细胞焦亡在长期抗阻训练对增...蛋白质代谢影响中的调节作用_龚丽景.pdf

中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12细胞焦亡在长期抗阻训练对增龄大鼠胫骨前肌蛋白质代谢影响中的调节作用龚丽景1马芳源2杨璐瑶3唐舒宁4苏浩5付鹏宇61 北京体育大学运动与体质健康教育部重点实验室（北京 100084）2 南开大学生命科学学院3 浙江大学教育学院4 复旦大学公共卫生学院5 北京体育大学运动人体科学学院6 西北工业大学体育部摘要目的：探究长期抗阻训练通过调控细胞焦亡途径而影响骨骼肌蛋白质代谢的可能机制。方法：30只8月龄SD大鼠分为3组：基础值组（N组，n=10），干预前取材；安静对照组（C组，n=10），正常饮食32周，不运动；抗阻训练组（R组，n=10），进行30%负重（自身体重）、35坡度、跑速15 m/min的跑台训练，每次训练4组2个循环，隔天训练一次，共32周。干预后测试大鼠体重、瘦体重、胫骨前肌（TA）湿重；HE染色观察肌纤维形态并计算肌纤维横截面积；Western blot测试肌肉合成相关蛋白哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和真核翻译起始因子4E结合蛋白1（4E-BP1），分解相关蛋白叉头状转录因子 O1（FoxO1）、肌肉环状指基因1（MuRF1）、肌肉萎缩盒F基因（Atrogin1）和泛素（Ub）的表达；细胞焦亡PCR芯片筛选TA中的焦亡差异表达基因，qPCR验证芯片结果准确性；WesternBlot测试细胞焦亡关键蛋白核因子-B（NF-B）、接头蛋白凋亡相关斑点样蛋白（ASC）、消皮素 D（GSDMD）和天冬氨酸蛋白水解酶 1（Caspase1/Casp1）的表达。结果：（1）C组大鼠体重显著高于N组，R组显著低于C组；C组瘦体重及其百分含量显著低于N组，R组显著高于C组（P0.05）。（2）C组肌纤维横截面积较N组显著降低，R组较C组显著增加（P0.05）。（3）C组磷酸化4E-BP1（p-4E-BP1）蛋白含量和p-4E-BP1/4E-BP1比值显著低于N组，R组p-4E-BP1蛋白含量显著高于C组（P0.05）；C组FoxO1和Ub蛋白含量显著高于N组，R组显著低于C组，C组p-FoxO1/FoxO1比值显著低于N组，R组显著高于C组（P0.05）。（4）焦亡PCR芯片结果显示，R组较C组下调的焦亡基因数目增加。对C/N组上调的差异基因Asc，C/N组上调且在R/C组下调的差异基因核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族凋亡抑制蛋白6（Naip6）和R/C组下调的差异基因Casp1进行qPCR验证，与芯片结果一致。（5）C组NF-B和ASC蛋白含量显著高于N组，R组Caspase1蛋白含量显著低于N组（P0.05）。结论：长期抗阻训练通过降低骨骼肌蛋白质分解而缓解增龄性肌萎缩的发展，抑制细胞焦亡可能是其机制之一。关键词增龄；骨骼肌；蛋白质代谢；抗阻训练；细胞焦亡The Regulatory Effect of Pyroptosis on Protein Metabolism of Tibialis Anterior Muscles in Aging Ratsthrough Long-time Resistance TrainingGong Lijing1，Ma Fangyuan2，Yang Luyao3，Tang Shuning4，Su Hao，Fu Pengyu61 Key Laboratory of Sports and Physical Health of the Ministry of Education，Beijing Sport University，Beijing100084，China2 School of Life Sciences，Nankai University，Tianjin 300071，China3 College of Education，Zhejiang University，Hangzhou 310063，China4 School of Public Health，Fudan University，Shanghai 200032，China5 School of Kinesiology，Beijing Sport University，Beijing 100084，China6 Department of Physical Education，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710072，ChinaCorresponding Author:Fu Pengyu，Email:收稿日期：2022.5.16基金项目：中央高校基本科研业务费专项资助课题（2021TD012）第1作者：龚丽景，Email：；通信作者：付鹏宇，Email： 9565DOI:10.16038/j.1000-6710.2022.12.014中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12Abstract