王 海



不同信号调节肌纤维类型转换的研究

王 海

（大连东软信息学院，辽宁 大连 116023）

通过文献综述法对不同信号调节肌纤维类型转换进行综述，结果表明：不同信号调节肌纤维类型转换作用机理是不同的；STIM1、FOXO1调节肌纤维类型转换，不具备导向性；而AIMP1、PGC-1α促进Ⅱ型向Ⅰ型肌纤维转换，具有导向性；但肌纤维类型转换机制尚未阐释清楚还有待进一步进行研究。

肌纤维类型；转换；骨骼肌；信号调节

１骨骼肌纤维类型的分类

随着科技的发展骨骼肌纤维类型分类也逐渐细化，早期根据肌肉颜色差别划分为红肌和白肌，根据组织化学ATP酶染色方法，将肌肉划分为Ⅰ型和Ⅱ型肌，根据骨骼肌代谢特点分为慢缩氧化型(SO)、快缩氧化糖酵解型(FOG)、快缩糖酵解型（FG）[1]。有人借助SDS-SPAGE方法把骨骼肌纤维类型划分为Ⅰa型、Ⅰb型、Ⅱa型、Ⅱb，Ⅱd/x。根据MHC（Myosin Heavy Chain，MHC）异型体进行划分即：胚胎Emb-MHC、新生Neo-MHC、心肌α/βMHC、Ⅰb/Ⅱb/Ⅱa/Ⅱx/Ⅱd –MHC、 眼外Eom-MHC、下颌/咀嚼m-MHC等肌纤维类型[2]。

2 不同信号调节肌纤维类型的转换作用

2.1 STIM1调节肌纤维类型的转换

钙离子分为游离钙和结合钙，而单纯的Ca2+只能与底物蛋白结合才能发挥其作用，依据Ca2+作用形式划分为：收缩型Ca2+、肥厚性Ca2+、Ca2+钙震荡、Ca2+火花、Ca2+漏等[3,4]。SOCE（store-operated Ca(2+) entry，SOCE）内的STIM1是内质网释放Ca2+传感器，控制RYR受体Ca2+发生构象，诱导Ca2+离子的浓度发生波动形成Ca2+火花，进而影响肌细胞膜通透性，激活了细胞内CaN/NFAT信号通路调控骨骼肌纤维类型转换[5]。Kiviluoto[6]研究表明ORAI蛋白介导T管系统SOCE内的STIM1表达调控静息的Ca2+，促进内质网与Ca2+结合，保持内环境中的Ca2+平衡和肌纤维类型之间平衡转换。Chen[5]等人利用双重免疫组化染色Ⅱ肌球蛋白（pSer19 MLC）和肌动蛋白，结果发现肌动/球蛋白的形成取决于STIM1介导的内流Ca2+数量，STIM1和 Ca2+协同调控细胞迁移以及肌动球蛋白重组。Phuong[7]研究表明STIM1上调介导Ca2+内流，使NFATc3表达增加，形成Ca2+-NFAT复合物参与调控肌源分化，促进了肌管的形成。综上所述STIM1主要通过Ca2+调节肌纤维类型，但调节不具备导向性。

2.2 Foxo1参与调控骨骼肌纤维类型

进些年来研究发现叉头型的转录因子Foxo(Forkhead boxO, Foxo)参与了肌细胞分化、肌纤维生长、肌纤维代谢以及调控肌纤维类型[8]。Lin[9]等人研究表明Foxo1转基因鼠没有发现Ⅰ型纤维向Ⅱ型纤维的转化，推测FoxO1可能没有参与调控肌纤维类型转换，然而却发现PGC-1表达显著提高Ⅰ型肌纤维的比例。而Kamei[10]等人研究表明转基因鼠中的Foxo1过度表达将引起骨骼肌重量和质量减少，Ⅰ型肌纤维蛋白表达降低，Ⅰ型和Ⅱ型骨骼肌纤维数量减少。但Yuan[11]研究发现白藜芦醇能够诱导FoxO1基因表达促进Ⅰ型肌形成，FoxO1基因表达抑制了CaN磷酸化，使肌纤维类型发生转化。Schacher[12]等人研究发现FoxO1和FoxO3a基因具有调控成肌纤维核转录作用，介导PI3k/AKT/IGF-1信号通路调节肌纤维类型转换。综上所述作者认为Foxo1虽然参与调控肌纤维类型变化，但调节时不具备导向性。

