Irisin在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中的調(diào)節(jié)作用及機(jī)制探討

摘要：網(wǎng)球作為一項(xiàng)高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)，能夠顯著提高心率和肌肉活動(dòng)。Irisin是一種由骨骼肌分泌的激素，可調(diào)節(jié)脂肪代謝和胰島素敏感性等具有多種生物學(xué)功能。本文重點(diǎn)闡述了Irisin的結(jié)構(gòu)及其在白色脂肪棕色化、骨代謝中的作用機(jī)制，為代謝性疾病的干預(yù)提供了新思路。

關(guān)鍵詞：Irisin；代謝性疾?。贿\(yùn)動(dòng)

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)與Irisin之間的關(guān)系已成為近年來運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究的熱點(diǎn)。Irisin是一種由骨骼肌分泌的激素，通常在運(yùn)動(dòng)過程中通過肌肉收縮促進(jìn)其釋放，已被證實(shí)在脂肪代謝、體重控制和代謝健康等方面具有重要作用。網(wǎng)球作為一項(xiàng)高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)，能夠顯著提高心率和肌肉活動(dòng)，促使Irisin的分泌增加。研究表明，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)不僅能提高Irisin水平，還能促進(jìn)脂肪組織的轉(zhuǎn)化為棕色脂肪，從而增強(qiáng)脂肪燃燒和能量消耗。此外，網(wǎng)球訓(xùn)練對Irisin的作用也與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、頻率以及訓(xùn)練時(shí)間密切相關(guān)。隨著對Irisin作用機(jī)制的進(jìn)一步了解，網(wǎng)球作為一種具有全身性運(yùn)動(dòng)效果的運(yùn)動(dòng)方式，其對Irisin水平的調(diào)節(jié)作用可能在體重管理、代謝疾病預(yù)防及運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提升等方面具有重要的臨床意義。基于此，本文旨在綜述Irisin的結(jié)構(gòu)及其在白色脂肪棕色化、骨代謝等代謝性疾病中的調(diào)節(jié)作用，為未來的研究提供新的思路和理論支持。

1.Irisin的結(jié)構(gòu)特征及生物學(xué)功能

FNDC5由信號(hào)肽、纖維連接蛋白III結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域組成。研究證實(shí)Irisin是一種由骨骼肌在運(yùn)動(dòng)過程中分泌的肌肉因子，是細(xì)胞膜蛋白FNDC5的一部分，以同源二聚體的形式存在，其與FNIII結(jié)構(gòu)域同源，它由一個(gè)N端結(jié)構(gòu)域（氨基酸殘基30-123）和一個(gè)C端尾部（氨基酸殘基124-140）組成[1]。以往研究證實(shí)Irisin在調(diào)節(jié)代謝和能量平衡方面起著重要作用，尤其在促進(jìn)脂肪組織的褐變（將白色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^高產(chǎn)熱能力的脂肪細(xì)胞）方面具有顯著效果。這一過程有助于提高能量消耗，從而改善肥胖和代謝疾病的狀態(tài)。Irisin還具有抗炎作用，能夠減輕慢性低度炎癥，這對防治肥胖、2型糖尿病等代謝性疾病至關(guān)重要。此外，Irisin被發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用，通過增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）等信號(hào)通路，可能對認(rèn)知功能和神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮Ｄ。┊a(chǎn)生積極影響。在抗氧化方面，Irisin有助于減輕由自由基引起的氧化應(yīng)激，緩解心血管疾病等相關(guān)病理。更進(jìn)一步，Irisin還被認(rèn)為能夠改善骨骼健康，促進(jìn)骨骼成骨作用，因此對抗骨質(zhì)疏松等骨骼疾病有潛在的療效?？偟膩碚f，Irisin不僅是運(yùn)動(dòng)引發(fā)的代謝變化的關(guān)鍵分子，也是多種生理過程的調(diào)節(jié)因子，包括脂肪代謝、炎癥反應(yīng)、神經(jīng)保護(hù)及骨骼健康等，顯示出其作為治療肥胖、糖尿病等代謝性疾病的潛力。

