運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的人體骨骼肌機(jī)械和代謝應(yīng)激對(duì)血管生成因子的刺激調(diào)節(jié)

時(shí)間：2022/4/7閱讀：445

在生物學(xué)中，興奮是指一個(gè)生物系統(tǒng)暴露于一個(gè)破壞穩(wěn)態(tài)的應(yīng)激源而產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)以重新建立穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)是一種有效的興奮因素，因?yàn)樗梢酝ㄟ^肌肉活動(dòng)期間細(xì)胞水平上發(fā)生的大量生理擾動(dòng)引發(fā)顯著的適應(yīng)性反應(yīng)。

血管生成，定義為從現(xiàn)有的毛細(xì)血管中生成新毛細(xì)血管的過程，是最常見的骨骼肌運(yùn)動(dòng)刺激反應(yīng)之一。骨骼肌毛細(xì)血管生長(zhǎng)由許多具有促血管生成或抗血管生成作用的血管生成因子協(xié)調(diào)，其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）被認(rèn)為是主要的促血管生成化合物。然而，尚不清楚這種興奮反應(yīng)的幅度是否取決于運(yùn)動(dòng)刺激的強(qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間。

肌肉活動(dòng)誘導(dǎo)的血管生成因子的分泌和表達(dá)受到機(jī)械信號(hào)（包括剪切應(yīng)力和機(jī)械拉伸）以及化學(xué)信號(hào)（包括缺氧和代謝應(yīng)激）的調(diào)節(jié)。不同的是，由肌肉拉伸和/或超負(fù)荷引起的機(jī)械應(yīng)力通過激活基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）來刺激血管生成的萌芽形式。

總之，運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生的肌肉機(jī)械和生化變化促進(jìn)了血管生成的級(jí)聯(lián)協(xié)調(diào)事件，最終導(dǎo)致毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，以保持心肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。有研究表明，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的血管生成能力似乎低于中等強(qiáng)度的連續(xù)運(yùn)動(dòng)回合，這意味著運(yùn)動(dòng)量比強(qiáng)度的作用更為突出。盡管高運(yùn)動(dòng)量比高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)提供更大的血管生成刺激，但尚不清楚運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械/代謝壓力的程度是否在補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)量顯著減少方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

因此，探索以不同強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量為特征的運(yùn)動(dòng)刺激的血管生成分子反應(yīng)，并誘導(dǎo)不同程度的機(jī)械/代謝應(yīng)激，可以為運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨骼肌毛細(xì)血管生長(zhǎng)的機(jī)制提供新的見解。目前，已經(jīng)使用不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硌芯咳祟惣∪庋苌傻臋C(jī)制基礎(chǔ)，包括被動(dòng)肢體運(yùn)動(dòng)，它增加剪切應(yīng)力和機(jī)械拉伸而不增加代謝需求，以及限制血流的運(yùn)動(dòng)，這加劇代謝壓力，同時(shí)減弱剪切應(yīng)力。

然而，考慮到機(jī)械信號(hào)和代謝信號(hào)在調(diào)節(jié)生理血管生成中的相互作用，丹麥哥本哈根大學(xué)理學(xué)院營(yíng)養(yǎng)、運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)學(xué)系課題組的一項(xiàng)研究利用綜合運(yùn)動(dòng)方法在不同程度和不同持續(xù)時(shí)間，協(xié)同作用于各種刺激因子（即剪切應(yīng)力、機(jī)械拉伸和代謝應(yīng)激），作為肌肉毛細(xì)血管生長(zhǎng)的觸發(fā)器。我們假設(shè)，對(duì)于給定的工作量，運(yùn)動(dòng)刺激引起更深刻的機(jī)械/代謝干擾，將促進(jìn)更大的血管生成分子反應(yīng)，這是由血管生成因子的基因和蛋白表達(dá)決定的。

骨骼肌毛細(xì)血管生長(zhǎng)是由對(duì)機(jī)械和代謝信號(hào)敏感的血管生成因子協(xié)調(diào)的。在這項(xiàng)研究中，采用了一種綜合運(yùn)動(dòng)模型，在不同程度和不同持續(xù)時(shí)間上協(xié)同靶向，促進(jìn)血管生成的肌肉活動(dòng)的機(jī)械和代謝成分。

研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生的肌細(xì)胞擾動(dòng)的幅度決定了血管生成分子信號(hào)的幅度，這意味著運(yùn)動(dòng)相關(guān)的肌肉活動(dòng)以刺激特異性方式調(diào)節(jié)血管生成因子的基因表達(dá)。

參考文獻(xiàn)：Fiorenza M, Gliemann L, Brandt N, Bangsbo J. Hormetic modulation of angiogenic factors by exercise-induced mechanical and metabolic stress in human skeletal muscle. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2020 Oct 1;319(4):H824-H834. doi: 10.1152/ajpheart.00432.2020. Epub 2020 Aug 21. PMID: 32822216.

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