Objective To explore the possible mechanism of long-time resistance training affectingskeletal muscle protein metabolism by regulating pyroptosis.Methods Thirty Sprague-Dawley rats wererandomly divided into a baseline value group（group N），whose samples were collected before the intervention，a control group（group C）and a resistance training group（group R），each of 10.Group R underwent running with 30%weight-bearing on the slope of 35 and at the speed of 15 m/min，4 sets 2 cycles for each training，once every other day，for 32 weeks，while group C did not exercise.After the intervention，the body weight，lean body mass and tibialis anterior（TA）wet weight were measured and hematoxylin-eosin staining was conducted to observe the morphology of muscle fibers，andthe fiberscross-sectional area（FCSA）was calculated.The expression of muscle synthesis-related proteins mammalian target of rapamycin（mTOR）and eukaryotic translation initiation factor 4E-bingdingprotein 1（4E-BP1），decomposition-related proteins forkhead transcription factor O1（FoxO1），musclering finger 1（MuRF1），muscle atrophy F-box（MAFbx/Atrogin1），and ubiquitin（Ub）were tested byWestern blotting.The differentially expressed genes of pyroptosis of TA were screened by PCR array，and the accuracy of the array results were verified by qPCR.The expression of pyroptosis key proteinsnuclear factor kappa-B（NF-B），apoptosis speck-like protein containing a caspase recruitment domain（ASC），Gasdermin D（GSDMD）and Caspase1（Casp1）were tested by Western blotting.Results（1）The body weight of group C was significantly higher than group N，and that of group R was significantly lower than group C.Moreover，the lean body mass and its percentage of group C were significantly lower than group N，and those of group R were significantly higher than group C（P0.05）.（2）The FCSA of group C was significantly lower than group N，and that of group R was significantlyhigher than group C（P0.05）.