运动减肥分子生物学机制探讨

山西体育科技 2008年 l2月 第28卷 第4期 运动减肥分子生物学机制探讨 张 燕。仇大勇 (南京师范大学秦州学院体育系，江苏 泰州 225300) 摘 要：Perilipin作为脂滴面的主要结构蛋白，在维持脂肪代谢和能量平衡方面起蓟 童要作角 它锋为 一 种“分子开关”，对脂肪分解起到了双向调控作用。本文通过运动对Perilipin相关影响因素韵影 响 粜探葑 运动减肥 的可能机制。 关键词：运动；减肥；脂滴包被蛋白 1 引言 随着现代社会物质文明的高度发展，人们生活 水平也不断地得到提高，肥胖病作为一种营养代谢 紊乱疾病，越来越多的危害人类的健康。它以脂肪 代谢失衡为主，是多种因素综合作用的结果。运动 尤其是有氧运动在增加能量消耗，促进脂肪分解代 谢，防止脂肪堆积方面有着显著作用，因此，运动在 防肥减肥措施中占有十分重要的地位。 有氧运动通过促进甘油三酯水解和增强脂肪 酸利用来减少脂肪堆积的作用已经很明确，但是关 于运动促进甘油三酯水解的分子生物学机制还尚 未清楚。纵观目前的研究成果，很多激素、蛋白和细 胞因子在脂肪代谢过程中发挥着重要作用，如胰岛 素，瘦素，肿瘤坏死因子a(TNF—a)等。其中，脂滴包 被蛋白(Perilipin)作为 PAT家族蛋白重要成员，可 能在调控脂肪分解反应及相关病理过程中发挥重 要作用。那么脂滴包被蛋白是怎样调控脂肪分解反 应，以及运动通过何种途径来影响Perilipin，从而达 到减少脂肪，减轻肥胖目的。本文在通过对前人的 研究进行综述，来探讨推测运动减肥分子生物学的 可能机制。 2 Per i Iipin的概述 1990年，在大鼠脂肪细胞发现了一种可以被蛋 白激酶A(PKA)磷酸化的蛋白。这种蛋白紧密的结 合在成熟3I'3一u脂肪细胞的脂滴表面，被命名为 Pelilipin，中文可译为脂滴包被蛋白或脂被蛋白。 Perilipin可分为三种亚型，即Perilipin A，Perilipin B 和Perilipinc C。Perilipin A在脂肪细胞脂滴表面分 布数量最多，在甾体生成细胞也低水平表达；per一 · 42 · ilipinB在这两种细胞中均低水平表达；Peril@n~则 只分布在甾体生成细胞 在 3T3一L1前脂肪细胞早期分化阶段 脂肪 分化相关蛋白ADRP最先出现于脂滴表面；随着细 胞分化成熟，Perilipin在脂滴表面逐渐增加，¨ADRP 含量下降，即Perilipin逐渐取代了ADRP；转染 Pexilipin基因使其高效表达后也出现类似现象， Perilipin取代 ADRP而定位于脂滴表面 Perilipin 在3T3一L1脂肪细胞中包被相对成熟，体积较大 的脂滴[2]。在细胞培养基中加人脂肪酸会增加甘 油三酯合成，导致 Perilipin蛋白表达增加，但不增 加其mRNA水平。提示该蛋白调控可能不发生在基 因转录水平，而主要应在翻译后水平一增加游离脂 肪酸使细胞内甘油三酯增多，从而使脂滴的大小和 数量增加，因此增加了与脂滴结合的 Perilipin的量 [5]。 3 Per ilipi n调控脂肪分解的机制 Perliipin对脂肪分解调控具有双重性。转染 Peripin A基因使其高表达可以有效减少甘油三酯 水解，提示基础状态下 Perilipin对甘油三酯有保护 作用。未磷酸化的Peripin可能在脂滴表面形成一 种“屏障”，阻止脂肪酶接触到脂滴内的甘油三酯， 从而抑制脂肪分解[4]。当Perilipin被磷酸化以后， 其所形成的“分子屏障”被打开，从而允许脂肪酶接 触并分解甘油三酯，这提示 Perilipin作为一种“分 子开关”，直接参与脂质代谢的分子调控[1，5]。． 4 运动影响Perilipin作用的推测 目前，有关运动影响Perilipin的报道很少，从 影响Perilipin作用的相关因素中可以推测，运动可 山西体育科技 2008年 12月 第 28卷 第4期 以通过改变这些影响因素，来实现对 Peri lipin作用 的影响。 