《中国运动医学杂志》
0 引言 Introduction
微小RNAs(microRNAs,miRNAs)是一类小的由20-25个核苷酸组成的非编码RNAs,在RNA 沉默和转录后调节基因表达,Ago 蛋白通过miRNAs 寻找靶向mRNAs[1]。1993年,在秀丽隐杆线虫中首次发现了miRNAlin-4。2000 年,REINHART 等[2]发现了另一种miRNAlet-7,let-7能够调节幼体L4 向成体发育,在该线虫中,上调let-7导致成虫的过早出现并调控动物的系统发育。let-7存在于包括人类在内的多个物种中,let-7的发现促成对一类新的微小RNAs 的研究,这种微小RNAs 被称为miRNAs[3]。目前,在人类和其他物种中大约发现了1 900 个miRNAs。据估计,miRNAs 能够调节哺乳动物1/3 的基因组,单个miRNA 可以靶向数百个mRNAs,而单个mRNA 可以被多个不同miRNAs 靶向,miRNAs具有强大、复杂、灵活的调控功能[4]。
运动水平的提高由多种生理、心理及环境因素调控,并与训练强度、营养水平及遗传相关[5]。体力活动和运动会引起细胞外和细胞内信号的变化,这些变化的信号能够影响和控制炎症、血管生成、线粒体合成、心肌和骨骼肌代谢、再生和重塑的基因表达[6]。miRNAs 在炎症[7]、线粒体代谢[8]、心肌/骨骼肌收缩力的产生和组织肥大中具有重要作用[9-10],因而,miRNAs 被认为是运动适应过程中必不可少的细胞内递质。2007 年和2011 年首次探究了运动训练对组织和循环系统中miRNAs 的调控[11-12]。随后,关于运动和miRNAs 相关性的研究,尤其富含丰富miRNAs 的肌肉组织、心脏组织的研究成为热点。miRNAs 通过与mRNAs 互作,在转录后水平调控及参与肌肉的发育、恢复和损伤[13],并可能与有氧运动能力直接相关[5]。miRNAs 可以参与运动后心脏生长、抗纤维化及血管生成的健康促进过程[14]。
为了更好地理解miRNAs 介导的调控网络与身体健康、生理适应之间的关系,做如下综述。
1 资料和方法 Data and methods
1.1 资料来源以“microRNA,athletes and physical function”为关键词,检索PubMed of NCBI 数据库2007 至2019 年相关文献。
1.2 文献入选标准
纳入标准:①以近10 年发表为主、影响因子>3 的期刊文献;②miRNAs 的相关知识及与运动相关的miRNAs 的最新进展;③miRNAs 作为生理状态中生物标志物作用的相关文献。
排除标准:与此次研究目的不密切及重复性研究。
按照“best match”排序(见图1)。通过阅读、分析检索得到文献,按照纳入排除标准筛选后,最终入选73 篇文献。
图 |文献检索流程图
2 结果 Results
2.1 miRNAs 与骨骼肌运动调控骨骼肌发育是一个复杂的过程,由多个因素调控。miRNAs 参与了迄今为止所研究的骨骼肌的大部分生物学过程,在调节肌肉生成、肌肉质量、肌肉类型、再生和组织代谢中具有重要作用。
2.1.1 肌肉特异miRNAs MyomiRs 为一类肌肉特异性miRNAs,是骨骼肌发育的重要组成部分,对于骨骼肌增殖、分化和再生具有重要作用,并在横纹肌中高水平表达。2007 年首次证实miR-1 为横纹肌组织特异表达miRNA[15],2 年后,SEMPERE 等描述了30 种在特定组织中富集的miRNAs 并命名为肌肉特异性miRNAs。骨骼肌miRNAs 以9 种不同的肌团组成,即miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206、miR-208a、miR-208b、miR-378、miR-486 和miR-499[16]。MyomiR-378 参与骨骼肌发育,在成肌细胞分化过程中靶向肌源性抑制因子MyoR[17]。MyomiR-486 通过抑制肌萎缩叉头盒子(forkhead box O1,FOXO1)的转录因子中间产物来促进肌生成。肌肉特异性miR-1、miR-133 和miR-206 是迄今为止研究最多和最具特征的肌团[18],在骨骼肌的正确发育和功能维持中发挥重要作用,并对多种病理状态下的分子机制有着深远的影响[17]。
2.1.2 MyomiRs 与肌肉再生 人胚胎骨骼肌生成包含以下主要过程:肌前体细胞的增殖及分化;成肌细胞向肌管的分化及融合;肌管向肌纤维分化,多种基因参与骨骼肌发育的调控。一项动物实验发现,胚胎小鼠骨骼肌DICER 敲除能够导致骨骼肌发育不全、肌纤维数量减少及生肌细胞凋亡和成肌细胞死亡等有害表型,进而证实miRNAs 在骨骼肌发育中的作用(表1)。
2.1.3 MyomiRs 与肌肉退化 研究发现,肌肉功能紊乱常伴随MyomiRs 降解现象。一项临床研究指出,miR-1、miR-133和miR-206 能够作为Duchenne 和Becker’s 肌营养不良症患者生物学判定标志物[23]。miR-206 表达水平的上调与肌萎缩性脊髓侧索硬化症的进展一致,呈正相关性[24]。与健康患者相比,横纹肌肉瘤肿瘤患者组织中miR-1、miR-133a、miR-133b 和miR-206 的表达下调[25]。miR -1 水平下调与慢性阻塞性肺疾病患者的肌肉功能恶化相关[26]。在一项健康年轻男性的研究中发现,卧床休息7 d 导致miR-1 和miR-133a下调[27]。
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