馮 鈺,程澤鵬,史仍飛
骨骼肌肥大動(dòng)物模型的研究進(jìn)展
馮 鈺,程澤鵬,史仍飛
抗阻力量訓(xùn)練和機(jī)械負(fù)荷誘導(dǎo)引起的骨骼肌適應(yīng)性變化被稱為骨骼肌肥大。近年來(lái),骨骼肌肥大動(dòng)物模型在肌肉運(yùn)動(dòng)能力的研究、老年肌肉萎縮的預(yù)防及其機(jī)制的探討等方面廣泛開(kāi)展。綜述近年來(lái)骨骼肌肥大動(dòng)物模型的研究現(xiàn)狀,將肥大模型分為手術(shù)代償性、電刺激誘導(dǎo)型、抗阻力量訓(xùn)練和外源性注射等肥大模型,對(duì)肥大模型的建立及應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比分析,并對(duì)各類模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。
骨骼肌肥大;動(dòng)物模型;研究進(jìn)展
由運(yùn)動(dòng)、機(jī)械刺激或其他外部因素導(dǎo)致的骨骼肌纖維增粗、橫截面增加、骨骼肌功能改善的現(xiàn)象,被稱為骨骼肌肥大[2]。該類骨骼肌肥大模型主要應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)科學(xué)的研究以及老年肌肉萎縮的預(yù)防等領(lǐng)域。在復(fù)制骨骼肌肥大模型方面,根據(jù)研究目的不同,常采用不同的方法,但每一種模型由于干預(yù)因素以及干預(yù)時(shí)間均有差異,在造模方面也存在較多的不一致性。本文主要對(duì)骨骼肌肥大模型進(jìn)行綜述,并探討不同模型的特點(diǎn)及應(yīng)用,以期為開(kāi)展骨骼肌相關(guān)的研究提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)方案。
評(píng)價(jià)骨骼肌肥大的指標(biāo)主要有形態(tài)學(xué)指標(biāo)和分子生物學(xué)指標(biāo)。形態(tài)學(xué)指標(biāo)通常有肌肉質(zhì)量[11]、肌肉質(zhì)量指數(shù)(骨骼肌質(zhì)量/體重)、肌纖維橫截面積[46]、肌細(xì)胞直徑[24]、肌纖維數(shù)目[10]等。分子生物學(xué)指標(biāo)可以采用骨骼肌蛋白質(zhì)含量、骨骼肌標(biāo)志性酶活性及含量、代謝產(chǎn)物等,如肌酸激酶、尿肌酐系數(shù)[1]等均可反映骨骼肌肥大程度。
應(yīng)用于骨骼肌肥大動(dòng)物模型的研究有很長(zhǎng)的歷史,最初選擇的動(dòng)物有鼠類、鵪鶉、馬等,其中以大鼠居多。在采用大鼠作為動(dòng)物模型方面,普遍認(rèn)為10~30周齡,體重超過(guò)300 g的大鼠最適宜,各項(xiàng)生理特征也較為穩(wěn)定[42]。主要的骨骼肌肥大動(dòng)物模型構(gòu)建方案有手術(shù)代償性肥大模型、電刺激肥大型、抗阻力量訓(xùn)練肥大模型和外源性注射肥大模型。
2.1.1 腱切除肥大模型
腱切除肥大模型常采用大鼠作為動(dòng)物模型,主要通過(guò)切除腓腸肌遠(yuǎn)端的肌腱,造成深層的跖?。旒。┖捅饶眶~(yú)?。。┐鷥斝苑蚀螅话愠掷m(xù)1周就可以建模成功[28]。Thomson等[45]采用腱切術(shù)方法,剪斷大鼠左側(cè)腓腸肌遠(yuǎn)端肌腱,而右側(cè)施以假手術(shù),分別單籠飼養(yǎng)1周后,手術(shù)側(cè)跖肌和比目魚(yú)肌質(zhì)量均顯著大于假手術(shù)側(cè)。該研究認(rèn)為,這種肥大是由于手術(shù)側(cè)跖肌和腓腸肌內(nèi)蛋白質(zhì)合成能力提高,即跖肌肥大與蛋白質(zhì)合成相關(guān)信號(hào)蛋白p-RPS6,EEF2表達(dá)呈正相關(guān)。 Ballak等[14]的研究也證明了這種模型能夠在較短時(shí)間造成肌肉肥大,且發(fā)現(xiàn)老年大鼠骨骼肌對(duì)過(guò)載引起的肥大不敏感。
在建立該肥大模型中,手術(shù)過(guò)程可能會(huì)誘發(fā)組織水腫,影響后續(xù)測(cè)量結(jié)果,而且切斷的肌肉容易重新附著,干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果[46]。
2.1.2 肌肉切除肥大模型
