不同类型运动对心力衰竭性肌萎缩的影响①

时光龙（武汉体育学院 湖北武汉 430079）

不同类型运动对心力衰竭性肌萎缩的影响①

时光龙
（武汉体育学院 湖北武汉 430079）

心力衰竭是多种形式的心血管疾病病理恶化的最终结果，有较高的发病率和死亡率，心力衰竭会诱导心肌细胞凋亡，心肌肥厚及钙化程度增加及脂质沉积，引起机体心肌泵血功能减弱及衰退，最终引起心脏悸动和停止，导致死亡。肌萎缩是骨骼肌对各种内在和外在刺激引起的适应反应，其伴随着骨骼肌质量和力量的逐步丢失。

心力衰竭 肌萎缩 体育运动

1　研究意义

心力衰竭会导致骨骼肌质量和力量的丢失，对心力衰竭患者的骨外侧肌进行肌肉活检后发现其中与肌肉蛋白质降解相关的泛素连接酶MuRF1蛋白的表达水平显著高于正常人群，表明心力衰竭会加剧骨骼肌的分解代谢活动，诱导其发生肌萎缩，以上证据表明心力衰竭会对机体的心肌和骨骼肌产生双重消极影响。尽管认识到心力衰竭可诱导肌萎缩，但其内部相关机制仍不完全清楚；运动会对心力衰竭个体的心肌和骨骼肌产生双靶点效应，会通过多重作用机制对心肌的形态、功能，骨骼肌的合成/分解内稳态以及其中的线粒体的呼吸功能产生效应，最终对心力衰竭患者全身性的生理活动包括神经内分泌活动、心肌和骨骼肌代谢活动等产生有益的影响。不同类型的运动可以对机体产生不同的影响结果：耐力运动直接增强其心肺功能而抗阻运动诱导其骨骼肌肥大，拮抗肌萎缩，耐力运动主要是通过对心肌产生各种适应性影响，以增强心肺功能为主，但长期耐力训练会引起骨骼肌体积的减小，有研究表明，这可能是蛋白质合成路径Akt-mTOR信号通路受到抑制的结果，即长期耐力训练似乎对心肌有利但并不能促进骨骼肌的肥大；抗阻训练是促使骨骼肌肥大的有效手段之一，这是通过促使骨骼肌蛋白质合成路径Akt-mTOR的激活并抑制骨骼肌蛋白质的分解来实现的，但抗阻训练对心肌的影响作用目前仍存在较多的争议，对于心力衰竭患者抗阻运动对其心肌功能作用也未见系统的评估，目前大多数研究者仍认为，抗阻运动主要以诱导骨骼肌的肥大效应为主而对心肌的影响作用不大。以上证据表明，对于心力衰竭患者，不同类型运动（耐力运动和抗阻运动）似乎是一个矛盾统一体：增强其心肺功能和促进骨骼肌肥大，但以上两种效应哪一种对心力衰竭患者的机体健康更为有利，目前未见相关研究对此作出系统评估。

