骨骼肌心磷脂酰基转移酶1的运动强度变化特征及其对氧化应激和线粒体自噬的影响
2020-03-21徐祖杰田振军
徐祖杰,田振军
氧化应激是机体各器官组织病变发生发展的主要原因。有研究报道,衰老、糖尿病、癌症及心力衰竭等机体骨骼肌中氧化应激水平显著升高,线粒体功能发生障碍(Russell et al.,2014)。线粒体是活性氧族(reactive oxygen species,ROS)产生的主要场所,当线粒体异常自噬无法清除受损的线粒体时,氧化应激水平进一步增强,二者相互作用加速骨骼肌损伤。文献资料表明,运动可通过PINK1/Parkin介导清除受损的线粒体,抑制病理条件下的骨骼肌氧化应激水平,改善线粒体功能,提高骨骼肌质量和力量(Joseph et al.,2016)。心磷脂酰基转移酶1(acyl-CoA:lysocardiolipin acyltransferase-1,ALCAT1)是定位于线粒体-内质网结构偶联的心磷脂重塑酶(Li et al.,2010),分布在心脏、肝脏和骨骼肌等组织的细胞生物膜上(Cao et al.,2004)。在肥胖、心肌肥厚、非酒精性脂肪肝和帕金森等病理模型中,心磷脂发生病态重塑,ALCAT1表达显著增加,同时氧化应激水平增强,线粒体呼吸功能下降(Li et al.,2010;Liu et al.,2012;Song et al.,2019;Wang et al.,2015)。ALCAT1的下游靶标线粒体融合蛋白2(Mitofusin 2,MFN2)被PINK1磷酸化后作为Parkin的受体,参与受损线粒体的清除(Li et al.,2012;Chen et al.,2013)。ALCAT1高表达后引起线粒体肿胀、断裂和呼吸功能紊乱,加速ROS产生,PINK1/Parkin介导的线粒体自噬异常导致受损线粒体无法清除,诱导氧化应激水平进一步升高;靶向敲除ALCAT1后,氧化应激水平降低,线粒体呼吸功能增强,上述病理情况明显改善(Li et al.,2010;Liu et al.,2012;Song et al.,2019;Wang et al.,2015)。因此,ALCAT1在氧化应激及PINK1/Parkin介导的线粒体异常自噬中发挥关键作用。
研究发现,去神经诱导大鼠骨骼肌萎缩时ALCAT1 mRNA表达增加了290%,电刺激诱导大鼠骨骼肌肥大时ALCAT1 mRNA表达下降了32%(Ostojic et al.,2013),敲除小鼠骨骼肌ALCAT1后线粒体体积增大,肌纤维直径增加(Li et al.,2010),因此,ALCAT1在骨骼肌萎缩和肥大中发挥重要作用。……
