运动与骨骼肌研究热点
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• (1) Via receptor binding and cellular signals, cytokines and other growth factors are sensed and activate a network of signal transduction pathways that result (2) in the nuclear translocation or activation of transcription factors.
运动与骨骼肌研究热点
武汉体育学院健康科学学院 孟思进博士、教授
精品课件
内容提要
• 1. 身体锻炼与运动训练 • 2. 纤维类型多样性与对运动的适应 • 3. 运动性肌肉肥大 • 4. 运动的代谢适应 • 5. 运动性新血管生成 • 6. 动作电位传导结构、肌浆网和其它系统的适应 • 7. 运动与活性氧和活性氮的生成（RONS） • 8. 运动与骨骼肌细胞损伤 • 9. 参与运动适应的主要通路和同时训练效应现象 • 10. 肌肉-机体信号，激素，衰老
• IIb型纤维在啮齿动物肌肉内是糖酵解能力最强、 收缩速度最快的（白色、快缩糖酵解纤维）；在 人体内，MHC IIb没有表达。
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• 长期位相性高频电刺激，类似于快运动单位放电， 能诱导慢纤维向快纤维转换，而长期紧张性低频 电刺激，类似于慢运动单位放电，会导致快纤维 向慢纤维转换，但是正如Schiaffino等所指出的， 这种纤维类型转换的变化受到肌肉和纤维类型内 在差别所限制。
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骨骼 肌肥 大的 信号 转导 与基 因调 节的 主要 事件
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• Overview of the main events during signal transduction and gene regulation leading to muscle hypertrophy.
• 概括导致肌肉肥大的信号转导和基因调节中主 要事件。
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• I型慢缩肌肉适用于持续活动，具有抗疲劳性，利 用有氧代谢供能；它们含有丰富线粒体和毛细血 管，因此呈现红色。
• IIa型纤维也含有丰富的线粒体和毛细血管，也呈 红色；它们可染色琥珀酸脱氢酶（SDH），也富含 糖酵解酶，所以也称为快缩氧化、酵解型纤维， 构成快、抗疲劳单位。
• IIx型（也称为IId）纤维以更强的糖酵解代谢为 特征；在大鼠骨骼肌内IIx型纤维可染色SDH，收 缩速度介于IIa 和 IIb型之间，而在人体内，其 SDH染色是最弱的，因为它们更依赖于糖酵解供能； 因此在人体内，IIx型纤维是收缩最快的最易疲劳 的。
• 另一方面，肌肉力量是指肌肉克服阻力的能力。 肌肉力量是通过增加肌肉负荷而不是增加重复运 动的数量而增长的，经常会出现肌纤维肥大。肌 肉力量更多依赖于糖酵解供能，以致于抗阻训练 只会略微提高有氧能力和心血管机能。
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2. 肌纤维类型多样性与运动适应
Fiber type diversity and adaptation to exercise
• 因此慢肌能在I↔IIa↔IIx范围内适应，而快肌适 应范围是IIb↔IIx↔IIa。这等于是说，力量训练 有利于肌肉内慢纤维向快纤维转换，而耐力训练 有利于快纤维向慢纤维转换，但是这种适应通常 在定量上要低于长期电刺激的作用。
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纤维类型特异性MHC表达的分子控制
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• 世界级马拉松运动员和超耐力运动员表达 的MHC有80-90%是慢型MHC I，而优秀短跑 运动员和举重运动员肌肉内IIa/IIx纤维占 大多数。
• 哺乳动物的骨骼肌由多种纤维类型构成，具有不 同结构和机能特性。按照收缩速度升高和对有氧 代谢依赖性升高、有利于糖酵解代谢的顺序进行 分类，骨骼肌纤维有4种类型，是按其表达的肌球 蛋白重链异构体（MHC）命名的。
• 肌肉是由含有单个或杂合MHC成分的纤维类型混合 构成的。每块肌肉的纤维类型构成是在发育过程 中形成的，但可维持到成年或者由于神经活动和 甲状腺激素的作用而向不同类型转换。
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前言
