运动对心肌细胞第二信使的影响

运动对心肌细胞第二信使的影响 运动对心肌细胞第二信使的影响 EffectofExerciseonSecondMessengerofCardiacMuscleCell 陈岩,胡磊 ChenYan,HULei 摘要:第二信使是指受细胞外信号的作用,在细胞质基质内形成或向细胞质基质释 放的细胞内小分 子,其负责将信号传到细胞内部,如cAMP,cGMP和ca"等.通过查阅大量文献资料, 本文对第二信使 的研究进展以及运动对心肌第二信使的影响进行综述. 关键词:运动;心肌;第二信使;细胞质基质;影响因素 AbstraCt:Thesecondmessengeristhesmallmoleculethatis~rmedincytomatfixorreleasedtocytomatrix byreceivingthesignalsoftheoutsidecells,Itsfunctionistotransmitthesignalstotheinsidecellssuchas cAMP,cGMP,Ca2andSOon,Byreferringtotllerelatedliterature,thispaperreviewstheresearchofsecond messengeraswellastheeffectofexercisesonsecondmessengerofcardiacmusclecel1. Keywords:exercise;cardiacmuscle;secondmessenger;c~omatfix;influencefactor 中图分类号:c8o4,2文献标识码:A文章编号:1005—0256(2008)07—0032—2 所谓第二信使(secondmessengers)是与细胞外信号分子相 对而言.一般将细胞外信号分子称为"第一信使".第一信使 与受体作用后在细胞内最早产生的信号分子称为第二信使. 目前公认的第二信使有cAMP,cGMP,三磷酸肌醇(IP),二酰 基甘油(DG)和Ca等. 1第二信使的研究进展 IJIcAMP信号传递途径 cAMP是第一个被发现的第二信使,它对细胞的信息传递 起着重要的作用.激素和受体结合后,通过G蛋白激活腺苷 酸环化酶,使cAMP生成增加.cAMP激活依赖cAMP的蛋白 激酶(蛋白激酶A,PICA).蛋白激酶A可催化许多细胞内蛋白 质的磷酸化,蛋白激酶A还可以磷酸化钙通道,引起ca内 流;磷酸化微管蛋白,改变其构象,引起细胞的内分泌功能改 变.cAMP浓度的提高可起不同的作用,例如:引起糖原降解, 应付细胞对能量的急需;激活特定基因的转录,合成所需的蛋 白质.蛋白激酶A通常无活性,但一旦它与cAMP结合,引 起构象发生改变,而被激活.活化的A激酶催化特定的靶蛋 白的丝氨酸或苏氨酸磷酸化,使靶蛋白被激活.动物细胞中普 遍含有A激酶,但不同细胞中的A激酶底物有所不同,因而产 生不同的作用.A激酶的重要作用是使某些基因调节蛋白磷 酸化,进而激活特定的基因转录. 1.2细胞内的钙信号 研究发现,细胞外和内质网腔中的ca"浓度显着高于细胞 质基质,因此ca在质膜和内质网膜的膜两侧存在着跨膜浓度 梯度.膜中的ca2通道一旦被打开,细胞质基质中的ca"浓度 会迅即升高,从而引起Ca2反应蛋白的变化.研究发现:钙在细 胞损伤过程中起重要作用,各种因素导致的细胞和线粒体内钙 过渡集聚可引起细胞结构和功能的损伤,细胞及线粒体内钙的 聚集程度与细胞损伤程度密切相关.线粒体内钙异常增加程 度常作为细胞损伤指标之一.3.ca的作用是通过影响一种 ca2敏感蛋白来实现的,这种蛋白质称为钙调蛋白(钙调素) (ealmodulin).钙调蛋白是ca的受体蛋白,钙调蛋白分子结合 Ca2后,发生构象改变,可参与多种反应的调节过程.ca"对钙 调蛋白的别构激活类似于cAMP对激酶的别构激活,所不同的 是,ca2/钙调蛋白无酶活性,它只可与别构的靶蛋白结合,改变 靶蛋白的活性.质膜上的caz一ATP酶既是一种可被Ca2/钙 ?IIlli图l?BUL.LET.INO.FS.PO,,R..'. ;V o1.16.NO.7.2008 调蛋白激活的ca"泵,激活后可将ca2抽到细胞外.细胞质基 质中ca浓度升高会激活Ca2泵,从而使Ca2浓度恢复常态. 