相對(duì)于腱切除肥大模型而言,肌肉切除法是指切除協(xié)同肌,這種模型會(huì)引起肌肉更大的加載,建模成功率更高[29]。Mccarthy等[38]通過(guò)切除跖肌的協(xié)同肌進(jìn)行跖肌過(guò)載,2周后發(fā)現(xiàn)跖肌肌肉質(zhì)量、肌纖維橫截面積、肌纖維數(shù)目和蛋白含量都有顯著的增加。Vander等[47]用肌肉切除法來(lái)模擬過(guò)載,將左側(cè)跖肌協(xié)同肌切除,而右側(cè)跖肌作為對(duì)照組,測(cè)定肌纖維橫截面積,作為肌肉肥大指標(biāo),用蘇木素染色法觀察肌核數(shù)目作為增生指標(biāo),結(jié)果發(fā)現(xiàn),2周后跖肌橫截面積顯著性增加33%,而肌細(xì)胞數(shù)在過(guò)載4周后才出現(xiàn)顯著增加,得出了骨骼肌肥大先于增生的結(jié)論。
2.1.3 去神經(jīng)肥大模型
通常情況下,當(dāng)目標(biāo)肌肉失神經(jīng)后,會(huì)引起肌肉萎縮,而其協(xié)同肌則會(huì)代償性肥大,因此,骨骼肌去神經(jīng)可以復(fù)制骨骼肌肥大或肌萎縮模型[5]。該模型通常也是采用成年大鼠作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,10天便可以構(gòu)建成功,主要表現(xiàn)在跖肌質(zhì)量增加、肌纖維橫截面積增大等方面[20]。
電刺激肥大模型是指給目標(biāo)肌肉施加一定程度電刺激致使目標(biāo)肌肉肥大的模型。與運(yùn)動(dòng)模型相比,電刺激肥大模型最大的特點(diǎn)是刺激過(guò)程中動(dòng)物的非自愿性與無(wú)意識(shí)性,這與人體肥大模型的構(gòu)建有明顯的區(qū)別,而且電刺激可能會(huì)引起動(dòng)物體內(nèi)激素的強(qiáng)烈反應(yīng),造成肌肉肥大的機(jī)制不明確[9]。
有實(shí)驗(yàn)證明,低頻、低電壓、短時(shí)重復(fù)電刺激有助于肌細(xì)胞肥大,減緩肌肉萎縮情況,所以在臨床上,電刺激經(jīng)常作為一種康復(fù)治療手段,增強(qiáng)患者肌力[5,40]。
早在1992年,Caiozzo等[16]對(duì)大鼠腓腸肌進(jìn)行電刺激造模(圖1)。方案為刺激頻率為100 Hz,刺激4 s后休息8 s,每天4組,每組10次電刺激,組間休息10 min,隔天1次,8周后造模成功,腓腸肌質(zhì)量顯著增加(13.8%)。Kobayashi等[31]也采用電刺激造模,并發(fā)現(xiàn)肌肉肥大與肌纖維內(nèi)蛋白質(zhì)的合成有一定相關(guān)性。
在探討不同電刺激頻率造模方面,Haddad等[23]發(fā)現(xiàn)高頻組電刺激(100 Hz)優(yōu)于低頻組(60 Hz)。雖然電刺激模型能模擬等長(zhǎng)訓(xùn)練,但并沒(méi)有影響肌球蛋白重鏈MHC的基因表達(dá),可能是由于收縮次數(shù)不夠,持續(xù)時(shí)間太短,電刺激頻率太高,無(wú)法導(dǎo)致MHC表型發(fā)生由快到慢的變化。
在電刺激模型的改進(jìn)方面,Baar等[13]開(kāi)發(fā)了一種新的電刺激模型(圖2),將電極線埋于皮下,刺激坐骨神經(jīng),頻率為100 Hz,1周2天,每天10組,每組6次電刺激,組間休息5 s,6周后發(fā)現(xiàn),電刺激使趾長(zhǎng)伸?。‥DL,增加13.9%)和脛骨前?。═A,增加14.4%)均出現(xiàn)顯著性的肥大。此電刺激作用于神經(jīng),而非直接刺激肌肉,對(duì)目標(biāo)肌肉沒(méi)有手術(shù)損傷。
圖1 Caiozzo的電刺激肥大模型示意圖 [16]Figure 1. Electrical Stimulation Model Used by Gaiozzo
圖2 Baar的電刺激肥大模型示意圖 [13]Figure 2. Electrical Stimulation Model Used by Baar
2.3.1 靜力性抗阻訓(xùn)練肥大模型
靜力性抗阻訓(xùn)練肥大模型是指通過(guò)對(duì)目標(biāo)肌肉進(jìn)行肌肉長(zhǎng)度不變,肌張力增加的訓(xùn)練,導(dǎo)致目標(biāo)肌肉肥大的動(dòng)物模型。構(gòu)建此模型經(jīng)常通過(guò)兩種方式進(jìn)行,且經(jīng)常使用兔子、鵪鶉等作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象(圖3)。其中,一種是通過(guò)套筒或石膏使目標(biāo)肌肉處于拉伸狀態(tài),從而模擬靜力性抗阻訓(xùn)練;另一種是通過(guò)負(fù)重來(lái)模擬靜力性抗阻訓(xùn)練。兩種訓(xùn)練模型在1周后便可觀察到顯著的肌肉質(zhì)量增加[12,17,34,48]。