• 骨骼肌结构和机能非常容易适应环境变化和不同 刺激，包括收缩活动（活动不足、耐力运动、去 神经支配、电刺激），外加负荷（抗阻运动、去 负荷、失重），其它环境因素如热、低氧、营养、 生长因子和炎症因子。
• 介绍身体锻炼对骨骼肌塑造的作用，讨论骨骼肌 质量和机能对不同体力活动需要的适应变化，以 及骨骼肌收缩活动引起的健康利益。重点探讨运 动引起骨骼肌适应的分子通路和基因调节。
• 虽然这种MHC基因表达方式主要归因于运动 员的遗传先决条件，但是普遍认为训练的 专门性也起着重要作用。
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3. 运动性肌肉肥大
Exercise-induced muscle hypertrophy
• 运动性肌肉肥大多见于抗阻训练。递增高 抗阻运动导致肌纤维肥大，是通过两条相 互独立的机制，诱导卫星细胞活化和募集 以及增强肌肉蛋白质合成。
• （1）经受体结合和细百度文库信号，细胞因子和其 他生长因子被感受并激活信号转导通路网络， （2）引起转录因子核转移或者活化。
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(together with androgens and glucocorticoids via their soluble receptors) change the expression of the major muscle growth regulators IGF1/MGF and myostatin or other muscle genes including ribosomal RNA (rRNA). • 活化的核转录因子（与雄激素和糖皮质激素 及其可溶性受体一起）改变重要的肌肉生长 调节因子IGF-1/MGF和肌抑素或者其他包括核 糖体RNA（rRNA）在内的肌肉基因表达。 • Pathways that regulate translation or satellite cell function may also be activated by mechanisms other than IGF1/MGF or myostatin . • 调节翻译或卫星细胞机能的通路也可被IGF1/MGF或肌抑素之外的机制激活。
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信号整合为骨骼肌内基因表达变化
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1.体育锻炼与运动训练
Physical exercise and exercise
training
• 影响肌肉可塑性的运动锻炼通常分为两个大的类 型，增强肌肉耐力的一类和增强肌肉力量的一类。
• 肌肉耐力是指肌肉长时间从事低强度运动的能力， 与机体有氧能力有关，即心血管系统和呼吸系统 消耗和运输氧的效率。高重复、低负荷运动有利 于肌肉产生抗疲劳适应表型。
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武汉体育学院健康科学学院 孟思进博士、教授
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内容提要
• 1. 身体锻炼与运动训练 • 2. 纤维类型多样性与对运动的适应 • 3. 运动性肌肉肥大 • 4. 运动的代谢适应 • 5. 运动性新血管生成 • 6. 动作电位传导结构、肌浆网和其它系统的适应 • 7. 运动与活性氧和活性氮的生成（RONS） • 8. 运动与骨骼肌细胞损伤 • 9. 参与运动适应的主要通路和同时训练效应现象 • 10. 肌肉-机体信号，激素，衰老
• IIb型纤维在啮齿动物肌肉内是糖酵解能力最强、 收缩速度最快的（白色、快缩糖酵解纤维）；在 人体内，MHC IIb没有表达。
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• 长期位相性高频电刺激，类似于快运动单位放电， 能诱导慢纤维向快纤维转换，而长期紧张性低频 电刺激，类似于慢运动单位放电，会导致快纤维 向慢纤维转换，但是正如Schiaffino等所指出的， 这种纤维类型转换的变化受到肌肉和纤维类型内 在差别所限制。
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骨骼 肌肥 大的 信号 转导 与基 因调 节的 主要 事件
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• Overview of the main events during signal transduction and gene regulation leading to muscle hypertrophy.
