網(wǎng)球運動調(diào)節(jié)脂代謝的FNDC5/Irisin途徑研究

1.Irisin的生物特性與受體

1.1 Irisin的分泌與功能

PGC-1α是一種多特異性的轉錄共激活因子，能夠對骨骼肌、棕色脂肪組織和肝臟等組織的生理信號進行多基因調(diào)控，能夠介導機體能量代謝，控制線粒體發(fā)生和細胞氧化代謝。FNDC5是一種在大腦和骨骼肌中表達的糖基化I型膜蛋白，是Irisin的前體。關于Irisin的比較研究表明，人和小鼠Irisin序列100%相同，而且人體Irisin主要由非規(guī)范的起始密碼子翻譯而來。在嚙齒類動物中Irisin分布廣泛且各個組織表達水平也不一樣，其主要存在于骨骼肌、心肌、肝臟等，甚至唾液中也檢測到Irisin。在人體中，脂肪組織和骨骼肌的肌漿、骨骼肌的神經(jīng)鞘等都能分泌Irisin，且骨骼肌分泌的Irisin含量遠高于白色脂肪組織。Irisin被認為是一種運動誘導的肌激素，運動和PGC-1α可誘導機體循環(huán)Irisin含量增加，而在靜坐少動和輕微體力活動的人群中Irisin含量反而下降。也有學者認為，Irisin可在肌肉和脂肪中起作用，是一種產(chǎn)熱蛋白能促進白色脂肪褐色化和激活產(chǎn)熱.

1.2 Irisin的受體

Irisin自被發(fā)現(xiàn)以來，其受體還尚未鑒定。有研究者證實Irisin的生理作用是通過肌細胞和脂肪組織中的αV整合素介導的，且整合素受體αV家族極大可能是Irisin的受體。他們通過定量蛋白質(zhì)組學發(fā)現(xiàn)，mlo-y4骨細胞中Irisin能有效地結合整合素β1-α1異質(zhì)二聚體。接著又通過蛋白-蛋白結合實驗檢測Irisin與幾種整合素復合物的結合親和力。其發(fā)現(xiàn)，大部分整合素復合物可以明顯的與Irisin結合，其中αV/β5整合Irisin的結合親和力最高，而其他整合素復合物與Irisin的結合較弱。此外，研究還表明，極低濃度(10pm)的Irisin處理MLO-Y4骨細胞會激活經(jīng)典整合素信號通路。此外，也發(fā)現(xiàn)當αV整合素被化學抑制時，信號轉導骨細胞和脂肪細胞中Irisin的功能被阻斷。綜合來看，通過這些數(shù)據(jù)表明，作者找到了一種對Irisin有生理劑量反應的受體，它是通過骨和脂肪組織中的αV/β5整合素發(fā)揮作用。但在人體中Irisin與αV/β5相互作用的特異性尚未完全確定，這可能是由于αV/β5能否與其他配體相互作用，也可能是由于Irisin與其他整合素復合物是否也有親和力等有關。雖然αV/β5整合素在某些組織中被證明是Irisin受體，但也有可能是整合素家族內(nèi)外的其他受體。總之，Irisin受體的鑒定將有助于我們了解Irisin在運動和人體健康中的作用。

3. FNDC5/Irisin與肥胖

以往研究證實，脂肪細胞和肌細胞都可分泌FNDC5/Irisin，且用Irisin處理的脂肪細胞體積更小，積累的脂肪含量更少。現(xiàn)又有研究表明，F(xiàn)NDC5/Irisin的表達可通過調(diào)節(jié)脂肪甘油三酯脂肪酶、脂肪酸結合蛋白4等蛋白的表達來抑制脂質(zhì)合成，促進脂質(zhì)分解，維持脂質(zhì)正常代謝。在肥胖小鼠中，F(xiàn)NDC5過表達和Irisin注射可降低高脂血癥和高胰島素血癥，而皮下注射Irisin可抑制肝臟膽固醇合成，降低血漿膽固醇水平。然而，在人體研究中，研究結果卻并不一致，甚至有些呈相反的結論。大多數(shù)研究認為Irisin水平與機體脂狀況呈正相關。有研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)Irisin水平與久坐受試者的空腹甘油三酯和代謝綜合征患者的空腹甘油三酯呈正相關，與韓國青少年的總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和甘油三脂呈正相關，與我國受試者的TC、LDL-C和空腹脂肪酸呈正相關，而與心血管疾病患者的高密度脂蛋白膽固醇呈負相關。另外，眾多研究顯示，循環(huán)Irisin水平與人體脂肪含量呈負相關，而與肌肉質(zhì)量呈正相關，但也有研究顯示未觀察到Irisin水平與脂質(zhì)參數(shù)的相關性。機體體脂對循環(huán)Irisin水平影響甚大，體脂每加１kg，Irisin水平增加２倍。有研究者對肥胖患者進行不同的運動干預發(fā)現(xiàn)，進行抗組運動的患者其循環(huán)Irisin水平明顯增加，且與人體脂肪含量呈負相關，與肌肉質(zhì)量呈正相關。而在其他研究中，健康年輕個體和輕度高膽固醇血癥男性中，沒有觀察到Irisin水平與脂質(zhì)參數(shù)的相關性。

總之，對于以上研究中出現(xiàn)這些差異的原因尚不清楚，但Irisin水平在肥胖中會增加。這種增加可能只是部分地解釋了較高的脂肪質(zhì)量和可能較高的脂肪組織來源的Irisin濃度。這可能是增加能量消耗和提高胰島素敏感性的一種平衡機制，但仍有待闡明。

