运动促进骨骼肌线粒体生物合成的调控机制

张子寒; 王加新; 杨文意; 朱磊

doi:10.12307/2025.949

摘要：背景:骨骼肌线粒体生物合成及其运动调控机制是目前的研究焦点.腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶、钙调信号等通路于运动诱导的线粒体生物合成意义深远,关乎肌肉代谢优化、运动表现提升与代谢病预防.然而,各通路的相互作用、调控机制及其在运动对骨骼肌线粒体生物合成的综合效应尚不清楚. 目的:探讨骨骼肌线粒体生物合成相关信号通路,精准解析运动在其中的诱导及调控细节,阐释运动激活信号通路促进线粒体生成与功能强化的原理,为改善肌肉代谢、提升运动效能、预防代谢疾病筑牢理论根基. 方法:通过检索中国知网(CNKI)、万方、维普等中文数据库,以及PubMed、Web of Science等英文数据库,收集自建库至2024年8月发表的与骨骼肌线粒体生物合成及其调控机制相关的最新文献.结合多条信号通路的研究结果,系统梳理了运动对线粒体生物合成的调控机制,重点关注腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、蛋白激酶A、丝裂原活化蛋白激酶、钙调信号通路的相互作用和协同机制. 结果与结论:①骨骼肌线粒体生物合成是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的协同调控,旨在根据能量需求和外界应激的变化,优化骨骼肌的代谢能力、抗疲劳性以及整体运动表现,其核心机制包括腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶等关键因子的相互作用和调节.②腺苷酸活化蛋白激酶通过感知细胞能量状态,激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α,促进线粒体生物合成.而过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α作为骨骼肌线粒体生物合成的主要调控因子,能够调节线粒体蛋白和DNA的合成,增强抗氧化应激反应,提升线粒体功能.③丝裂原活化蛋白激酶信号通路,特别是丝裂原活化蛋白激酶p38,在应激反应中通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α进一步促进线粒体生成.④此外,钙调信号通路和PKA信号通路亦在骨骼肌的代谢调节中扮演着重要角色.⑤运动能够通过激活上述多条信号通路,显著提高骨骼肌的线粒体生物合成能力,优化细胞的代谢效率,增强肌肉耐力,改善运动表现.⑥未来研究可聚焦于深入探讨腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体v共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶和钙调信号在不同运动强度和模式下的交互机制;加强对不同年龄、性别及健康状况群体的研究;验证研究成果的普适性与群体特异性;挖掘新兴调控因子如FNIP1、PERM1的精细机制及其在运动干预中的潜力;以及推动运动健康研究成果向临床应用转化等.