• 概括导致肌肉肥大的信号转导和基因调节中主 要事件。
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• I型慢缩肌肉适用于持续活动，具有抗疲劳性，利 用有氧代谢供能；它们含有丰富线粒体和毛细血 管，因此呈现红色。
• IIa型纤维也含有丰富的线粒体和毛细血管，也呈 红色；它们可染色琥珀酸脱氢酶（SDH），也富含 糖酵解酶，所以也称为快缩氧化、酵解型纤维， 构成快、抗疲劳单位。
• IIx型（也称为IId）纤维以更强的糖酵解代谢为 特征；在大鼠骨骼肌内IIx型纤维可染色SDH，收 缩速度介于IIa 和 IIb型之间，而在人体内，其 SDH染色是最弱的，因为它们更依赖于糖酵解供能； 因此在人体内，IIx型纤维是收缩最快的最易疲劳 的。
• 另一方面，肌肉力量是指肌肉克服阻力的能力。 肌肉力量是通过增加肌肉负荷而不是增加重复运 动的数量而增长的，经常会出现肌纤维肥大。肌 肉力量更多依赖于糖酵解供能，以致于抗阻训练 只会略微提高有氧能力和心血管机能。
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2. 肌纤维类型多样性与运动适应
Fiber type diversity and adaptation to exercise
• 因此慢肌能在I↔IIa↔IIx范围内适应，而快肌适 应范围是IIb↔IIx↔IIa。这等于是说，力量训练 有利于肌肉内慢纤维向快纤维转换，而耐力训练 有利于快纤维向慢纤维转换，但是这种适应通常 在定量上要低于长期电刺激的作用。
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纤维类型特异性MHC表达的分子控制
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• 世界级马拉松运动员和超耐力运动员表达 的MHC有80-90%是慢型MHC I，而优秀短跑 运动员和举重运动员肌肉内IIa/IIx纤维占 大多数。
• 哺乳动物的骨骼肌由多种纤维类型构成，具有不 同结构和机能特性。按照收缩速度升高和对有氧 代谢依赖性升高、有利于糖酵解代谢的顺序进行 分类，骨骼肌纤维有4种类型，是按其表达的肌球 蛋白重链异构体（MHC）命名的。
• 肌肉是由含有单个或杂合MHC成分的纤维类型混合 构成的。每块肌肉的纤维类型构成是在发育过程 中形成的，但可维持到成年或者由于神经活动和 甲状腺激素的作用而向不同类型转换。
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前言
• 骨骼肌结构和机能非常容易适应环境变化和不同 刺激，包括收缩活动（活动不足、耐力运动、去 神经支配、电刺激），外加负荷（抗阻运动、去 负荷、失重），其它环境因素如热、低氧、营养、 生长因子和炎症因子。
• 介绍身体锻炼对骨骼肌塑造的作用，讨论骨骼肌 质量和机能对不同体力活动需要的适应变化，以 及骨骼肌收缩活动引起的健康利益。重点探讨运 动引起骨骼肌适应的分子通路和基因调节。
• 虽然这种MHC基因表达方式主要归因于运动 员的遗传先决条件，但是普遍认为训练的 专门性也起着重要作用。
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3. 运动性肌肉肥大
Exercise-induced muscle hypertrophy
• 运动性肌肉肥大多见于抗阻训练。递增高 抗阻运动导致肌纤维肥大，是通过两条相 互独立的机制，诱导卫星细胞活化和募集 以及增强肌肉蛋白质合成。
• （1）经受体结合和细百度文库信号，细胞因子和其 他生长因子被感受并激活信号转导通路网络， （2）引起转录因子核转移或者活化。
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(together with androgens and glucocorticoids via their soluble receptors) change the expression of the major muscle growth regulators IGF1/MGF and myostatin or other muscle genes including ribosomal RNA (rRNA). • 活化的核转录因子（与雄激素和糖皮质激素 及其可溶性受体一起）改变重要的肌肉生长 调节因子IGF-1/MGF和肌抑素或者其他包括核 糖体RNA（rRNA）在内的肌肉基因表达。 • Pathways that regulate translation or satellite cell function may also be activated by mechanisms other than IGF1/MGF or myostatin . • 调节翻译或卫星细胞机能的通路也可被IGF1/MGF或肌抑素之外的机制激活。
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信号整合为骨骼肌内基因表达变化
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1.体育锻炼与运动训练
Physical exercise and exercise
training
• 影响肌肉可塑性的运动锻炼通常分为两个大的类 型，增强肌肉耐力的一类和增强肌肉力量的一类。
• 肌肉耐力是指肌肉长时间从事低强度运动的能力， 与机体有氧能力有关，即心血管系统和呼吸系统 消耗和运输氧的效率。高重复、低负荷运动有利 于肌肉产生抗疲劳适应表型。