運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的人體骨骼肌機(jī)械和代謝應(yīng)激對(duì)血管生成因子的刺激調(diào)節(jié)

來源：上海泉眾機(jī)電科技有限公司 2022年04月07日 10:01

在生物學(xué)中，興奮是指一個(gè)生物系統(tǒng)暴露于一個(gè)破壞穩(wěn)態(tài)的應(yīng)激源而產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)以重新建立穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)是一種有效的興奮因素，因?yàn)樗梢酝ㄟ^肌肉活動(dòng)期間細(xì)胞水平上發(fā)生的大量生理擾動(dòng)引發(fā)顯著的適應(yīng)性反應(yīng)。

血管生成，定義為從現(xiàn)有的毛細(xì)血管中生成新毛細(xì)血管的過程，是最常見的骨骼肌運(yùn)動(dòng)刺激反應(yīng)之一。骨骼肌毛細(xì)血管生長由許多具有促血管生成或抗血管生成作用的血管生成因子協(xié)調(diào)，其中血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）被認(rèn)為是主要的促血管生成化合物。然而，尚不清楚這種興奮反應(yīng)的幅度是否取決于運(yùn)動(dòng)刺激的強(qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間。

肌肉活動(dòng)誘導(dǎo)的血管生成因子的分泌和表達(dá)受到機(jī)械信號(hào)（包括剪切應(yīng)力和機(jī)械拉伸）以及化學(xué)信號(hào)（包括缺氧和代謝應(yīng)激）的調(diào)節(jié)。不同的是，由肌肉拉伸和/或超負(fù)荷引起的機(jī)械應(yīng)力通過激活基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）來刺激血管生成的萌芽形式。

總之，運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生的肌肉機(jī)械和生化變化促進(jìn)了血管生成的級(jí)聯(lián)協(xié)調(diào)事件，最終導(dǎo)致毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，以保持心肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。有研究表明，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練的血管生成能力似乎低于中等強(qiáng)度的連續(xù)運(yùn)動(dòng)回合，這意味著運(yùn)動(dòng)量比強(qiáng)度的作用更為突出。盡管高運(yùn)動(dòng)量比高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)提供更大的血管生成刺激，但尚不清楚運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械/代謝壓力的程度是否在補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)量顯著減少方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

因此，探索以不同強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量為特征的運(yùn)動(dòng)刺激的血管生成分子反應(yīng)，并誘導(dǎo)不同程度的機(jī)械/代謝應(yīng)激，可以為運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)骨骼肌毛細(xì)血管生長的機(jī)制提供新的見解。目前，已經(jīng)使用不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硌芯咳祟惣∪庋苌傻臋C(jī)制基礎(chǔ)，包括被動(dòng)肢體運(yùn)動(dòng)，它增加剪切應(yīng)力和機(jī)械拉伸而不增加代謝需求，以及限制血流的運(yùn)動(dòng)，這加劇代謝壓力，同時(shí)減弱剪切應(yīng)力。

然而，考慮到機(jī)械信號(hào)和代謝信號(hào)在調(diào)節(jié)生理血管生成中的相互作用，丹麥哥本哈根大學(xué)理學(xué)院營養(yǎng)、運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)學(xué)系課題組的一項(xiàng)研究利用綜合運(yùn)動(dòng)方法在不同程度和不同持續(xù)時(shí)間，協(xié)同作用于各種刺激因子（即剪切應(yīng)力、機(jī)械拉伸和代謝應(yīng)激），作為肌肉毛細(xì)血管生長的觸發(fā)器。我們假設(shè)，對(duì)于給定的工作量，運(yùn)動(dòng)刺激引起更深刻的機(jī)械/代謝干擾，將促進(jìn)更大的血管生成分子反應(yīng)，這是由血管生成因子的基因和蛋白表達(dá)決定的。

骨骼肌毛細(xì)血管生長是由對(duì)機(jī)械和代謝信號(hào)敏感的血管生成因子協(xié)調(diào)的。在這項(xiàng)研究中，采用了一種綜合運(yùn)動(dòng)模型，在不同程度和不同持續(xù)時(shí)間上協(xié)同靶向，促進(jìn)血管生成的肌肉活動(dòng)的機(jī)械和代謝成分。

研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生的肌細(xì)胞擾動(dòng)的幅度決定了血管生成分子信號(hào)的幅度，這意味著運(yùn)動(dòng)相關(guān)的肌肉活動(dòng)以刺激特異性方式調(diào)節(jié)血管生成因子的基因表達(dá)。

參考文獻(xiàn)：Fiorenza M, Gliemann L, Brandt N, Bangsbo J. Hormetic modulation of angiogenic factors by exercise-induced mechanical and metabolic stress in human skeletal muscle. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2020 Oct 1;319(4):H824-H834. doi: 10.1152/ajpheart.00432.2020. Epub 2020 Aug 21. PMID: 32822216.

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