性因子1缔合，从而对核糖体RNA的合成速率产生负面影响。

2.4 单次运动对骨骼肌肥大核糖体生物合成机制的影响虽然啮齿类动物的研究表明骨骼肌肥大与核糖体生物发生之间存在明确的关系，但直到最近才有研究阐明抗阻运动会诱导核糖体生物发生及其在促进骨骼肌肥大方面的潜在作用。

协同消融模型研究表明，作为对肌肉超负荷的反应，核糖体的生物合成迅速增加，导致翻译能力增强，并随后导致骨骼肌肥大[11，15，35-36]。有研究通过一个改良的协同肌切除模型诱导骨骼肌肥大，通过不同程度地切除协同肌使趾肌接受不同的负荷，结果表明，机械过载导致翻译能力的标志物显著增加。核糖体RNA和总RNA的增加是由于肌核rDNA转录的强劲增加[36]。在增效剂消融之后，一种协调的反应导致在rDNA启动子上形成转录起始前复合物，并增加47S pre-rRNA水平，这一初始反应之后是成熟核糖体RNA的积累，并最终增加肌肉质量[11]。表明超负荷诱导骨骼肌肥大过程中核糖体生物发生增加可能与肌肉所受负荷强度有关[15]。尽管不同的实验室在啮齿动物的研究中对核糖体的生物发生和骨骼肌肥大的研究结果是一致的，但是与啮齿动物的超负荷模型相比，人类的抗阻训练的生长速度较小，需要更长的时间才能观察到显著的肥大，是否涉及肌肉核糖体的生物发生和翻译能力的变化？还有待于进一步研究。

最近的几项研究表明，单次的抗阻运动就可以对骨骼肌核糖体生物发生产生影响[10，13，17，37-40]。NARDER等[13]研究发现，单次抗阻运动可以诱导参与骨骼肌肥大核糖体蛋白的表达，单次抗阻运动诱导c-myc和ATF3分别增加52倍和155倍(P＜ 0.001)，核糖体转录率(47S pre-rRNA)增加2.2倍(P＜ 0.05)。STEC等[10]对42例老年人进行一组下肢力量训练后的股外侧肌肌肉活检发现，肌管肥大，核糖体RNA含量增加，c-Myc蛋白水平表达上调。FYFE等[37]发现，单次阻力运动后47 s pre-rRNA表达的增加，转录起始因子ⅠA、上游结合因子的表达也出现了上调。这些研究表明，单次抗阻运动后47S pre-rRNA的表达一般在运动后4 h开始显著升高，这种趋势会持续到24 h，甚至48 h[13，17，38]。而在较早时间点(运动后的1，2，3 h)的47s pre-rRNA水平并没有发生明显的改变。虽然在这些较早的时间点47S pre-rRNA的表达没有增加，但例如ERK依赖位点的转录起始因子ⅠA磷酸化增加等关键信号分子的激活，表明在单次抗阻运动之后，RNA聚合酶Ⅰ调节因子被启动以促进转录起始前复合物的形成和随后的rDNA转录[39-40]。上述研究证明说明，核糖体生物发生可能是调节抗阻训练诱导骨骼肌肥大的一个重要因素。

2.5 长期运动对骨骼肌肥大核糖体生物合成机制的影响长期的抗阻训练可以引起骨骼肌的肥大，但是长期抗阻训练对骨骼肌核糖体生物的影响最近才得到一些研究的证实。虽然单次阻力练习增加了47S pre-rRNA水平，但似乎不足以显著增加成熟核糖体RNA的丰度[38，41]。由于核糖体RNA是任何细胞中含量最丰富的RNA，只有通过长期抗阻运动才有可能检测到核糖体RNA的积累和总RNA/mg组织的增加。研究证实，长期的抗阻训练会增加成熟核糖体RNA的丰度，导致总RNA的浓度增加[10，18，39，41]，而且这些翻译能力的变化与骨骼肌肥大反应的程度有关[38，42-43]，与之前啮齿动物肥大模型的研究结果一致[15]。肌肉的总RNA含量已被证明与体外蛋白质合成速率相关[44]。此外，有研究发现，在骨骼肌肌肉肥大程度方面，对抗阻训练的高反应者往往在翻译能力的标记物上表现出最大的变化[10，40，45]。从机制上讲，导致骨骼肌肥大的翻译能力增加应该主要是由静息时肌肉蛋白质合成增加所介导的。蛋白质合成基础速率的变化最近被证明与肌肉肥大的程度显著相关[42]。虽然蛋白质合成基础速率的变化幅度相对较小，但考虑到其发生的时间持续较长，它对生长的影响可能比翻译效率的相对短暂增加作用更大。RNA合成与蛋白质合成速率的长期变化相关[45-46]，这表明长期提高蛋白质合成速率的中心机制是由核糖体生物发生导致的翻译能力变化来介导的。最近的几项研究一致地表明，在长期抗阻训练周期结束后的几天内还可以观察到静息状态下肌肉蛋白质合成率的增加[43，47-51]。REIDY等[43]最近进行了一项为期3个月的人体抗阻训练研究，结果表明，长期抗阻训练使吸收后期蛋白质合成增加了20%以上。此外，3个月前和3个月后蛋白质合成的变化与肌肉大小的变化相关。总的来说，抗阻训练后核糖体RNA、总RNA、RNA合成和静息状态下蛋白质合成的变化，都与肌肉肥大存在相关。此外，由于受试者肌肉肥大程度似乎与抗阻训练后肌肉核糖体质量、翻译能力和静息蛋白质合成的能力的增加有关，表明核糖体生物发生可能是调节抗阻训练诱导的骨骼肌肌肉肥大的关键分子机制。

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