（3）The protein content of phospho-4E-BP1（p-4E-BP1）and the ratioof p-4E-BP1/4E-BP1 of group C were significantly lower than group N，and those of group R weresignificantly higher than group C（P0.05）.The protein content of FoxO1 and Ub of group C were significantly higher than group N，while those of group R were significantly lower than group C.The ratio of p-FoxO1/FoxO1 in group C was significantly lower than N group，and that of group R was significantly higher than group C（P0.05）.（4）The results of pyroptosis PCR array showed that the number of down-regulated pyroptotic genes increased in group R compared with group C.The up-regulated differential gene Asc in group C/N，the differential gene NOD-like receptor family，apoptosis inhibitory protein 6（Naip6）up-regulated in group C/N and down-regulated in group R/C，and the down-regulated differential gene Casp1 in group R/C were verified by qPCR，which were consistent with the array results.（5）The protein contents of NF-B and ASC in group C were significantly higher thangroup N，and those of Caspase1 in group R were significantly lower than group N（P0.05）.Conclusion Long-time resistance training can alleviate the development of age-related muscular atrophy by inhibiting the breakdown of skeletal muscle proteins，and inhibiting pyroptosis may be one of its mechanism.Key wordsaging;skeletal muscle;protein metabolism;resistance training;pyroptosis研究发现人到40岁后，肌肉平均每年减少1%2%，而肌肉质量减少30%就会影响到肌肉的正常功能1。这种随年龄增加，肌肉质量逐渐减少的症状称为增龄性肌萎缩，表现为骨骼肌的结构和功能发生退行性变化，削弱中老年人群的运动能力，提升中老年人摔倒、骨折的风险，威胁身体健康，增加社会负担2。研究认为，运动是保持肌肉整体机能最有效的方法，也被认为是有效防治肌萎缩的康复手段3。其中抗阻训练是促进肌肉肥大最为有效的运动方式，但其对增龄性肌萎缩发挥作用的分子生物学机制有待进一步研究。骨骼肌质量的维持取决于蛋白质代谢的平衡。当蛋白质分解代谢强于合成代谢时，肌肉质量减少，出现肌萎缩现象4。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammaliantarget of rapamycin，mTOR）是一种丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，通过调控其下游的真核翻译起始因子4E结合蛋白1（eukaryotic translation initiation factor 4E-bingding protein 1，4E-BP1），对骨骼肌细胞的蛋白质合成过程起到重要的调控作用5，6。蛋白质分解过程主要 957中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12通过泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system，UPS）调节完成，其中肌肉萎缩盒 F 基因（muscleatrophy F-box，MAFbx/Atrogin1）和肌肉环状指基因 1（muscle ring finger 1，MuRF1）是UPS系统中的关键的两种 E3泛素连接酶，在骨骼肌的分解过程中起重要作用。此外，蛋白分解过程受叉头状转录因子 O1（forkhead transcription factor O1，FoxO1）及其磷酸化修饰的调节7。炎症与衰老密切相关，被认为是增龄性疾病的重要诱因，称为炎性衰老，血液中可见促炎因子的释放增加8。细胞焦亡（pyroptosis）是依赖于半胱氨酸蛋白酶-1/4/5/11（cysteinyl aspartate-specific proteinase-1/4/5/11，Caspase/Casp-1/4/5/11）家族活性的一种细胞炎性死亡途径9。