江 珊 张荣琦 刘承灏 张蕴琨

（南京体育学院，江苏 南京 210014）

运动与过氧化物酶体增殖物激活受体的研究进展*

江 珊 张荣琦 刘承灏 张蕴琨

（南京体育学院，江苏 南京 210014）

PPARs是一种核内受体转录因子，是参与体内各个组织糖脂代谢调解的重要因子。近年来，许多学者对其进行了大量研究，发现运动与PPARs的表达量密切相关，运动可以使PPARs在各个组织中的表达量显著增加，同时，也有研究表明PPARs在脂代谢过程中发挥着重要作用，它可以通过促进脂肪酸的分解，减少各个组织脂肪的堆积。综合概括了PPARs的分类、生理功能、作用机制以及不同运动方式对PPARs的影响，为运动与脂代谢关系的研究提供参考。

PPARs；运动；脂代谢

脂质是构成生物体的主要物质，其中脂肪是人体中三种主要的供能物质之一，同时也是有氧耐力运动的主要能源物质。运动时人体内储存的脂肪参与分解供能的有三种主要来源：骨骼肌细胞浆中的脂肪、血浆脂蛋白中的脂肪和储存在脂肪组织中的脂肪。脂肪分解代谢供能过程受到多种因素调节，包括脂肪酸β-氧化过程中的一系列酶以及分解过程中所需的能量，如肉毒碱酯酰转移酶-1(CPT -1)、脂酰COA酶等。其中过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-act ivated receptors, PPARs)也是调节脂肪酸代谢的关键物质，它通过调节脂肪酸代谢相关酶的表达，从而调节脂肪酸的代谢速率。随着肥胖人群比例的逐渐增加，以及脂代谢异常疾病的日益蔓延，运动与脂代谢的关系成为研究的热点，而运动对PPARs表达量的影响及机制也是其中的一个重要方面。

PPARs是一种核内受体转录因子，在机体内的主要作用包括脂肪生成及脂质代谢的调节，改善胰岛素敏感及炎症反应、同时也是细胞生长和分化过程中的重要因子，主要分为PPARα、PPARβ/δ、PPARγ三种亚型。近年来，许多学者对其进行了大量研究，发现运动与PPARs的表达量密切相关，运动可以使PPARs在各个组织中的表达量显著增加[1-2]，同时，也有研究表明PPARs在脂代谢过程中发挥着重要作用[3-4]，它可以通过促进脂肪酸的分解，减少各个组织脂肪的堆积。近年来，相关学者对PPARs与运动相结合的研究较多，因此本文将结合国内外研究成果对其做一综述。

1 PPARs概述

过氧化物酶体(Peroxisome)又被称为微体，它是存在于细胞内的一种细胞器，主要存在于肝细胞和肾细胞中，用于过氧化氢和分子氧的清除。过氧化物酶体中含有的过氧化氢酶和过氧化物酶可以有效的分解体内的过氧化氢，从而起到保护细胞的作用[5]。过氧化物酶体在脂肪酸样物质的刺激下，增生会产生过氧化物增殖剂(Peroxisome Proliferators，PP)，而PPARs就是PP激活的受体。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs) 是一种核内受体转录因子，于20世纪90年代初首次被Issemann[6]等在大鼠中发现。大量研究发现，运动对PPARs在各个组织中的表达量会产生很大影响。因此，对PPARs的一系列研究为探讨运动对脂代谢的影响机制提供了理论基础。

2 PPARs的生理功能

PPARs的主要作用是糖脂代谢的调节、改善炎症反应及胰岛素敏感，它还参与了脂肪细胞的生长和分化[7]。同时，大量结构不同的化合物如工业化学试剂、人工合成药物以及内源性脂肪酸等作为PPARs的配体，诱导了分子和细胞水平的变化, 包括过氧化物酶体增殖、脂肪生成、β氧化增加和细胞周期的调节等。

