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运动诱导的人体骨骼肌机械和代谢应激对血管生成因子的刺激调节

2022-03-22浏览量：1027

在生物学中，兴奋是指一个生物系统暴露于一个破坏稳态的应激源而产生适应性反应以重新建立稳态的现象。运动是一种有效的兴奋因素，因为它可以通过肌肉活动期间细胞水平上发生的大量生理扰动引发显著的适应性反应。

血管生成，定义为从现有的毛细血管中生成新毛细血管的过程，是最常见的骨骼肌运动刺激反应之一。骨骼肌毛细血管生长由许多具有促血管生成或抗血管生成作用的血管生成因子协调，其中血管内皮生长因子（VEGF）被认为是主要的促血管生成化合物。然而，尚不清楚这种兴奋反应的幅度是否取决于运动刺激的强度和/或持续时间。

肌肉活动诱导的血管生成因子的分泌和表达受到机械信号（包括剪切应力和机械拉伸）以及化学信号（包括缺氧和代谢应激）的调节。不同的是，由肌肉拉伸和/或超负荷引起的机械应力通过激活基质金属蛋白酶（MMP）来刺激血管生成的萌芽形式。

总之，运动期间发生的肌肉机械和生化变化促进了血管生成的级联协调事件，最终导致毛细血管网络扩大，以保持心肌细胞稳态。有研究表明，高强度间歇训练的血管生成能力似乎低于中等强度的连续运动回合，这意味着运动量比强度的作用更为突出。尽管高运动量比高强度运动提供更大的血管生成刺激，但尚不清楚运动引起的机械/代谢压力的程度是否在补偿运动量显著减少方面发挥了关键作用。

因此，探索以不同强度和运动量为特征的运动刺激的血管生成分子反应，并诱导不同程度的机械/代谢应激，可以为运动诱导骨骼肌毛细血管生长的机制提供新的见解。目前，已经使用不同的实验模型来研究人类肌肉血管生成的机制基础，包括被动肢体运动，它增加剪切应力和机械拉伸而不增加代谢需求，以及限制血流的运动，这加剧代谢压力，同时减弱剪切应力。

然而，考虑到机械信号和代谢信号在调节生理血管生成中的相互作用，丹麦哥本哈根大学理学院营养、运动和运动学系课题组的一项研究利用综合运动方法在不同程度和不同持续时间，协同作用于各种刺激因子（即剪切应力、机械拉伸和代谢应激），作为肌肉毛细血管生长的触发器。我们假设，对于给定的工作量，运动刺激引起更深刻的机械/代谢干扰，将促进更大的血管生成分子反应，这是由血管生成因子的基因和蛋白表达决定的。

骨骼肌毛细血管生长是由对机械和代谢信号敏感的血管生成因子协调的。在这项研究中，采用了一种综合运动模型，在不同程度和不同持续时间上协同靶向，促进血管生成的肌肉活动的机械和代谢成分。

研究结果表明，运动期间发生的肌细胞扰动的幅度决定了血管生成分子信号的幅度，这意味着运动相关的肌肉活动以刺激特异性方式调节血管生成因子的基因表达。

参考文献：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.

原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/32822216/

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