细胞焦亡与凋亡以及坏死有显著的区别。其中，细胞凋亡不涉及细胞炎症反应，主要调控基因为Caspase-2/3/6/7/8/9/10；细胞坏死通常由严重和急性的损伤所致，表现为大片成群细胞受损，没有特定的基因调控10。新近研究发现，骨骼肌中细胞焦亡关键蛋白的缺失可导致肌萎缩的发生11，但细胞焦亡是否是增龄性肌萎缩的关键作用机制，以及其作用机制是否与影响骨骼肌蛋白代谢稳态有关，都有待进一步探究。本研究以8月龄大鼠（相当于人类30岁）为研究对象，探究32周负重跑训练对大鼠骨骼肌质量、形态及蛋白质代谢相关蛋白表达的影响，并测试细胞焦亡相关基因和蛋白的含量，以探究增龄过程中抗阻训练对骨骼肌质量调控的分子机制。1 材料与方法1.1 实验动物及分组实验动物及分组30只SPF级8月龄雄性SD大鼠，购于斯贝福（北京）生物技术有限公司，许可证号：SCXK（京）2019-0002，分为3组：基础值组（N组，n=10）、安静对照组（C组，n=10）和抗阻训练组（R组，n=10）。适应性喂养3天后，N组取材；C组和R组继续饲喂32周，且R组进行负重跑训练。大鼠饲养和干预均在北京体育大学动物实验室许可证号：SYXK（京）2016-0033完成。动物实验所有操作均按照北京体育大学运动科学实验伦理学要求（伦理审批号：2018012A）进行。1.2 训练方案训练方案R组大鼠起始身着约100 g钢珠重量（30%体重最大负重）的负重袋（专利号：201921178505.1）进行坡度为35、跑速15 m/min的负重跑训练，每跑15 s休息30 s，进行4次为1小组，小组间休息3 min，进行3小组作为一个大循环，大循环间休息间歇为10 min，每天训练2个大循环（如图1）12。每4周根据大鼠体重的变化调整钢珠重量，以保持30%体重。隔天训练一次，3次/周，共干预32周。图1 抗阻训练方案1.3 体成分测试和取材体成分测试和取材小动物呼吸麻醉系统（莱艾特，LAT-10-0500）中加入异氟烷对大鼠进行麻醉，使用双能X射线吸收法（XR-46，Norland）测量体成分；取材前各组大鼠禁食12 h，腹腔注射戊巴比妥钠溶液（45 mg/kg体重）麻醉，腹主动脉取血处死，取同侧胫骨前肌（tibialis anterior，TA）测试湿重，而后置于4%多聚甲醛中固定；另一侧TA分为两份，一份置于RNA保存液中用于PCR芯片测试，另一份80 超低温冰箱保存用于蛋白提取。1.4 苏木精苏木精-伊红伊红（hematoxylin-eosinhematoxylin-eosin，HEHE）染色染色将置于多聚甲醛固定液中的TA修剪为5 mm3的组织块，使用石蜡包埋，切片，脱蜡水化后用苏木精染色，分化冲洗后再用伊红染色，脱水透明后封片，镜下观察肌纤维形态。Image Pro Plus 6.0软件统计肌纤维横截面积（fiber cross-sectional area，FCSA）。1.5 细胞焦亡细胞焦亡PCRPCR芯片芯片Trizol法提取RNA，紫外吸收测定法质检后，进行琼脂糖凝胶电泳，合成cDNA，高通量荧光定量qPCR（上海沃吉基因科技有限公司，wc-mRNA0275-R）检测44个细胞焦亡相关基因表达。筛选差异表达基因。1.6 荧光定量荧光定量qPCRqPCR验证验证使用Primer5软件设计扩增基因引物，序列为：核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族凋亡抑制蛋白6（NOD-likereceptor family，apoptosis inhibitory protein 6，Naip6）：Forwardprimer：AGGGGGCTGTGGAAAGAAAC，Reverseprimer：GTGGTGAAGTCAACTCCCGT；Casp1：大循环小组休息30 s休息3 min休息10 min234跑15 s 958中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12表1 抗体信息蛋白名称mTORp-mTORFoxO1pSer256-FoxO14E-BP1p-4E-BP1ubiquitinAtrogin-1MuRF1NF-BASCGSDMDCaspase-1-tubulin二抗稀释倍数12000011000110001100011000110001100012000110001100012000110001100015000120000品牌AbcamCell Signaling TechnologySantaAbcamProteintechCell Signaling TechnologySantaAbcamSantaCell Signaling TechnologyProteintechSantaCell Signaling TechnologyProteintechLI-COR货号ab1349035536Tsc-374427ab13133960246-1-Ig2855sc-8017ab168372sc-398608824210500-1-APsc-393656222510094-1-AP926-68071/926-322101.8 统统计学分析计学分析采用Ct法计算差异基因的差异表达倍数，t检验计算P值，以P0.05为差异具有统计学意义，以差异倍数（fold change，FC）1.5作为差异判断标准。