有研究表明，运动训练可以使 PPARs促进脂肪细胞的分化[8]及脂肪的生成。机体内低密度脂蛋白、甘油三酯、胆固醇含量增加或高密度脂蛋白降低可以引起高脂血症的发生。大量研究发现，运动可升高PPARs的表达量，大鼠通过升高体内 PPARs的表达量从而改变上述 4种关键物质的含量，维持机体内脂代谢的平衡[9]。此外，研究结果显示,大鼠心肌在缺血缺氧的状态下,为减少心肌氧耗，PPARs含量会下降，并且发生能量底物的变化，脂肪酸氧化供能比下降，葡萄糖氧化供能比升高,增加心肌对缺血缺氧的耐受性,对心脏具有一定保护作用[10-11]。同时，PPARs也具有调节糖代谢的作用。有学者研究发现，PPARs能够提高组织细胞对胰岛素敏感性[12]，从而增加机体调控血糖的能力，有效改善机体内糖的平衡。此外，活化的PPAR-γ被证实参与了炎症的调节过程[13]，且能抑制炎症因子的生成及炎症反应。

3 PPARs与运动

3.1 PPARα与运动

迄今,有三种不同的PPARs亚型被相继发现并分别命名为PPARα、β/δ 和γ。其中，PPARα（pero xisome pro li ferator -activated receptorα, PPARα）在一些代谢比较旺盛的细胞组织中表达量较多，如心肌细胞、肠细胞、肝细胞等。PPARα功能主要是调控与脂肪酸氧化相关的酶的表达[14]，所以其与运动相结合的研究较多。同时它也是调控心肌脂类和能量代谢的重要转录因子，调控心肌的脂肪酸β氧化酶大部分核基因的表达。此外，它还参与调节了炎症过程。

3.1.1 有氧运动对PPARα的影响

有氧运动是指在氧气供应充足的情况下进行的运动。在运动过程中，人体需求与吸入的氧气相等，达到生理上的平衡状态。有氧耐力运动是改善脂代谢的有效运动方式，有研究表明，有氧耐力运动可以激活心肌组织的 AMPK，加快心肌对脂肪酸的氧化分解过程，促进肥大心肌的能量代谢。而AMPK可在心脏保护中起到重要作用，是调节能量代谢关键因子，心肌组织中的 AMP／ATP 比值升高可有效激活心肌AMPK。PPARα是AMPK 的下游因子，激活AMPK 可以上调PPAR α的表达[2]。还有研究显示，长期有氧运动可以活化AMPK-PPARα通路，并通过上调CPT-l表达，改善心肌对FFA氧化利用速率，改善心脏脂质过度沉积、脂毒性心脏异常并提高心功能[3]。AMPK通过上调PPARα表达,调控FFA代谢关键酶如CPT-1、LPL，从而加快FFA氧化速率；此外，AMPK也能加快葡萄糖的转运以及糖酵解供能的速度,在维持缺氧缺血过程中心肌能量代谢的稳态方面发挥了重要作用。有研究发现 PPARα与配体多不饱和脂肪酸结合后被活化，具有促进脂肪分解为游离脂肪酸的作用，从而减少细胞内脂质过度沉积[15]。PPARα缺乏可以引起甘油三酯沉积，脂类和碳水化合物代谢紊乱，而FFA的上升又会抑制PPARα在体内的分泌，这样就会在体内形成一个正反馈，导致FFA越来越多，PPARα的表达量越来越少，从而严重影响的人体的健康水平。所以，有氧运动是可以通过提高 AMP/ATP比例，激活AMPK上调PPARα的表达量，而PPARα是调节肉碱棕榈酰转移酶-1活性的关键蛋白，从而加快脂肪酸进入线粒体基质的速率，加速分解，抑制合成，促进脂肪酸氧化。

ZipperJ等人研究表明：运动后大鼠肝脏中的PPARα基因表达增加了100%～200%。并且，运动可以使交感神经兴奋、胰岛素水平下降、肾上腺素糖皮质激素和瘦素等分泌增加，这些激素均可以结合受体，通过激活相应信号转导途径，作用于相应的靶蛋白。而PPARα可能就是这些信号转导途径中一个非常重要的靶受体[16]。由此可以看出，运动可以上调PPARα基因表达量，从而调节脂代谢水平。同时，还有人通过施加不同强度有氧运动研究小鼠骨骼肌的PPARα表达量的变化。研究结果显示，有氧耐力训练可以增加骨骼肌PPAR α的表达量，而在一定范围内，强度越大，骨骼肌PPARα的表达量越多[17]。由此可以看出制定改善脂代谢类疾病相关的运动处方时，可以适当提高运动强度，以提高PPARα的表达量，快速分解脂肪酸。