不过,大多数ca"/钙调蛋白是间接起作用的,还要通过Ca2/ 钙调蛋白依赖蛋白质激酶才能发挥作用,后者又称为CaM激酶. CaM激酶包括很多种,组成了CaM激酶家族,它们都能使蛋白质 的丝氨酸或苏氨酸磷酸化. 1,3cGMP信号传递途径 与cAMP一蛋白激酶A途径相似的是cGMP一蛋白激酶G 途径,这条途径多限于心血管系统及脑内.激素和受体结合 后,通过G蛋白介导,释放亚基(Gia).亚基可催化GTP转化 为GDP,同时激活磷脂酶c.磷脂酶c可使膜结构中的磷脂酰 肌醇一4,5一二磷酸(PIP)分解成三磷酸肌醇(IP,)和二脂酰 甘油(DG).IP3主要的作用是提高细胞质基质中的ca"浓 度,而二脂酰甘油则是激活蛋白质激酶C(又称C激酶或 PKC).IP3和1受体结合后,受体变构,钙通道开放,存在于 内质网的ca"释放入胞液,使胞液内ca"浓度升高.内质网 的ca"储备枯竭后,IP{还能结合细胞膜的钙通道,引起细胞 外ca2内流,也使胞内ca"浓度升高.由此引起细胞内 cAMP的水平发生改变.DG经DG酯酶催化水解出花生四 烯酸(AA),后者在细胞内脂加氧酶作用下,产生两个重要的前 列腺素中间产物PGG及PGH2,这两个内过氧化物可激活鸟 苷酸环化酶(GC),GC催化GTP生成cGMP. 2运动对心肌第二信使的影响 目前关于运动对心肌第二信使影响的研究比较少,并且 现有的研究也主要是集中在力竭运动对心肌第二信使的影响. 黄元汛,张钧研究发现,力竭运动大鼠心肌中cAMP和cGMP 均明显高于对照组,说明力竭运动可造成心肌中cAMP和 cGMP含量明显升高;张钧研究还发现,大鼠力竭运动后心 肌线粒体ca"含量明显高于对照组,zn",Mg",Na,K等 离子含量和对照组相比无显着性改变,而心肌线粒体中Mn" 第一作者简介:陈岩(1979一),男,山东潍坊人,在读硕士研究生,研究 方向:运动生物化学. 作者单位:山东体育学院,山东济南250063 ShandongSportUniversity,Jinan250063,ShandongChina. 含量显着低于对照组. 力竭运动引起心肌中cAMP升高的可能原因是,力竭运动 能增加肾上腺素分泌,而肾上腺素作用于细胞膜上B受体,活化 膜上腺苷酸环化酶(AC),从而使ATP分解加速;另外力竭运 动还引起cAMP依赖的蛋白激酶催化心肌组织内部的蛋白磷酸 化,使亮氨酸和糖类摄入量降低,抑制了RNA和DNA的合成,加 速了蛋白质降解,导致细胞分化而致心肌损伤;同时心肌细胞 的蛋白磷酸化还使基因转录调控失调,导致心肌损伤. 力竭运动引起心肌中cGMP升高的可能原因是,力竭运动 造成心肌细胞膜流动性改变,增加了激素受体复合物和G蛋 白的作用,增加了亚基的释放,激活了磷脂酶C,I和DG生 成量增加,从而使cGMP升高. 力竭运动造成心肌线粒体中ca2浓度升高,可能是因为 力竭运动可造成GSH/GSSG比值下降,线粒体巯基含量下降, 激活线粒体膜上PLA,使膜磷脂降解增加,膜结构受损和功能 损害,造成心肌损伤.而zn"是细胞膜的重要组成成分, 它结合于膜上的巯基起着稳定细胞膜的作用.何天培实验 证实,zn"可诱导内源性金属巯蛋白增加,金属巯蛋白是一种 含有大量巯基的应激蛋白,可减轻应激性心肌损伤. 3展望 第二信使在细胞内信号传递过程中起着重要的作用,对其 研究也越来越受到人们的关注,而运动对细胞第二信使的影响 也成为运动医学领域的热点.不同的运动方式对细胞第二信使 的影响以及运动对第二信使影响的机制问题目前都还没有确切 的研究和解释,相信这些都会受到科学家们的重视.(T) 参考文献: [1]韩贻仁,等.分子细胞生物学(第二版)[M].北京:科学出版社 20011388. (上接第27页) 2.2跆拳道教练员工作年限 教练员工作年限能够衡量教练员业务水平的一部分,教 练员工作时间越长,其训练能力以及训练经验得到不断积累, 并体现于全国大赛和区级赛中队员获奖名次上(2,表3). 跆拳道教练员工作时问1,4年的教练员占到34.9%,队员基 本参加的是市区级比赛并获取名次.5年以上工作时间的教 练员只占到39.53%,队员参加全国比赛但未获得名次.1O年 以上教练员工作时间的有25.57%,队员参加全国比赛获得名 次.