结果用平均值标准差表示。采用SPSS 19.0软件分析数据。采用独立样本t检验比较同一时间点的两组间数据是否存在统计学差异，采用单因素方差分析比较不同时间点的同一组内数据间是否存在统计学差异，P0.05表示差异具有统计学意义。2 结果2.1 体重和瘦体重体重和瘦体重C组大鼠体重显著高于N组，R组显著低于C组（P0.05）；C组瘦体重和瘦体重百分含量（瘦体重/体重）显著低于N组，R组显著高于C组（P0.05），如图2。2.2 胫骨前胫骨前肌湿重和肌纤维横截面积肌湿重和肌纤维横截面积各组TA湿重百分含量（TA湿重/瘦体重）没有显著差异（图3A）。观察肌纤维HE染色结果可以发现，C组较N组肌间隔增加，形状不规则的肌纤维数目增多；R组肌纤维性形状较为规整。统计肌纤维横截面积（FCSA）可知，C组较N组显著降低，R组较C组显著增加（P0.05），见图3B。2.3 胫骨前肌蛋白质代谢情况胫骨前肌蛋白质代谢情况2.3.1 蛋白质合成相关蛋白的表达蛋白质合成相关蛋白的表达选择骨骼肌合成关键蛋白mTOR和4E-BP1及其磷酸化水平来反映蛋白质合成情况。各组mTOR和磷酸化mTOR（phospho-mTOR，p-mTOR）蛋白表达及p-mTOR/mTOR比值没有显著差异。各组4E-BP1蛋白含量没有显著性差异；C组p-4E-BP1蛋白含量和p-4E-BP1/4E-BP1比值显著低于N组，R组p-4E-BP1蛋白含量显著高于C组（P0.05），如图4。Forwardprimer：ACCCACTCGTACACGTCTTG，Reverse primer：AGGTCAACATCAGCTCCGAC；接头蛋白凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis speck-like proteincontaining a caspase recruitment domain，Asc）：Forwardprimer：ACAGTACCAGGCAGTTCGTG，Reverseprimer：GGTCTGTCACCAAGTAGGGC。按 照 WCGENE mRNA qPCR 定量试剂盒（WC-SJH0002）说明书进行操作。采用2步法PCR扩增标准程序：95 预变性30 s，循环扩增95 5 s60 30 s（循环40次），添加溶解曲线。以GAPDH为内参基因，采用Ct 法计算目的基因的相对表达。1.7 蛋白免疫印迹法蛋白免疫印迹法（Western BlotWestern Blot）加入裂解液RIPA提取TA蛋白质。BCA法检测蛋白浓度，调整每孔上样量为10 g/10 L，使用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳，干转法将凝胶转至NC膜，使用封闭液在4C孵育一抗过夜，TBST洗3次，每次清洗10min（后TBST冲洗依此标准进行），室温孵育二抗1 h，TBST洗3次，使用近红外光谱（Odyssey CLX，LI-COR）检测条带信号值，用Image Studio Ver软件对各条带进行定量，抗体信息见表1。959中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图2 各组大鼠体重、瘦体重和瘦体重百分含量*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图3 各组大鼠TA湿重、肌纤维形态和肌纤维横截面积2.3.2 蛋白质分解相关蛋白的表达蛋白质分解相关蛋白的表达选择骨骼肌分解关键蛋白 FoxO1 及其磷酸化水平，E3泛素连接酶MuRF1和Atrogin1，以及蛋白泛素（ubiquitin，Ub）标记水平来反映蛋白质分解情况。C组FoxO1和Ub蛋白含量显著高于N组，R组显著低于C组，C组p-FoxO1/FoxO1比值显著低于N组，R组显著高于C组（P0.05），但各组MuRF1和Atrogin1蛋白含量没有显著性差异，如图5。胫骨前肌湿重百分比（%）肌纤维横截面积（m2）N组C组R组体重（g）瘦体重（g）瘦体重百分比（%）960中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图2 各组大鼠体重、瘦体重和瘦体重百分含量*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图3 各组大鼠TA湿重、肌纤维形态和肌纤维横截面积2.3.2 蛋白质分解相关蛋白的表达蛋白质分解相关蛋白的表达选择骨骼肌分解关键蛋白 FoxO1 及其磷酸化水平，E3泛素连接酶MuRF1和Atrogin1，以及蛋白泛素（ubiquitin，Ub）标记水平来反映蛋白质分解情况。