3.1.2 力竭运动对PPARα的影响

为研究力竭运动后PPARα表达量的变化，有学者将90只实验大鼠随机分为9组，使用western blot法检测，力竭运动后即刻、6小时、12小时、24小时PPARα的表达量[18]。此实验旨在探讨力竭游泳运动后大鼠心肌组织结构的改变以及运动后不同时间 PPARα蛋白表达量的变化。从实验结果中发现，在一次急性运动后通过下调心肌 PPARα的表达，减少脂肪酸氧化比例，增加葡萄糖分解供能比例，减少心肌的能量消耗，提高心肌对缺氧缺血的耐受性。而在运动后，心肌氧供会恢复正常，PPARα表达量也相应增加。另外，有研究表明，PPARα在心脏中还能发挥抗炎作用，力竭运动后其含量及时恢复，对缺氧缺血损伤后心肌免受炎症介质的破坏存在着重要的意义。此外，先让大鼠进行适应性训练后,再进行一次性力竭训练会发现 PPARα基因敲除鼠与对照组大鼠相比,骨骼肌肌糖原消耗的更多,且 PPARα基因敲除鼠的骨骼肌 PPARβ含量显著高于对照组,而 PPARγ的含量基本相同[19]。由此发现,力竭运动能通过增加骨骼肌的PPARβ表达量,以弥补PPARα的缺失对脂质代谢的影响。

3.2 PPARγ与运动

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(pero xisome pro li ferator -activated receptorγ, PPARγ)是目前所知的唯一在脂肪组织中高水平表达的转录因子,脂肪细胞的分化因其通过介导特异性脂肪基因的表达而起着重要的调节作用[20-21]。PPARγ可分为 PPARγ1、PPARγ2两个亚型，两种亚型 N端序列不同，拼接方式及启动子也不同。有研究认为PPARγ2仅仅在脂肪组织中表达，而近年发现PPARγ2也在骨骼肌和心肌中表达，只是比在脂肪组织中的表达低了1030倍。而PPARγ1低水平表达于很多组织中。研究表明，PPARγ是脂肪细胞分化的必要条件,它可以促进脂肪细胞中脂质的积累[22],而且 PPARγ除了在脂肪细胞的分化过程中起关键作用外, 对调节脂质代谢以及脂肪酸氧化也起着重要作用。同时，PPARγ在肝脏组织中也大量存在，用于调节脂代谢。关于运动与PPARγ关系的研究较少,大部分的研究集中在胰岛素抵抗[23]、脂代谢、高血压和抗炎等方面，但此类问题可通过运动调节PPARγ来实现。

有研究表明，PPARγ可以选择性地诱导脂肪组织中脂蛋白酯酶(LPL)基因的表达,调节脂肪细胞的信号传导,减慢脂解速度,从而减少游离脂肪酸。陈玉娟等人研究表明：大鼠脂肪组织PPARγ蛋白表达量的增加可通过8周耐力游泳运动来促进[20]。同时，冯彦景等研究也发现，胰岛素抵抗小鼠肝脏PPAR-γ蛋白表达水平经12周游泳训练可显著升高[24]。还有研究表明，卵巢大鼠肝脏 PPARγ的蛋白含量可通过中等强度跑台运动以及雌激素干预7周和14周显著增加[25]。增加 PPARγ表达量可以使身体脂肪重新分布，尤其可以减少腹部内脏脂肪含量。以上研究综合表明，PPARγ在肝脏组织、脂肪组织的含量可通过长时间运动来升高，而 PPARγ又可以诱导脂肪酸氧化酶系、载脂蛋白与脂蛋白脂酶等的表达，PPARγ又可以调节脂肪细胞的信号传导，从而能够促进脂质的氧化代谢。所以运动提高 PPARγ表达量，是运动改善脂代谢的重要环节。

