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抗阻训练对老年人骨骼肌线粒体重塑标志物的急性和慢性影响

期刊:physiological reportsDOI:10.14814/phy2.14526

本文是一项关于抗阻训练(Resistance Training, RT)对老年人骨骼肌线粒体重塑标志物的急性与慢性影响的研究。研究由Paulo H.C. Mesquita等多名作者共同完成,研究团队来自美国奥本大学(Auburn University)的运动机能学学院、营养学与饮食学系以及细胞生物学与生理学系。该研究于2020年发表在《Physiological Reports》期刊上,文章编号为e14526。

研究背景

随着年龄的增长,骨骼肌健康逐渐衰退,表现为肌肉质量和力量的下降(即肌肉减少症,sarcopenia),以及肌肉氧化能力的降低。这些变化与老年人生活质量的下降和死亡率的增加密切相关。线粒体在骨骼肌功能中扮演着关键角色,其动态平衡(包括线粒体的生成、融合、分裂和自噬)对维持细胞能量代谢至关重要。然而,随着年龄的增长,线粒体的动态平衡可能受到破坏,导致线粒体功能下降。尽管运动被认为是改善老年人肌肉功能和线粒体健康的重要策略,但抗阻训练对线粒体动态平衡的影响尚未得到充分研究。因此,本研究旨在探讨抗阻训练对老年人骨骼肌线粒体含量和动态平衡标志物的急性与慢性影响。

研究方法

研究招募了16名年龄在59±4岁之间的老年人(6名男性,10名女性),这些参与者此前没有进行过系统的抗阻训练。研究设计包括三个阶段:训练前(pre)、第一次训练后24小时(acute)和10周训练结束后72小时(chronic)。在每个阶段,研究人员从参与者的股外侧肌(vastus lateralis)中获取肌肉活检样本,并通过蛋白质印迹法(Western Blotting)分析线粒体相关蛋白的表达水平。

抗阻训练计划为期10周,每周进行两次全身训练,训练内容包括腿举、腿伸展、腿弯举、杠铃卧推和缆绳下拉等动作。每次训练后,参与者根据自我感知的难度调整训练负荷,以确保训练的强度和效果。

研究结果

研究结果显示,10周的抗阻训练显著增加了线粒体电子传递链复合物I-V的蛋白水平(增加39%至180%),表明线粒体含量有所增加。此外,线粒体融合相关蛋白(如Mfn1、Mfn2和Opa1)的表达水平也显著增加(Mfn1增加90%,Mfn2增加110%,Opa1增加261%)。然而,线粒体分裂相关蛋白Drp1的表达水平在慢性训练后也有所增加(增加134%),但Fis1的表达水平没有显著变化。

值得注意的是,尽管线粒体含量和融合相关蛋白显著增加,但线粒体生物发生(如PGC-1α、TFAM和NRF1)和自噬(如PINK1和Parkin)相关蛋白的表达水平在训练前后没有显著变化。这表明抗阻训练可能主要通过增加线粒体融合来改善线粒体功能,而不是通过生物发生或自噬途径。

讨论与结论

研究结果表明,10周的抗阻训练能够显著增加老年人骨骼肌中线粒体电子传递链蛋白的含量,并促进线粒体融合相关蛋白的表达。这些变化可能有助于改善线粒体功能,从而对抗与年龄相关的肌肉功能下降。尽管急性训练后未观察到显著变化,但慢性训练的效果表明,重复的抗阻训练是改善老年人线粒体健康的关键。

此外,研究还指出,抗阻训练对线粒体动态平衡的影响可能与参与者的基线体能水平有关。对于那些体能较差的老年人,抗阻训练可能通过恢复线粒体的“健康”状态来改善肌肉功能。未来的研究应进一步探讨不同训练强度和频率对线粒体动态平衡的影响,以及这些变化如何转化为功能上的改善。

研究亮点

  1. 线粒体含量增加:10周的抗阻训练显著增加了线粒体电子传递链复合物I-V的蛋白水平,表明线粒体含量增加。
  2. 线粒体融合增强:抗阻训练显著提高了线粒体融合相关蛋白(Mfn1、Mfn2和Opa1)的表达水平,表明线粒体融合过程得到增强。
  3. 线粒体分裂与自噬无明显变化:尽管Drp1蛋白水平增加,但Fis1和自噬相关蛋白(PINK1和Parkin)的表达水平未发生显著变化。
  4. 抗阻训练对老年人的潜在益处:研究结果表明,抗阻训练不仅能够增加肌肉质量和力量,还可能通过改善线粒体功能来延缓与年龄相关的肌肉衰退。

研究意义

本研究为抗阻训练在改善老年人线粒体健康方面的作用提供了新的证据。尽管抗阻训练通常被认为主要用于增加肌肉质量和力量,但本研究表明,它还可能通过增加线粒体含量和促进线粒体融合来改善线粒体功能。这对于预防和治疗与年龄相关的肌肉功能下降具有重要意义,尤其是在老年人群体中。未来的研究可以进一步探讨抗阻训练与其他形式的运动(如有氧训练)结合对线粒体功能的协同作用,以及这些变化如何转化为临床上的功能改善。

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