C组FoxO1和Ub蛋白含量显著高于N组，R组显著低于C组，C组p-FoxO1/FoxO1比值显著低于N组，R组显著高于C组（P0.05），但各组MuRF1和Atrogin1蛋白含量没有显著性差异，如图5。*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图4 各组mTOR和4E-BP1及其磷酸化蛋白相对含量*P0.05，与N组相比；#P1.5倍，P0.05为标准，筛选各组差异表达基因。C/N组差异基因有3个，上调差异基因为Asc和Naip6，下调基因为 B-cell lymphoma-2-associated X（Bax）；R/C组差异基因有5个，均下调，基因为Naip6、Casp1、Toll样受体4（toll-like receptor 4，Tlr4）、高迁移率 族 蛋 白 1（high mobility group box 1，Hmgb1）、APAF1结合蛋白（APAF1 interacting protein，Apip），如图7。2.4.3 差异基因验证差异基因验证选择在C/N组上调的差异基因Asc，在C/N组上调且在R/C组下调的差异基因Naip6和R/C组下调的差异基因Casp1进行qPCR验证。结果发现，C组Asc和Naip6 mRNA表达显著高于N组（P0.05），R组Naip6和Casp1 mRNA表达显著低于C组（P0.05），如图8。与芯片结果一致。2.5 细胞焦亡相关蛋白的表达细胞焦亡相关蛋白的表达C组核因子-B（nuclear factor kappa-B，NF-B）和ASC蛋白含量显著高于N组（P0.05），R组Caspase1蛋白含量显著低于N组（P0.05），如图9。3 讨论抗阻训练作为一种非药物疗法，通过刺激促蛋白质合成、血管生成、线粒体生物合成、抗炎、抗氧化作用以减轻甚至逆转骨骼肌萎缩过程，在增加骨骼肌质量和体积的同时还提高了肌力，并使骨骼肌产生适应性肥大13。抗阻训练防治增龄或衰老所致肌萎缩的作用已得到广泛证实。有研究对49项研究进行的荟萃分析，共纳入1328名50岁及以上的受试者，结果显示，平均20.5周、23次/周的抗阻训练可平均增加骨骼肌质量1.1 kg14。虽然以耐力为主的型肌纤维和以力量为主的型肌纤维都可发生适应性肥大，但快肌纤维发生肥大的可能性高于慢肌，大约高50%15，因此本研究选择了典型的快肌胫骨前肌作为研究对象。负重跑台训练作为大鼠抗阻训练方式之一，建模时间一般需要10周以上，该运动方式可以精准地控制运动负荷，便于重复实验16。本研究结果显示，32周后，大鼠的体重、瘦体重及其百分比、胫骨前肌的肌纤维横截面积均显著降低，而抗阻训练可提高上述指标的数值，表明本研究中的抗阻训练模型构建成功。图A为C/N组差异表达基因及其倍数，图B为R/C组差异表达基因及其倍数。图7 各组差异基因差异倍数R/C组log2FC值C/N组log2FC值 962中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图8 各组Asc、Naip6和Casp1 mRNA相对表达量*P0.05，与N组相比；#P0.05，与C组相比。图9 各组大鼠NF-B、ASC、GSDMD和Caspase1相对蛋白含量抗阻训练促进肌肉增长的机制通常被认为与促进骨骼肌蛋白质合成有关。在健康机体中蛋白合成是影响骨骼肌质量的关键因素，但在肌萎缩模型中，抗阻训练对蛋白质分解的抑制效果可能在维持或增加骨骼肌质量中发挥着更关键的作用17。本研究中采用mTOR-4E-BP1通路反映蛋白质合成水平，抗阻训练可激活胰岛素样生长因子（insulin like growth factor，IGF），促进mTOR磷酸化，进一步磷酸化4E-BPl，引起真核翻译起始因子 4E（eukaryotic translation initiation factor 4E，elF-4E）解离，以启动蛋白质翻译过程18。本研究中，增龄可降低大鼠胫骨前肌p-4E-BP1水平和p-4E-BP1/4E-BP1比值，抗阻训练可增加p-4E-BP1水平，但并未显著提高mTOR的含量。采用FoxO1调控下的UPS来反映蛋白质分解程度。FoxO1是调控骨骼肌质量的关键核转录因子，其活性受到磷酸化修饰的调控，修饰后FoxO1出细胞核失去生物学活性19。Ub可标记将降解的蛋白质，通过蛋白酶被降解，该过程构成 UPS 蛋白质分解的主要途径。Atrogin1 和MuRF1是骨骼肌中反映UPS的特异性E3泛素蛋白连接酶20。本研究结果显示，32周的增龄可增加FoxO1和Ub蛋白含量，降低p-FoxO1/FoxO1，而抗阻训练可降低FoxO1和Ub蛋白含量，促进FoxO1的磷酸化失活。上述研究结果提示抑制蛋白质分解过程可能在抗阻训练缓解增龄性肌萎缩中发挥了重要作用。为了进一步探究增龄诱导骨骼肌蛋白质分解的机制，以及抗阻训练发挥防治作用的机制，本研究采用细胞焦亡PCR芯片测试相关基因的表达，明确细胞焦亡在调控蛋白质分解代谢中的作用。细胞焦亡是一种细胞炎性的程序性死亡途径，经典途径依赖于Caspase1调节消皮素D（Gasdermin D，GSDMD）诱导细胞穿孔，963中国运动医学杂志2022年12月第41卷第12期 Chin J Sports Med，Dec.2022，Vol.41，No.12释放炎性物质21。