PPARγ主要作用于脂肪细胞基因表达的调节和胰岛素细胞间的信号传导,也负责调节脂肪细胞分化和糖脂代谢，与高脂血症和糖尿病密切相关。PPARγ通过增加外周组织对胰岛素的敏感性来实现对糖代谢的调节作用。由于 PPARγ的活化可促进甘油三酯在外周组织的分解,增加脂肪细胞中甘油三酯的合成速率, 抑制胰高血糖素的生成。而且，PPAR γ还可以促进清除脂肪组织中脂质、脂肪酸的速率, 在不使转运到肌肉组织的游离脂肪酸增加的同时,减少肌肉组织对游离脂肪酸的摄取,进而改善胰岛素抵抗。此外，PPARγ又有影响血管张力系统(即儿茶酚胺、肾素-血管紧张素系统) ,调节血管的收缩与扩张[26]，但具体机制尚未研究清楚。

3.3 PPARβ/δ与运动

PPARβ是过氧化物酶体增殖物激活型受体(peroxisome proliferator activated receptor，PPARs)一个亚型，又称为PPARδ。目前研究发现PPARβ在肌肉组织、肾脏组织中表达量较高，PPARβ的作用包括很多的生理和病理生理学过程, 主要在骨的形成、生殖、脑和皮肤的发育、创伤的愈合、肿瘤的发生以及肥大细胞免疫等过程中发挥重要作用[27]。

苏丽等人分别让大鼠进行3周、6周、9周无负重有氧耐力游泳训练，研究表明:骨骼肌PPARδ转录及翻译水平可通过不同训练周期的有氧运动来提高[28]。沈成义等人经过研究表明高脂高盐膳食、普通膳食加游泳和高脂高盐膳食加游泳导致大鼠肾组织中PPARβ蛋白表达水平显著增加。这表明大鼠肾组织中PPARβ蛋白的高表达可通过高脂高盐膳食及有氧运动诱导[29]。从以上研究可以看出，有氧耐力运动可从分子水平甚至基因水平升高PPARβ表达量。

4 小结

PPARs作为核受体转录因子家族成员被证实在调节糖、脂代谢过程中发挥着关键作用[30]，其中PPARα、PPARβ/δ与脂代谢调节密切相关，PPARγ则着重于调节糖代谢。大量研究发现，运动会对PPARs表达量产生不同程度的影响，且不同运动方式以及运动量对PPAR三种亚型的表达量及作用不尽相同。研究运动与PPARs的关系，有助于了解机体对糖脂代谢的调控机制,还可为研究运动对高血脂症、糖尿病等疾病的防治提供更多的理论依据。

目前脂代谢以及糖代谢异常型疾病正在全球范围内的流行，这些都与缺乏运动锻炼密切相关。阐述不同类型的运动对三种亚型 PPARs在各个组织表达量的影响对全面了解和掌握不同运动类型与脂代谢之间的关系做了充分的准备。

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The Research Progress of the Relationship between Movement and PPARs

JIANG Shan, et al.
(Nanjing Sports College, Nanjing 210014, Jiangsu, China)

PPARs is an nuclear receptor transcription factor, which is the regulation of lipid metabolism, adipogenesis, insulin sensitivity, inflammation,cell growth and differentiation’s Important factor.In recent years, many scholars have done a lot of research and found that movement is closely related to Expression of PPARs .Exercise can make PPARs expression in various tissues increased significantly.At the same time, studies have shown that PPARs play an important role inLipid metabolism.It can promote the decomposition of fatty acids, reduce the accumulation of fat in various tissues.This paper summarizes the effect of PPARs classification, physiological functions, mechanism of action and different sports events on PPARs and provide reference for the study of the relationship between exercise and lipid metabolism.

PPARs; exercise; lipid metabolism

江苏省大学生实践创新项目(编号:201410330002Z)。

江珊（1994-）,江苏徐州人,本科,研究方向:运动生物化学。