运动与金属硫蛋白关系的研究进展
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首席医学网
2008年10月22日 18:21:54 Wednesday
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作者：宋晨1 ，张 钧2 作者单位：1.合肥工业大学体育部,安徽 合肥 230009；2.扬州大学体育学院,江苏 扬州 225002
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【摘要】 金属硫蛋白（MT）是普遍存在于人和动物组织中的一种金属结合蛋白，由锌、创伤、运动、氧化应激等多种因素诱导合成，是一种强的内源性细胞性细胞保护物质。本文综述了MT对心血管疾病的作用以及运动影响的研究进展。
【关键词】 金属硫蛋白；心血管系统；运动
金属硫蛋白(metallothionein,MT)是低分子量、富含半胱氨酸残基并与金属相结合的非酶蛋白质，参与适应性细胞保护。它是一种强的内源性细胞保护物质，在心血管系统抗损伤保护中发挥重要作用。外源性给予MT或诱导内源性MT的产生可作为一种新的非特异抗损伤保护措施，应用于心血管疾病的防御和治疗。
1 MT与心血管系统疾病
1.1 MT与心脏缺血再灌注（I/R）
MT在体内具有抑制细胞凋亡、增强细胞对缺血缺氧的耐受以及减轻心肌I/R损伤的作用。实验发现MT被诱导表达，通过抑制应激，清除活性氧，保护缺血再灌注造成的心肌损伤[1]。MT通过抑制细胞素C介导的半胱天冬酶（caspase）-3激活通路，抑制I/R诱导的心肌凋亡[2]。
1.2 MT与高血压
内源性MT具有降低血压的作用。自发性高血压大鼠（SHR）经过长期运动后，SHR心肌中的MT含量增加，SHR收缩期的血压和心率均降低，从而降低SHR高血压的发展[3]。该保护作用与MT抗氧化、清除自由基的功能有关[4]。
1.3 MT与动脉粥样硬化（AS）
实验发现在人AS斑块中，MT主要存在于平滑肌细胞中，多分布在AS斑块的脂肪核周围，富含MT平滑肌细胞多为发生了表型转换的合成型细胞[5]。在AS发生过程中MT含量的升高与氧化损伤的诱导有关。
1.4 MT与糖尿病
长期的MT过度表达或服用黄素蛋白抑制剂或AngⅡ受体拮抗剂均可清除活性氧簇（ROS）过多的产生。MT的过度表达将阻止糖尿病所导致的心肌这些负面作用（减少峰值的缩短、延长缩短或再延长持续时间、减少缩短或再延长最大速率，减慢细胞内Ca(2+)衰退[6]。MT的强抗氧化作用可降低糖尿病造成的损伤。实验显示，通过注射链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病人心脏中MT蛋白和MT mRNA水平显著增加，是为了抵抗氧化应激造成的损伤[7]。
1.5 MT与心肌细胞凋亡
目前认为MT的许多心肌保护作用均与抗心肌凋亡有关。实验证明，MT作为有效地抗氧化因子，可抑制线粒体细胞色素C的释放并激活caspase-3诱导凋亡[8]。Klein等实验报道MT能明显地抑制激活的丝裂活化蛋白激酶（p38MAPK）参与肿瘤坏死因子（TNF）-α所诱导的心肌细胞凋亡，且与ROS的聚集有关[9]。
2 运动与MT
目前国内外关于运动与MT的关系研究报道不多，有关研究多集中在急性运动和耐力性运动对MT诱导合成的影响，且结论不一。
2.1 急性运动与MT
运动应激可诱导MT合成，并对应激有代偿性的保护意义。大量研究证实，急性和力竭运动可使机体产生大量自由基，而MT具有消除自由基的功能[10]。实验结果显示：大鼠急性游泳运动后即刻，肝脏MT含量已经明显升高，游泳后6 h含量最高，随后下降。这表明急性运动可诱导MT的大量合成[11]。急性运动后MT显著增加，并对急性运动诱导的凋亡有保护作用[10]。有人发现，健康人在运动3 h后，Ⅰ型和Ⅱ型骨骼肌纤维中MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白与MT-Ⅱ mRNA的表达较安静组显著增加。运动后24 h，MT-Ⅱ mRNA与MT-Ⅰ和MT-Ⅱ蛋白仍显著增加，运动结束后Ⅰ型和Ⅱ型骨骼肌纤维中丙二醛（MDA）增加，表明自由基和氧化应激明显增加。MT-Ⅰ型和MT-Ⅱ型是抗氧化因子，保护骨骼肌纤维抵抗细胞应激和损伤[12]。
2.2 耐力运动与MT
耐力性运动可诱导MT适应性增加。实验报道，自发性高血压大鼠（SHR）经过8周游泳训练后，SHR心肌中的MT含量增加。提示，长期的运动将诱导心、肝和主动脉组织中MT的水平适应性升高[3]。有实验发现，8周运动训练后，健康组骨骼肌和血浆中MT-Ⅰ型和MT-Ⅱ显著增加[13]。长距离的有氧运动使机体有更高的抗氧化保护作用。其原因与MT的含量增高有关，并认为这种抗氧化能力的适应是对特殊训练的反应。另外，作者实验发现，长期中等强度运动状态下大鼠心肌组织中MT的含量较安静组显著增高。也有相反的实验报道，耐力训练大鼠肝脏、心脏、骨骼肌组织中MT含量比对照组降低[15]。造成结果不一致的原因和确切的机制尚需进一步的实验证实。
【参考文献】
[1]Itoh N,Kimura T.Cytokin-induced metallothionein expression and modularion of cytokine expression by metallothioein[J].Yakugaku Zasshi，2007，127(4):685-694.
