Bcl-2蛋白家族与肌肉运动

■文/王一蓉

Bcl-2蛋白家族与肌肉运动

■文/王一蓉

摘要Bcl-2蛋白家族根据其在细胞凋亡中的作用，分为抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。在骨骼肌细胞和心肌细胞内，Bcl-2家族成员之间形成二聚体，调节细胞是否进入凋亡程序。不同强度的运动对骨骼肌、心肌和淋巴细胞凋亡的影响不尽相同。

关键词Bcl-2家族蛋白运动细胞凋亡

细胞凋亡是细胞的程序性死亡，需要启动细胞内的特殊基因，转录及合成特殊的蛋白质，这些特殊基因产物主要包括Bcl-2蛋白家族、Caspase家族成员、IGF家族成员、具有抑癌功能的“死亡基因”Fas-FasL系统等。其中，Bcl-2家族成员是在细胞凋亡过程中起重要作用的一类蛋白质，也是目前运动与细胞凋亡研究中研究最多的蛋白质。

一、Bcl-2蛋白家族简介

Bcl-2即B细胞淋巴瘤基因-2（Bcelllymphomagene-2）的缩写，最早由Tsujimoto（1985年）从伴有14、18染色体易位的淋巴瘤细胞中发现。Bcl-2是目前发现的与凋亡关系密切的原癌基因之一，能够编码Bcl-2（26KD）和Bcl-2（22KD）两种蛋白质，是膜的整合蛋白，主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质网中。Bcl-2的功能相当于线虫中的ced-9，保护细胞，使之不进入凋亡程序。根据Bcl-2蛋白家族在细胞凋亡中的作用，分为抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白。已在哺乳动物发现的抑凋亡蛋白有A1、Bcl-2、Bcl-w、Bcl-xL、Boo、Mcl-1、NR-13 等7种；在细菌中发现的有BHRF-1、E1B19K、Ks-Bcl-2、LMW5-HL、ORF16等5种，Ced-9是在线虫中发现的。已在哺乳动物发现的促凋亡蛋白有Bad、Bak、Bax、Bcl-rambo、Bcl-xS、Bid、Bik、Bim、Blk、BNIP3、Bok、Hrk、Nip3等13种，线虫中发现Egl-1。

二、运动与骨骼肌细胞Bcl-2蛋白家族

骨骼肌细胞凋亡与一般的细胞凋亡形态学和生物化学特征相似。未经训练的大鼠，一夜轮形笼自发跑步后，骨骼肌细胞凋亡显著高于有训练组，肌纤维Bcl-2含量减少，提示运动导致骨骼肌细胞Bcl-2含量下降，抑凋亡基因的保护作用减少，骨骼肌细胞凋亡加速。运动量和运动强度是影响骨骼肌细胞凋亡程度的因素。运动疲劳的大鼠，肌细胞Ca2+增加，凋亡的肌细胞增多。每天60min游泳训练的大鼠，连续3d后，骨骼肌线粒体DNA增加57%，7天后，骨骼肌线粒体DNA增加42%，12d后，骨骼肌线粒体DNA不再增加，但注射氧化型谷胱甘肽并游泳12d的大鼠，骨骼肌线粒体DNA仍增加26%。说明小强度的有氧运动改善细胞内的氧化平衡，可以增加骨骼肌线粒体DNA的合成，这可能是有氧运动提高机体耐力的机制之一。大鼠腓肠肌缺血再灌注4小时后即有散在的肌细胞阳性表达Bax，预示凋亡的肌细胞出现，24h后Bax阳性表达的肌细胞最多，48h后转为正常。

细胞凋亡参与延迟性肌肉酸痛，与肌细胞中泛肽含量有关。泛肽是一含76个氨基酸的多肽，控制与细胞凋亡相关的重要蛋白P53等的合成与分解。正常骨骼肌细胞泛肽含量较低，运动后可高出2倍。延迟性肌肉酸痛是一可以逆转的过程，而细胞凋亡不可逆转，提示剧烈的肌肉延迟性酸痛可诱导细胞凋亡。骨骼肌细胞中，Ca2+也可增加诱导细胞凋亡。

三、运动与心肌细胞Bcl-2蛋白家族

金其贯等的研究表明，运动是引起心肌细胞凋亡的重要因素。大鼠不运动组的心肌组织未见凋亡细胞，每天1h运动组12.5%的心肌组织出现凋亡细胞，过度运动组66.7%的大鼠心肌组织出现细胞凋亡。对照组、1h运动组和过度运动组Bcl-2均表达，而过度运动组Bcl-2的表达显著低于1h运动组，几乎与对照组相等。Bcl-2的低表达和细胞凋亡的高出现，提示长期不运动和长期过度运动，对心脏的影响都将是负面的。而长期过度运动，心肌组织细胞凋亡增加，可能是早期运动性心肌损伤的机制之一。

牵张心肌细胞可激活P 53，从而引起Bcl-2/Bax比率下降，导致细胞凋亡。运动中，心腔血液充盈增加，心输出量加大，心肌细胞受到的牵张加剧，心肌组织相对平时缺血、缺氧。有研究表明，心肌组织短暂的缺血、缺氧不引起细胞凋亡，而运动后的恢复期，血、氧供应充足，却引起细胞凋亡。杨胜利等观察到，体外培养的心肌细胞缺氧/复氧后，部分心肌细胞凋亡；缺氧24h以后复氧，心肌细胞凋亡增加。曾志勇等对猫心肌细胞凋亡的研究表明，心肌无论怎样预处理，缺血60min后再灌注90min，均有凋亡发生，而在此之前只检测到坏死。

四、运动与淋巴细胞Bcl-2蛋白家族

淋巴组织和淋巴细胞是研究细胞凋亡的传统材料。力竭运动和中等强度运动后的大鼠胸腺细胞均出现凋亡，但Hoffman-Goetz观察到大强度运动后2h的雌性大鼠，胸腺细胞凋亡的百分比值比轻微运动大鼠的低。提示大鼠胸腺细胞凋亡可能与运动强度有关，且主要发生在运动后即刻或者更短一段时间。强度愈大，凋亡的细胞愈多愈快；时间稍长，要凋亡的细胞已经凋亡，而健康细胞的凋亡尚未发生，因而大强度运动后的大鼠胸腺细胞数量减少。

运动后单核细胞和中性粒细胞数量增加，噬酸性粒细胞、噬碱性粒细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞数

量不变，自然杀伤细胞（NK）减少。对淋巴细胞用TUNEL法染色，并用流式细胞仪计量，竭力运动后即刻淋巴细胞有63%出现细胞凋亡，运动后24h有86.2%出现凋亡。运动还引起血淋巴细胞Ca2+增加。青年男子肌肉离心运动后，淋巴细胞和单核细胞活性呈下降趋势。85%最大吸氧量跑30min，淋巴细胞的自发性损害与运动前比较,有轻微的染色体损伤。对10名女足运动员训练前后血细胞凋亡的调查表明，训练后血细胞凋亡率提高22%。Bcl-2基因蛋白表达由训练前的9.9260上升到10.4320。

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（作者单位：湖南体育职业学院社会体育系）