以上这些可以体现教练员的工作年限时间越长,经验越丰 富,对跆拳道运动的认知能力越强,具备的创新品质及创新能 力越强. 表2跆拳道教练员工作年限 表3跆拳道教练员带队参加比赛获奖情况 2.3跆拳道教练员的学历状况 跆拳道训练的科学化是这项运动发展的基础,而教练员 队伍知识化的程度是实现运动训练科学化的关键.新疆教练 [2]SchaperJ,eta1.Timecourseofmyocardialnecrosis.Cardiovase[J]. DrugTher,1988,2(1):17—25. [3]Hales~apAP.Mitochoudrialcalciumhandingandoxidativestress[J]. Biochem.Soc.Trans,1993,21(2):353—358. [4]TeoTS,eta1.Mechanismofactiuationofacyclieadenosine3,5' monophosphatephosphodiesterasefrombovineheartbycaliumions[J]. J.Bio1.Chem,1973,248(17):5950. [5]何天培,等.牛磺酸对应急大鼠第二信使及心肌离子含量变化的影 响[J].营养,1998,2(3):260—264. [6]黄元汛,张钧,等.牛黄酸对大鼠力竭运动时第二信使及心肌线粒体 中钙离子含量变化的影响[J].中国运动医学杂志,1999,18(2):131 一 l33. [7]张钧.力竭运动对大鼠心肌第二信使及心肌线粒体中离子含量的 影响[J].浙江体育科学,1999,21(4):42—46. [8]曲绵域,等.使用运动医学[M].北京科学技术出版社,1996. [9]Lombar~niBJ.EffectofmuHneonproteinphosphorylationinrrmmmalism tissues.In:LombardiniJB,ShafferSW,AzumaJ(eds).Taurine NutritionalValueandMechanismofAction[M].NewYork:Plenum Press,1992:309. 『lO]TeoTS,WangJH.Mechnismofactivationofacyclieadenosine3,5' monophosphatephosphodiesterasefrombovineheartbycalciumions [J].J.Bio1.Chem,1973,248(17):5950. [11]张钧,等.力竭运动对大鼠心肌线粒体游离钙及磷脂酶A2的影响 [J].中国运动医学杂志,1998,17(1):26—27. [12]顾天爵,等.生物化学[M].北京:人民卫生出版社,1997. [13]王文信,等.长时间游泳运动对大鼠心肌线粒体功能的影响[J]. 生物化学和生物物理,1994,26:243—246. [14]陈念航,等.问硝基苯啶对异丙肾上腺素诱发大鼠心肌损伤的保护 作用[J].中国药理,1990,11(3):245. [15]张钧,郭勇力.牛磺酸对运动力竭大鼠心肌线粒体的保护作用营养 [J].中国运动医学杂志,1998,17(3):201—208. 员学历以大学本科为主,而研究生学历和硕士学位偏少,还有 部分是中专以下学历(表4). 表4跆拳道教练员学历 3结论 新疆教练员是一支年轻的队伍,随着年龄,工作年限的增 加,教练员们对跆拳道运动的认知能力不断增强,在训练和教 学中不断积累经验,具备一定的创新品质及创新能力. 4建议 新疆跆拳道教练员要提高自身的创新品质及创新能力, 首先应提高跆拳道教练员的学历,其次要学习跆拳道开展好的 地区的理念及训练方法,进行交流,思考.(T) 参考文献: [1]张力为,毛志雄.体育科学常用心理量表评定手册[M].北京:北京 体育大学出版社,2004. [2]刘莉新.新疆跆拳道运动现状及发展对策研究[D].新疆师范大学 硕士,2006. [3]刘名宝.篮球裁判员心理品质的研究[J].宿州教育学院,2006, 9(1). [4]李俊峰,顾延芳.创造型学生的心理品质及培养[J].辽宁教育学院 ,2001,l8(8). [5]吴君.创新心理品质的特征浅析[J].探索与争鸣,2006,8(2). 体育o 2008年7月