[2]Kang YJ,Li Y,Sun X,et al. Antiapoptotic effect and inhibition of ischemia/reperfusion|induced myocardial injury in metalothionein|overexpressing transgenic mice[J].Am J Pathol，2003，163(4):1579-1586.
[3]Bobillier CS,Maupoil V, Jacques LJ, et al. Effect of exercise training on metallothionein levels of hypertenisve rats[J].Med Sprost Exerc，2001，33(5):724-728.
[4]Sato M, Suzuki S. Endoplasmic reticulum stress and metallothionein[J].Yakugaku Zasshi， 2007，127(4):703-708.
[5]Gobel H, Vanderwal AC,Teeling P,et al. Metallothinonein in human atherosclerotic lesions: a scavenger mechanism for reactive oxyhgen species in the plaque[J].Virchow Arch,2000，437(5):528-533.
[6]Ye G,Metreveli NS,Ren J, et al. Metallothionein prevents diabetes-induced deficits in cardiomyocytes by inhibiting reactive oxygen species production[J].Diabetes,2003，52(3):777-783.
[7]Song Y,Wang J, Li Y, et al. Cardiac metallothionein synthesis in streptozotocin-induced diabetic mice, and its protection against diabetes-induced cardiac injury[J].Am J Pathol，2005，167(1):17-26.
[8]Cai L,Wang Y, Zhou G, et al. Attenuation by metallothionein of early cardiac cell death via suppression of mitochondrial oxidative stress results in prevention of diabetic cardiomyopathy[J].J Am Coll Cardiol，2006，48(8):1688-1697.
[9]Klein JB, Wang GW, Zhou Z, et al. Inhibition of tumor necrosis factor|alpha|dependent cardiomyocyte apoptosis by metallothionein[J].Cardiovasc Toxicol,2002，2(3):209-218.
[10]Podhorska OM,Dziegiel P, Dolinska KB,et al. Expression of metallothionein in renal tubules of rats exposed to acute and endurace exercise[J].Folia Histochem Cytobiol， 2006，44(3):195-200.
[11]艾 华，周先碗，茹炳根，等.不同锌营养对急性运动诱导的大鼠金属硫蛋白合成和金属离子代谢的影响[J].体育科学，2000；20（3）：46-50.
[12]Penkowa M,Keller P,Keller C, et al.Exercise|induced metallothionein expression in human skeletal muscle fibres[J].Exp Physiol，2005，90(4):477-486.
[13]Scheede BC,Penkowa M, Hidalgo J, et al.Metallothionein|mediated antioxidant defense system and its response to exercise training are impaired in human type 2 diabetes[J]. Diabetes，2005，54(11):3089-3094.
[14]Koury JC,deOlilveria AV,Portella ES, et al. Zinc and copper biochemical indices of antioxidant status in elite athletes of different modalities[J]. Int J Sport Nutr Exerc Metab，2004，14(3):358-72.
[15]李昭波，高云秋，李淑敏，等.耐力训练和急性力竭运动对大鼠组织金属硫蛋白含量的不同影响[J].中国应用生理学杂志，1997，13（1）：16-17.
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