2.FNDC5/Irisin在白色脂肪棕色化中的作用

FNDC5/Irisin通過多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路發(fā)揮其生物學(xué)功能。白色脂肪組織中的棕色脂肪樣變化可能在減少體重減脂中發(fā)揮重要作用。最近的研究發(fā)現(xiàn)，急性和慢性運(yùn)動(dòng)可以誘導(dǎo)WAT中棕色脂肪樣表型的形成。運(yùn)動(dòng)還可以激活骨骼肌中過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1-α（PGC-1α）基因。PGC-1α是一個(gè)共轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，能夠促進(jìn)多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)，它與組織線粒體含量的調(diào)控以及導(dǎo)致棕色脂肪組織（BAT）形成的程序有關(guān)。在體外實(shí)驗(yàn)中，將白色脂肪細(xì)胞暴露于Irisin后，大鼠骨骼肌過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPAR-α）的增加，從而促使去偶聯(lián)蛋白1（UCP1）mRNA的增加[2]。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，Irisin通過p38和ERK通路誘導(dǎo)白色脂肪組織（WAT）的褐化。研究表明，無論在體內(nèi)還是體外，重組Irisin處理均能提高p38和ERK的磷酸化水平，進(jìn)而上調(diào)UCP1的表達(dá)水平[2]。通過p38 MAPK和ERK1/2信號(hào)通路，Irisin不僅負(fù)責(zé)WAT的褐化，還能誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞分化、成骨細(xì)胞增殖、肌肉對葡萄糖的攝取，并減少胰島素抵抗。研究證實(shí)，白色脂肪的棕色化不僅有助于減少脂肪儲(chǔ)存，還能改善糖代謝、減少胰島素抵抗，從而有助于防治肥胖和2型糖尿病等代謝性疾病[3]。因此，Irisin被認(rèn)為在未來的代謝性疾病的治療中具有重要價(jià)值。

3.Irisin在骨代謝中的作用

隨著年齡的增長，骨質(zhì)流失會(huì)增加骨折的易感性，降低生活質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)能力，并縮短壽命。一項(xiàng)對小鼠的研究表明，Irisin直接作用于骨組織，重組Irisin治療可增加皮質(zhì)骨礦物質(zhì)密度，改善骨幾何形態(tài)和骨強(qiáng)度[4]。在骨髓中，Irisin能更有效地促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞向成熟成骨細(xì)胞的分化。Irisin治療能夠提高血漿硬骨蛋白的水平，并且在骨細(xì)胞培養(yǎng)中，硬骨蛋白的mRNA表達(dá)水平也呈劑量依賴性上升。這些結(jié)果表明，Irisin可以在體外保護(hù)骨細(xì)胞免受凋亡，并在體內(nèi)誘導(dǎo)硬骨蛋白的表達(dá)[5]。體外實(shí)驗(yàn)表明，Irisin能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖，并上調(diào)一系列與成骨相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子和分化標(biāo)志物的表達(dá)，包括osterix/sp7、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）、堿性磷酸酶（ALP）、Ⅰ型膠原α1、骨橋蛋白（osteopontin）和骨鈣素（osteocalcin）等[7]。此外，Irisin還能夠增強(qiáng)培養(yǎng)成骨細(xì)胞中的鈣沉積和堿性磷酸酶的活性，進(jìn)一步支持其在成骨過程中的作用。機(jī)制研究表明，Irisin通過激活ERK和p38 MAPK信號(hào)通路來發(fā)揮其促骨生成效應(yīng)。使用特定的信號(hào)通路抑制劑可顯著減弱Irisin對堿性磷酸酶活性及Runx2表達(dá)的上調(diào)作用，提示Irisin通過直接作用于成骨細(xì)胞，激活P38/ERK MAPK信號(hào)通路，從而促進(jìn)其分化和增殖[6]。這一結(jié)果與Colaianni等人的研究發(fā)現(xiàn)相一致，后者表明Irisin通過ERK信號(hào)通路促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化[8]。除了在成骨方面的作用，Irisin還表現(xiàn)出對抗性激素的功能，能夠直接作用于破骨細(xì)胞前體，增強(qiáng)其分化并促進(jìn)骨吸收[7]。通過RNA測序分析，研究發(fā)現(xiàn)Irisin能夠調(diào)控多種差異基因的表達(dá)，其中包括上調(diào)破骨細(xì)胞分化及其吸收功能的標(biāo)志物。進(jìn)一步的研究表明，在骨折愈合過程中，Irisin的血液濃度顯著升高，這可能是由于Irisin受體在骨骼組織中的存在，從而影響骨折愈合的進(jìn)程[8]。另外，某項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，與正常女性運(yùn)動(dòng)員和非運(yùn)動(dòng)員相比，女性運(yùn)動(dòng)員的Irisin水平較低[9]。此外，在所有運(yùn)動(dòng)員中，Irisin濃度與體積骨密度之間存在正相關(guān)。綜上可得，研究者們認(rèn)為Irisin是骨骼代謝中一種新的關(guān)鍵參與者，它正在成為治療骨骼疾病的潛在治療劑。