2　国内外研究现状及发展动态分析

肌萎缩是骨骼肌对各种内在和外在刺激引起的适应反应，其伴随着骨骼肌质量和力量的逐步丢失。肌萎缩发生的根本原因是肌肉蛋白质合成/分解内稳态的失衡，当肌肉的合成代谢大于分解代谢状况，会出现骨骼肌的肥大表型；反之，则会出现肌萎缩表型。多种因素会诱导骨骼肌发生肌萎缩，在这些诱导因素中又存在多种生理病征会诱导病理相关性肌萎缩，如心力衰竭、肾衰竭、糖尿病、癌症等。心力衰竭是多种形式的心血管疾病病理恶化的最终结果，有较高的发病率和死亡率，心力衰竭会导致骨骼肌质量和力量的丢失，诱导其发生肌萎缩，对心力衰竭患者的骨外侧肌进行肌肉活检后发现其中与肌肉蛋白质降解相关的泛素连接酶MuRF1蛋白的表达水平显著高于正常人群，表明心力衰竭会加剧骨骼肌的分解代谢活动，尽管认识到心力衰竭可诱导肌萎缩，但其内部相关机制仍不完全清楚；此外，心力衰竭可使骨骼肌呈现出运动耐受力的缺失，以前研究认为心力衰竭诱导肌萎缩是由于心肌泵血功能障碍导致运动的骨骼肌的能量供应及氧供应障碍引起的，毕竟心力衰竭患者在最大及次最大运动锻炼时工作肌确实发生了供氧不足并限制了机体的运动能力，但值得注意的是，当改善心力衰竭患者的供氧状况后其骨骼肌锻炼耐受力及疲劳抵抗并未得到改善，表明心力衰竭可能诱导骨骼肌内在的生理结构发生了变化。心力衰竭诱导肌萎缩的根本原因是骨骼肌合成/分解内稳态的失衡，具本说来，即是通过多重相关机制抑制骨骼肌蛋白质的合成代谢并增加其分解代谢。心力衰竭会引起骨骼肌局部IGF-Ⅰ的自分泌表达降低，尽管此时血清IGF-Ⅰ的含量处于正常水平，IGF-Ⅰ的自分泌表达降低会抑制其下游蛋白质的合成代谢信号通路Akt/ mTOR和Akt/GSK3β/eIF2B的活动，使蛋白质的合成量减少。心力衰竭会通过多种机制使肌肉蛋白质的分解代谢活动加强，促进骨骼肌纤维发生降解，事实上，多种类型的肌萎缩涉及到骨骼肌细胞肌丝蛋白质、细胞器以及细胞质的降解丢失，其中以半胱天冬酶3、泛素蛋白酶体自噬途径的作用最为重要：半胱天冬酶3对于骨骼肌的降解至关重要，其可对肌丝蛋白质进行第一步的分解整合，起到“粗加工”的作用，然后将分解产物如单体肌动蛋白、肌球蛋白等传递给泛素蛋白酶体进行下一步分解；泛素蛋白酶体对肌丝蛋白质的降解涉及到多种泛素连接酶基因的表达，其中骨骼肌萎缩中特异性表达的两种泛素连接酶是Atrogin1和MuRF1，有研究证明，在肌萎缩发生的早期，其已在骨骼肌中高度表达，因此可作为肌萎缩的特异性生物标志物，心力衰竭可诱导多种泛素连接酶基因的表达，激活泛素蛋白酶体的活动，从而加剧肌丝蛋白质的降解丢失；自噬是哺乳动物机体内特有的一种生理存在程序，其涉及到细胞体积的控制、细胞的增殖和分化以及细胞内能量内稳态等生理调控过程，自噬途径也涉及到肌萎缩的发生，萎缩的骨骼肌采用蛋白酶体抑制剂处理后并未完全遏止肌萎缩诱导的蛋白质丢失，同时发现溶酶体介导的肌细胞自噬活动显著增强，表明自噬途径是和泛素蛋白酶体一样有效的肌纤维降解丢失的介导者。有研究表明，心力衰竭可诱导小鼠跖肌自噬途径的加强，引起其肌肉蛋白质分解代谢活动加强，诱导肌丝蛋白质的减少及肌力的下降，表明自噬途径确实参与了心力衰竭对骨骼肌萎缩的诱导过程。心力衰竭诱导的肌萎缩具有一些相对于其他类型肌萎缩显著不同的特点，衰老性、恶病质性肌萎缩主要导致的Ⅱ型肌纤维收缩蛋白质的的丢失，导致快、慢肌的比值降低，但心力衰竭则可诱导骨骼肌Ⅰ型和ⅡA型肌纤维向ⅡX型肌纤维的转化。此外，心力衰竭会通过引起半胱天冬酶系列的表达来诱导骨骼肌细胞的凋亡，LM Schwartz指出，多种类型的肌萎缩均伴随着骨骼肌细胞的程序性死亡。肌萎缩可引起骨骼肌质量的减少及力量的下降，有研究表明，骨骼肌力量的丢失主要是由肌丝蛋白质的降解引起的，而运动耐力的丢失则主要是由线粒体的降解丢失引起的；抗阻运动可增强骨骼肌蛋白质合成信号通路Akt/mTOR和Akt/GSK3β/ eIF2B的活动，故而可诱导蛋白质的合成，这似乎是对抗肌萎缩力量丢失的有效手段，耐力运动则可以通过增加PGC-1蛋白的合成，进而激活核呼吸因子NRFs和雌激素受体关联受体ERRα诱导线粒体的生物合成，同时运动也可调控骨骼肌蛋白质的分解代谢。

［1］Lloyd AC.The regulation of cell size［J］.Cell，2013，154（6）：1194-1205.

［2］Schwartz LM.Atrophy and programmed cell death of skeletal muscle［J］.Cell Death Differ，2008，15（7）：1163-1169.

［3］Schulze PC，Spte U.Insulin-like growth factor-1 and muscle wasting in chronic heart failure［J］.Int J Biochem Cell Biol，2005（10）：2023-2035.

G80-32

A

2095-2813（2016）03（b）-0037-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2016.08.037

时光龙（1992，—），男，汉，安徽霍邱县人，在读研究生，研究方向：体育教育训练学。