Caspase1激活过程受到ASC的调节22；衰老过程中，NF-B信号通路上调可增加炎性小体的表达，促进细胞焦亡进程23。研究发现，细胞焦亡参与肌肉质量的调控，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的细胞焦亡可导致小鼠成肌细胞（C2C12）出现肌管的萎缩。肌营养不良模型小鼠中敲除细胞焦亡关键蛋白可缓解肌肉萎缩程度，并改善肌肉功能24。本研究结果中，增龄可导致大鼠胫骨前肌Asc和Naip6 mRNA表达上调，且增加ASC和NF-B的蛋白表达；而抗阻训练干预后，下调的细胞焦亡相关差异基因数目增加，且Naip6 mRNA表达下调，Caspase1蛋白表达下调。其中神经元凋亡抑制蛋白6（Neuronal apoptosis inhibitory protein 6，Naip6）是NLR家族凋亡抑制蛋白 家 族（NLRfamilyapoptosisinhibitoryproteins，NAIPs）之一。NAIPs同属于Nod样受体（NLR）和凋亡抑制剂家族（inhibitor of apoptosisfamilies，IAP），是一类抗凋亡蛋白，可与NLRC4形成炎症小体，诱导细胞焦亡和 Caspase1 介导的 IL-1 和 IL-18 裂解，参与肝脏肿块修复、防止结肠肿瘤发生、促进脂肪细胞分化等25-27。但有关Naip6与骨骼肌质量维持的研究还较少，本研究未对其蛋白表达水平进行检测，其在增龄性、缺氧性肌萎缩中的作用机制有待进一步探究。现有研究发现，Naip6与脊髓性肌萎缩症的发病密切相关，其发挥调控肌肉质量的功能可能与参与凋亡过程的泛素蛋白转移酶活性有关28。提示细胞焦亡可能通过作用于泛素蛋白酶体系统而参与对骨骼肌蛋白质代谢的调控。4 结论抗阻训练可降低增龄大鼠的体重，增加瘦体重和肌纤维横截面积，抑制骨骼肌蛋白质的分解，其作用机制可能与抑制细胞焦亡过程有关。5 参考文献1张丽丽.运动干预延缓骨骼肌衰老的作用及机制J.中国老年学杂志，2018，38（10）:2492-2494.2Ajima H，Kai Y，Fujimaki J，et al.Effects of fenofibrate and its combination with lovastatin on the expression of genes involved in skeletal muscle atrophy，including FoxO1 and its targetsJ.J Toxicol Sci，2021，46（1）:11-24.3Ato S，Kido K，Sase K，et al.Response of resistanceexercise-induced muscle protein synthesis and skeletalmuscle hypertrophy are not enhanced after disuse muscle atrophy in ratJ.Front Physiol，2020，11:469.4Phillips SM.Physiologic and molecular bases of musclehypertrophyandatrophy:impactofresistanceexerciseon human skeletal muscle（protein and exercise dose effects）J.Appl Physiol Nutr Me，2009，34（3）:403-410.5Guhathakurta P，Prochniewicz E，Thomas DD.Actin-Myosin interaction:structure，function and drug discoveryJ.Int J Mol Sci，2018，19（9）:2628.6Yoshida T，Delafontaine P.Mechanisms of IGF-1-mediated regulation of skeletal muscle hypertrophy and atrophyJ.Cells，2020，9（9）:1970.7Chen L，Chen L，Wan L，et al.Matrine improves skeletal muscle atrophy by inhibiting E3 ubiquitin ligasesand activating the Akt/mTOR/FoxO3 signaling pathwayin C2C12 myotubes and miceJ.Oncol Rep，2019，42（2）:479-494.8Goldberg EL，Dixit VD.Drivers of age-related inflammation and strategies for healthspan extensionJ.ImmunolRev，2015，265（1）:63-74.9Yu P，Zhang X，Liu N，e