4．1 通过cAMP—PKA途径影响Peril ipin的作用 4．1．1 肾上腺素一 cAMP—PKA途径 肾上腺素与脂肪细胞上的B 3受体结合后，激 活cAMFPKA信号转导系统，引起Perilipin和激素 敏感脂酶(HSL)同步磷酸化，进而导致甘油三酯水 解[4]。基础状态时，HSL主要分布于胞浆，脂肪分 解时，发生磷酸化，并从胞浆转位到脂滴表面进而 分解脂质，这种转位需要磷酸化的Peri lipin存在脂 肪分解是 PEA所磷酸化的Peri lipin和 1HSI。协同 作用的结果。运动能提高肾上腺素水平，增加肾上 腺素与受体结合能力，激活cAMr，一PKA信号转导 系统，促进 Per ilipin的磷酸化。 4．1．2 胰岛素一 cAMP— PKA途径 胰岛素作为内源性抑制脂肪分解的最主要激 素，其可能与受体结合，通过活化磷酸二酯酶3B使 cAMP水平下降，进而减少PKA活化，减少Perilipin 磷酸化。而大量研究表明，运动能显著降低肥胖者 的胰岛素水平，从而降低胰岛素对脂肪分解的抑制 作用。 4．2 通过 TNF—a途径影响 Perilipin作用 TNF _ a是多效性的细胞因子，在脂肪分解中扮 演着重要的角色。研究表明，TNF_a对 Perilipin的 影响主要集中在蛋白表达和磷酸化上，肿瘤坏死因 子TNF__a刺激的脂肪分解伴随着 3T3一u脂肪 细胞内Periliipin A和B蛋白表达减少，并且过度表 达Perilipin A或 B可以阻止TNF—a刺激的脂肪分 解[7]。同时TNF—a还能引起磷酸二酯酶3B表达减 少，使 cAMP水平提高，使PKA活化增多，从而使得 Perilipin磷酸化增多[8]。而运动能提高TNF—a的 含量，毛丽娟等研究表明[9]，十周的递增游泳训练 能显著提高大鼠肝脏和血清中的TNF—a的含量， 0strowski等[10]，1998年报道受试者进行马拉松跑 后血清中TNF—a含量增加 2倍等等，均表明长时 间运动能显著提高TNF__a的含量。 4．3 通过瘦素途径影响Perilipin的作用 瘦素作为肥胖基因在脂肪组织的表达产物，具 有调节食物摄取与能量代谢的作用。在转基因小鼠 过度表达瘦素，会导致Periliipin mRNA和蛋白表达 减少，PKA的活性降低，基础脂肪分解减弱[1]。大 量研究表明，运动能有效降低肥胖者血清瘦素的水 平，从而降低瘦素对 Perilipin的影响，增加脂肪分 解。 4．4 通过心钠素途径影响Perilipin的作用 心纳素又称心房肽或心房利钠多肽，是心肌细 胞产生与分泌的一种循环激素，具有强大的利钠、 利尿、舒张血管和抑制肾素一血管紧张素系统的作 用。在人体脂肪细胞中心纳素可以活化鸟苷酸环化 酶A型受体，通过cGMP／cGMP依赖的蛋白激酶 I 途进使 Perilipin和HSL磷酸化，促使脂肪分解。经 大量研究证实，运动与血浆心纳素水平呈正相关 的。有学者通过实验研究连续递增负荷运动中各级 负荷对心纳素的影响，结果发现，随着强度和时间 的增加，血浆心纳素明显上升[12]。因此运动可能 通过增加心纳素水平，通过PKI途进促进脂肪分 解。 5 展望 综上所述，Perilipin对脂肪分解起到了重要作 用，运动可以通过多种途进来影响 Perilipin的作 用，从而实现加速脂肪分解，减少脂肪堆积的目的， 但是运动能否对Perilipin的合成和表达产生直接 影响，还有待进一步的深入研究。 参考文献： [1]LOndos C，Brasaemle DL，Sehulm cJ，et a1．On the control of lipelysisin adipocytes．Ann N Y Aead Sci，1999，892：155-168． [2]wolins NE，QuaynOI’BK，skinNer JR，et a1．s3—12， adipophilin，and TIP47 package lipid in adiDOCvtes．