2.3 PGC-1α参与调控骨骼肌纤维类型

过氧化物酶体增殖受体γ辅激活因子(peroxisome proliferators-activated receptorγcoactivator 1alpha，PGC-1α）该家族存在着三种亚型PGC-1α、PGC-1β、PRC，但PGC-1α在骨骼肌中高度表达，参与了能量代谢、线粒体合成、肌纤维转换等[13]。Arany[14]等人将PGC-1α基因植入发现鼠抗疲劳能力增加，PGC-1α基因表达诱导Ⅱx型肌纤维向Ⅰ肌纤维转换，促进了Ⅰ型MHC的形成。Mortensen[15]研究发现PGC-1α和PGC-1βmRNA过度表达诱导有氧氧化型MHC异构体的Ⅰb-MHC基因表达增加，而Ⅱ-MHC异构体的Ⅱx-MHC和Ⅱb-MHC的mRNA水平下，但PGC-1β的过度表达会引起Ⅱa-MHC增加。综上所述笔者认为PGC-1α能够促进Ⅰ型肌纤维类型属性的形成

Handschin[16]等人研究发现当敲除鼠中PGC-1α 基因，有氧氧化型中（Ⅰ型和Ⅱa 型）肌纤维向糖酵解型（Ⅱb） 型肌纤维转化。Geng[17]敲除鼠的PGC-1a基因，结果发现Ⅰ型肌纤维类型比例降低，Ⅱ型肌纤维类型比例增加，但没有发现Ⅰ型向Ⅱ型肌纤维转换或Ⅱb肌纤维没有向Ⅱ/Ⅱa型转换，而骨骼肌中缺失PGC-1a基因导致线粒体合成降低，代谢能力下降。Rasbach[18]等人研究发现HIF2α是通过下游PGC-1a靶基因参与调控Ⅱ型向Ⅰ型肌纤维类型转化，当敲除PGC-1a基因时，Ⅱb型肌纤维特异性基因与蛋白表达增加，因此可以发现PGC-1a表达能够使快肌纤维向慢肌纤维转换，PGC-1a表达具有导向性。

2.4 AIMP1调节肌纤维类型的转换

AIMP1( ARS-interacting multifunctional protein 1, AIMP1)又称p43蛋白，最初被确定为是大分子tRNA复合物，分子质量为43KDa，它靶蛋白是CD40、CD86、Ⅱ-MHC，最近发现AIMP1充当新的多效性细胞因子参与成肌细胞分化、肌纤维类型的转换等[19]。Casas[20]等人研究发现比目鱼肌中的AIMP1表达促进了Ⅱa-MyHC向Ⅰ-MyHC型转化，腓肠肌AIMP1表达, 降低Ⅱa-MyHC Ⅱx -MyHC Ⅱb-MyHC型表达，笔者认为AIMP1表达，促进了Ⅰ纤维形成。Seyer[21]等人研究表明AIMP1表达诱导myogenin因子调控细胞周期，诱导CaN磷酸化，加速了成肌细胞分化，同时还发现慢肌中线粒体增多，Ⅰ-MyHC表达增加，因此可以推测AIMP1表达促进Ⅰ型肌纤维属性的形成。但Pessemesse[22]也发现AIMP1蛋白过度表达时，才发现有Ⅰ型肌纤维属性如：线粒体DNA含量增加，有氧代谢能力增强，肌肉收缩形式向Ⅰ型转变；而肌纤维类型AIMP1枯竭时，发现有毛细血管密度降低，线粒体DNA复制能力降低，有氧代谢能力下降，但无氧代谢能力增强，肌肉收缩形式向Ⅱ型转变。综上所述可以发现AIMP1表达主要促进Ⅰ纤维形成。

3 小结

不同信号调节肌纤维类型转换的作用机理是不相同的。各信号调节肌纤维类型转换具有参与性和导向性，STIM1和Foxo1参与调节肌纤维类型转换，但不具备导向性，而PGC-1a和Foxo1参与调节肌纤维类型转换，同时也具备了导向性。作者认为不同信号调节肌纤维类型转换划分，可为研究肌纤维类型转换研究学者提供参考依据，但不同信号调节肌纤维类型转换作用机理难于划分，还有待进一步进行研究。

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Study of Conversion of Different Signal Regulating Muscle Fiber Type

WANG Hai

(Dalian Neusoft Institute of Information, Dalian 116023, Liaoning, China)

Through the literature review method to different signal regulating muscle fiber type conversion were summarized, the results show that the different signal regulating muscle fiber type conversion mechanism is different; STIM1, FOXO1 regulating muscle fiber type conversion, do not have guidance; And AIMP1 pgc-1 alpha alpha promote Ⅱ type to Ⅰ type conversion of muscle fiber, guiding; But muscle fiber type conversion mechanism has yet to explain clearly remains to be further studied.

Muscle fiber types;conversion; skeletal muscle; signal conditioning

王海（1980-），辽宁抚顺人，研究生，讲师，研究方向：体育教学。