4. FNDC5/Irisin與白色脂肪褐色化

脂肪組織是機體脂肪儲存的主要器官，在代謝中起重要作用，身體脂肪過度積累會導致肥胖。脂肪可根據(jù)結構和功能分為白色脂肪和棕色脂肪。以往研究表明，運動可刺激骨骼肌分泌Irisin水平升高?，F(xiàn)在也發(fā)現(xiàn)，在嚙齒動物中，WAT是分泌Irisin的第二大組織，其中皮下脂肪細胞和內(nèi)臟脂肪細胞相比能夠分泌大量FNDC5/Irisin，并且耐力訓練后WAT分泌釋放的FNDC5/Irisin水平升高。但是在人體中，WAT分泌的FNDC5含量比骨骼肌少，可能對人體循環(huán)Irisin水平有較少的影響。

Irisin在不同物種和不同脂肪細胞類型不同脂肪組織位置表現(xiàn)出的作用不一樣。在肥胖小鼠靜脈注射含有FNDC5的腺病毒或人體腹腔內(nèi)注射Irisin可提高循環(huán)Irisin水平，糖代謝改變，但體重影響不大。用FNDC5處理腹股溝的基質(zhì)血管褐變增加，UCP1非常明顯增加。在成熟脂肪細胞中Irisin誘導UCP1的表達水平增加，導致WAT褐色化，呈現(xiàn)BAT表型。FNDC5/Irisin處理的脂肪細胞脂滴增多，線粒體密度增加，能量消耗增加，這些都是米色/棕色化的跡象。在成熟的人體脂肪細胞中，Irisin可以促進UCP1和PR/SET Domain 16 (PRDM16)的含量增加，Irisin對人體有刺激褐變的作用。Irisin誘導的褐變主要是在人頸部脂肪庫中觀察到的，而腎臟脂肪組織不受Irisin治療的影響。

5.FNDC5/Irisin與運動

網(wǎng)球運動具有很好的鍛煉效果，而且不同年齡的人均可打網(wǎng)球，長期練習能提高人的各項身體素質(zhì)，促進人的社會性發(fā)展，是一項很好的運動。網(wǎng)球運動被認為是影響Irisin分泌的關鍵因素，且循環(huán)血中Irisin含量的多少與骨骼肌的分泌密切相關，且不同的運動時長會影響Irisin的表達和分泌，無論是次極量運動還是自由運動Irisin水平在肌肉和血清中的變化均與運動距離密切相關。但Irisin是否在運動改善機體代謝中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，目前的研究結果尚未統(tǒng)一。高脂肪飲食降低了血清鳶尾素水平，而游泳運動增加了Irisin水平。與我們的發(fā)現(xiàn)一致，最近的一項研究觀察到，經(jīng)過12周的力量和耐力聯(lián)合訓練后，骨骼肌中的FNDC5 mRNA表達顯著增加，與血糖正常和體重正常的男性受試者相比，超重組的FNDC5 mRNA表達顯著升高。其他幾項關于人類的研究表明，網(wǎng)球運動對鳶尾素水平的影響與運動強度和運動類型有關。高強度運動和抗阻力運動對鳶尾素水平的改善優(yōu)于低強度運動，而抗阻力運動對循環(huán)鳶尾素水平的提高優(yōu)于高強度間歇運動、連續(xù)中等強度運動組。

6.不同年齡段FNDC5/Irisin對運動的反應

對青年和老年大鼠進行游泳運動測試，發(fā)現(xiàn)運動后兩組大鼠體內(nèi)循環(huán) irisin 水平都有所增加，青年大鼠骨骼肌組織和血清中 irisin 含量更多，脂肪組織降解速度更快?？刂品逝痔悄虿』颊叩母邿崃匡嬍常l(fā)現(xiàn)患者體質(zhì)量降低，骨骼肌 irisin 濃度升高，認為患者體質(zhì)量降低、血糖濃度和胰島素血癥減少，與基礎irisin濃度升高密切相關。老年人的循環(huán)鴦尾素水平顯著低于年輕人，高體力活動水平人群顯著低于靜坐少動人群，有人發(fā)現(xiàn)在健康的年輕人中，循環(huán)鸞尾素扮演著晝夜節(jié)律，與瘦體重顯著相關，并且在運動后顯著增加。

7. Irisin質(zhì)疑與思考

Irisin抗體缺乏特異性也值得關注。實驗證據(jù)對鳶尾素的存在存在著矛盾的評論，但許多敏感的方法，包括ELISA法和定量質(zhì)譜法，已經(jīng)成功地證實了鳶尾素的身份，并測量了鳶尾素在人體內(nèi)的循環(huán)水平。有人使用質(zhì)譜法測定了人血清中檢測到的fndc5免疫反應帶的身份。質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)了一個獨特的肽映射到已知的鳶尾素序列，這驗證了免疫印跡識別的循環(huán)人鳶尾素。后來，另一項研究使用質(zhì)譜法確定和定量血漿中的人鳶尾素。在這項研究中，以富集重穩(wěn)定同位素的對照肽為內(nèi)標，用質(zhì)譜法在血漿中對人鳶尾素進行了鑒定和定量。與此相一致的是，研究表明寒冷暴露會增加人體循環(huán)中鳶尾素的水平，這表明運動誘導的鳶尾素可能是從與顫抖相關的肌肉收縮進化而來的。

本文來源：《網(wǎng)球天地》http://12-baidu.cn/w/qt/31013.html