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老年骨骼肌线粒体适应:运动训练的影响

期刊:Physiological ResearchDOI:10.33549/physiolres.933329

这篇文档属于类型b,即一篇科学综述文章。以下是对该文章的详细报告:

作者及发表信息

本文的主要作者为M. M. Ziaaldini、S. R. A. Hosseini和M. Fathi,均来自伊朗马什哈德费尔多西大学体育科学学院。文章于2016年7月1日被接受,并于2016年12月16日在线发表,最终发表于2017年的《Physiological Research》期刊第66卷,页码为1-14。

文章主题

本文的主题是衰老过程中骨骼肌线粒体的适应性变化及其与运动训练的关系。文章综述了衰老过程中线粒体功能下降的机制,并探讨了耐力训练和抗阻训练对老年个体骨骼肌线粒体功能的改善作用。

主要观点及论据

1. 衰老与线粒体功能障碍

衰老是一个复杂的生理过程,伴随着线粒体功能的逐渐下降。线粒体功能障碍与多种健康问题相关,包括神经肌肉疾病、代谢性疾病和心血管疾病。线粒体是细胞内负责能量供应的细胞器,其功能下降会导致细胞能量代谢的紊乱,进而加速衰老过程。研究表明,衰老过程中线粒体的动态变化(如融合和分裂)以及线粒体生物合成(mitochondrial biogenesis)的减少是导致线粒体功能障碍的主要原因。

支持证据: - 衰老过程中,线粒体DNA(mtDNA)的突变和氧化应激的增加导致线粒体功能下降。 - 老年个体的骨骼肌中线粒体体积和密度显著减少,线粒体酶的活性(如柠檬酸合酶、琥珀酸脱氢酶等)也显著降低。

2. 线粒体动态与生物合成的调控机制

线粒体的动态行为(融合和分裂)以及生物合成是维持线粒体功能的关键。线粒体融合由Mfn1、Mfn2和OPA1蛋白调控,而分裂则由Drp1和Fis1蛋白调控。线粒体生物合成则依赖于PGC-1α(过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α)等转录因子的调控。

支持证据: - PGC-1α是线粒体生物合成的关键调控因子,其表达水平在衰老过程中显著下降。 - 运动训练可以通过激活AMPK、p38 MAPK等信号通路,上调PGC-1α的表达,从而促进线粒体生物合成。

3. 运动训练对老年个体线粒体功能的影响

耐力训练和抗阻训练都被证明可以改善老年个体的线粒体功能。耐力训练主要通过增加线粒体体积和数量,提升线粒体酶的活性,从而增强线粒体的氧化磷酸化能力。抗阻训练则通过增加肌肉质量和线粒体蛋白的表达,改善线粒体的功能。

支持证据: - 耐力训练可以显著增加老年个体骨骼肌中线粒体蛋白(如Mfn1、Mfn2和Fis1)的含量,并提升PGC-1α的表达。 - 抗阻训练可以通过激活IGF-1/MAPK信号通路,促进线粒体生物合成,并减少线粒体自噬(autophagy)相关的蛋白降解。

4. 运动训练对线粒体动态和生物合成的具体影响

运动训练不仅可以通过增加线粒体融合和分裂相关蛋白的表达来改善线粒体动态,还可以通过上调PGC-1α及其下游转录因子(如NRF-1、NRF-2和TFAM)的表达,促进线粒体生物合成。

支持证据: - 12周的耐力训练显著增加了老年个体骨骼肌中Mfn1、Mfn2和Fis1的蛋白含量,并提升了PGC-1α的表达。 - 抗阻训练通过激活IGF-1/MAPK信号通路,增加了线粒体蛋白的表达,并减少了线粒体自噬相关的蛋白降解。

文章的意义与价值

本文综述了衰老过程中线粒体功能下降的机制,并详细探讨了运动训练(尤其是耐力训练和抗阻训练)对老年个体线粒体功能的改善作用。文章指出,运动训练可以通过多种信号通路(如AMPK、p38 MAPK和IGF-1/MAPK)上调PGC-1α的表达,从而促进线粒体生物合成和动态平衡的恢复。这一发现为老年个体通过运动训练改善线粒体功能、延缓衰老提供了理论依据。

文章的亮点

  1. 综合性:本文全面综述了衰老过程中线粒体功能下降的机制,并详细探讨了运动训练对线粒体功能的改善作用。
  2. 新颖性:文章不仅关注耐力训练,还探讨了抗阻训练对线粒体功能的影响,为老年个体的运动处方提供了新的思路。
  3. 应用价值:本文的研究结果为老年个体通过运动训练改善线粒体功能、延缓衰老提供了理论依据,具有重要的临床应用价值。

总结

本文通过对衰老过程中线粒体功能下降机制的综述,详细探讨了运动训练(尤其是耐力训练和抗阻训练)对老年个体线粒体功能的改善作用。文章指出,运动训练可以通过多种信号通路上调PGC-1α的表达,从而促进线粒体生物合成和动态平衡的恢复。这一发现为老年个体通过运动训练改善线粒体功能、延缓衰老提供了理论依据,具有重要的科学和应用价值。

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