4.Irisin在其他疾病中的作用

以往研究證實(shí)，Irisin是一種多功能蛋白，并具有有益的健康效應(yīng)。近年來的研究表明，AMPK和PI3K/AKT信號(hào)通路在Irisin介導(dǎo)的增殖、抗炎和抗轉(zhuǎn)移等生物學(xué)效應(yīng)中發(fā)揮了重要作用。有研究報(bào)告指出，Irisin能夠通過激活STAT3信號(hào)通路促進(jìn)H19-7細(xì)胞的增殖，而非通過AMPK和/或ERK通路，暗示Irisin可能通過STAT3通路部分實(shí)現(xiàn)其神經(jīng)保護(hù)作用[10]。此外，Irisin處理能夠激活A(yù)MPK通路并下調(diào)mTOR通路，進(jìn)而抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖，并抑制其上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。在肺癌的研究中，Irisin也通過PI3K/AKT通路發(fā)揮重要作用。一項(xiàng)研究表明，Irisin通過PI3K/AKT信號(hào)通路顯著減少EMT標(biāo)志物的表達(dá)，并抑制Snail的表達(dá)，從而抑制肺癌細(xì)胞的侵襲、遷移及增殖[11]。此外，Irisin還被發(fā)現(xiàn)能夠刺激cAMP/PKA/CREB通路，從而調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性，防止記憶損傷。研究還表明，Irisin通過激活Wnt表達(dá)并抑制轉(zhuǎn)錄因子的作用來抑制脂肪生成。

5.FNDC5/Irisin與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)

網(wǎng)球作為一項(xiàng)高強(qiáng)度的全身性運(yùn)動(dòng)，能夠顯著刺激肌肉活動(dòng)，因此被認(rèn)為是一種有效促進(jìn)FNDC5/Irisin分泌的運(yùn)動(dòng)方式。FNDC5/Irisin近些年來也受到了廣泛關(guān)注，尤其是在脂肪代謝和能量平衡的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)小鼠通過有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，其骨骼肌中FNDC5的表達(dá)量顯著上升，血液中Irisin水平也明顯增加。也有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)通過上調(diào)FNDC5的表達(dá)，能夠促進(jìn)Irisin的釋放，Irisin能激活白色脂肪細(xì)胞中的UCP1基因，促進(jìn)脂肪的褐色化，進(jìn)而增加熱量消耗。人體臨床實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了Irisin在運(yùn)動(dòng)中的作用。健康志愿者進(jìn)行了4周的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，結(jié)果顯示，Irisin的血液濃度顯著上升，同時(shí)參與者的體脂率明顯下降[12]。此外，這項(xiàng)研究還表明，Irisin的增加與改善胰島素敏感性及血糖水平的調(diào)節(jié)也密切相關(guān)，這提示Irisin可能在運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)脂肪代謝方面有積極影響。除此之外，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的Irisin抗炎作用也得到了證實(shí)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，irisin能夠降低與代謝綜合癥相關(guān)的炎癥標(biāo)志物，如TNF-α和C反應(yīng)蛋白（CRP）的水平。另有研究發(fā)現(xiàn)，Irisin還可能對骨骼和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響。研究表明，Irisin能夠通過刺激神經(jīng)生長因子的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)元的生長和修復(fù)。在運(yùn)動(dòng)后，Irisin的濃度上升可能對神經(jīng)系統(tǒng)提供保護(hù)作用，有助于改善認(rèn)知功能并預(yù)防與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病[13]。此外，有研究指出，Irisin通過與骨代謝的關(guān)系，可能在骨骼健康中起到一定的作用，促進(jìn)骨形成和減少骨質(zhì)流失。運(yùn)動(dòng)能夠通過增加FNDC5的表達(dá)，促進(jìn)Irisin的分泌，從而改善體重控制、增強(qiáng)代謝、促進(jìn)脂肪燃燒，并具有抗炎、保護(hù)神經(jīng)等多重效應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)不僅為運(yùn)動(dòng)干預(yù)提供了新的理論依據(jù)，也為代謝疾病的預(yù)防和治療開辟了新的研究方向。

6.結(jié)論

綜上可得，未來關(guān)于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)與Irisin關(guān)系的研究應(yīng)進(jìn)一步探索該激素在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、頻率和時(shí)長下的變化規(guī)律，以及其在不同人群中的表現(xiàn)差異。例如，研究可以聚焦于網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)對不同年齡段（如兒童、老年人）或不同健康狀況（如肥胖、糖尿病患者）群體中Irisin水平的具體影響。此外，未來研究還應(yīng)考慮Irisin在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)中的作用，探討網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)后Irisin分泌如何促進(jìn)肌肉修復(fù)和疲勞恢復(fù)，尤其是在高強(qiáng)度訓(xùn)練后的反應(yīng)。研究還應(yīng)探索Irisin對運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的長期效應(yīng)，以及它如何影響網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果和比賽表現(xiàn)。這可能為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、體重管理及代謝疾病的干預(yù)提供新的理論依據(jù)和實(shí)踐策略。

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