J Bi Chem，2005，280：19146-19155． [3]Brasaemle DL，Barber T，Kimmel AR，et a1．Post．translation— al regulation ofperilip。"expression’Stabilization by stored intra— cellular neutral lipids．J BiolChem，1997，272：9378-9387． [4]Souza SC，Mutiro KV，Liseum L，et at．M~latien of b~yr-e sensitive liDase and protein kinase A~ediated lipolysis by per- ilipin A in an adenoviral recons--tituted system．J Biol Chem， 20o2，277：8267”一"8272． [5]Londos C，Sztalryd c，Tansey JT，et a1．Role of PAT pro- teins in liDid metabolism．Biochimie，2005，87：45-49． [6]Sztalryd C，Xu G，Dorward H，et a1．Perilipin A is essential for the 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的是睡眠，因为它是消除疲劳最有效的途径。一般 每天不可少于8小时，比赛或大运动量训练期间应 适当增加睡眠时间。 3．2 运 动后 的积极 性放松 活动 放松活动即是运动后的整理休息。它是消除疲 劳的一种积极手段，对疲劳有良好的缓解作用。若 剧烈赛跑后逐渐变为慢跑或走，同时调整呼吸，放 松摆动；进行危险练习后，可以进行慢跑，轻跳等练 习。 3．3 运动后的理疗 理疗一般是指按摩或淋浴和热敷，按摩是消除 运动性疲劳的重要手段之一。它的方法多样化，一 般对大肌肉群可采用推、擦、揉捏、搓、拍击等按摩 方法；对于部位可采用按、抖动、运拉等方法；对于 肌肉痉挛一般可采用弹筋、拨、理筋等方法。淋浴或 局部热敷是一种简易的消除疲劳的方法，在淋浴时 水温不能太高，一般以4O度左右为准，它能加快血 液循环，改善神经肌肉的营养，温水浴还有良好的 镇静作用。热敷能消除肌肉僵硬和紧张，加速体内 代谢废物的消除。另外，吸氧、针灸、气功等也可有 效缓解运动性疲劳。 3．4 运动后的营养学手段及药疗 运动后补充合理的营养和药物。由于运动中产 生疲劳的因素之一是能量不足，所以在运动训练和 赛后补充合理的营养有助于疲劳的消除。运动以后 一 般要供应热能、蛋白质、维生素、无机盐和水；饮 食间歇为3～5小时，以维持血糖稳定；一天至少吃 五样水果或蔬菜，一方面可保证维生素A、B、C等物 质补充，另一方面可缓冲体内乳酸；提高脂肪含量。 药物疗法一般可使用中药，如：刺五加，参三七等。 这些中药具有补气壮筋，调节中枢神经的功能，也 是消除疲劳较好的效果之一。 4 小结 举重运动员的运动性疲劳和运动后的恢复与 运动量的大小、训练水平和机能状态有密切的关 系。如何消除疲劳的问题，已经日益受到广大科研 人员、教练员和运动员的重视。随着竞技运动的不 断提高，科学的训练方法、合理的膳食搭配，生理生 化的监测和心理调节，都能为运动员消除疲劳、恢 复体能。另外，综合应用以上的恢复方法，也能有效 地消除运动性疲劳，有助于运动成绩的提高。 参考文献 ： [1]钟大鹏等．运动性疲劳产生与消灭[J】．武汉体育学院学 报，2002．5． [2]田文秀等．浅析运动性疲劳的产生与消灭[J]．山东体育科 技，2001．12． [3]潘字敏．运动性疲劳恢复手段研究综述[J]．内蒙古体育科 技，2006．1． 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