靜力性抗阻訓(xùn)練模型較手術(shù)模型來(lái)說(shuō),更好地模擬了人體等長(zhǎng)訓(xùn)練,對(duì)此模型誘導(dǎo)的骨骼肌肥大進(jìn)行機(jī)制的探討更具有參考意義。
2.3.2 動(dòng)力性抗阻訓(xùn)練肥大模型
1.跑臺(tái)訓(xùn)練肥大模型
跑臺(tái)訓(xùn)練肥大模型是指利用跑臺(tái)進(jìn)行訓(xùn)練,導(dǎo)致骨骼肌肥大的訓(xùn)練模型。此模型可分為無(wú)負(fù)重跑臺(tái)模型和負(fù)重跑臺(tái)模型。關(guān)于無(wú)負(fù)重跑臺(tái)模型對(duì)骨骼肌肥大影響的報(bào)道并不一致,有報(bào)道稱,無(wú)負(fù)重跑臺(tái)模型可有效改善肌萎縮,增加肌纖維橫截面積,但也有報(bào)道顯示,無(wú)負(fù)重跑臺(tái)模型并不會(huì)導(dǎo)致骨骼肌肥大,甚至經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的無(wú)負(fù)重跑臺(tái)訓(xùn)練后,肌纖維橫截面積減小[15,21,36]。
圖3 靜力性抗阻訓(xùn)練肥大模型示意圖 [10]Figure 3. Static Resistance Training Model
與無(wú)負(fù)重跑臺(tái)模型相反,負(fù)重跑臺(tái)模型的骨骼肌肥大效果被廣泛認(rèn)可。在實(shí)驗(yàn)中可以利用手術(shù)法切除協(xié)同肌或在動(dòng)物身體上綁一定質(zhì)量的重物來(lái)模擬負(fù)重,負(fù)重跑臺(tái)模型需要10周左右才能構(gòu)建成功,用時(shí)要長(zhǎng)于手術(shù)模型、電刺激和靜力性抗阻訓(xùn)練模型。在此模型中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為鼠類、馬等[3,41]。
跑臺(tái)模型可以很好地模擬人類運(yùn)動(dòng),且與跑輪模型相比,跑臺(tái)模型可以更加精準(zhǔn)地控制運(yùn)動(dòng)負(fù)荷,動(dòng)物在各自的跑道中運(yùn)動(dòng),彼此之間的干擾也會(huì)減少。但是,運(yùn)用跑臺(tái)模型前,需要對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行挑選,選取可以完成跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物參與后續(xù)的訓(xùn)練[6]。
2.負(fù)重跑輪訓(xùn)練肥大模型
負(fù)重跑輪訓(xùn)練肥大模型是指利用跑輪進(jìn)行訓(xùn)練,導(dǎo)致骨骼肌肥大的訓(xùn)練模型。
負(fù)重跑輪模型包括電阻跑輪模型和加載跑輪模型[27],兩種跑輪模型均是通過(guò)給跑輪施加適量的阻力,使大鼠進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致大鼠骨骼肌肥大的模型。一般8周左右就可以建模成功,負(fù)重跑輪模型與其他高阻力模型相比,更具有自愿性,不受測(cè)試人員的監(jiān)視,不需要實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行適應(yīng)性培訓(xùn),也不需要食物誘導(dǎo)。而且,此模型可以根據(jù)研究需要調(diào)節(jié)加到跑輪上的負(fù)荷大小,并實(shí)時(shí)記錄轉(zhuǎn)輪數(shù)和負(fù)荷量,可以更精確地監(jiān)控實(shí)驗(yàn)中的參數(shù)變化。但是,在負(fù)荷增加到一定程度時(shí),會(huì)導(dǎo)致自愿程度降低,影響跑輪訓(xùn)練的總距離和總時(shí)長(zhǎng)[32]。
3.下蹲訓(xùn)練肥大模型
下蹲訓(xùn)練可以模擬舉重的后肢肌群訓(xùn)練,有效誘導(dǎo)后肢肌群的肥大。下蹲訓(xùn)練肥大模型是使用各種誘導(dǎo)方式使大鼠進(jìn)行一定頻率和次數(shù)的下蹲,從而構(gòu)建肌肉肥大模型。其主要誘導(dǎo)方式有食物誘導(dǎo)、電刺激誘導(dǎo)和噪音刺激誘導(dǎo)。
食物誘導(dǎo)下蹲模型的構(gòu)建是通過(guò)在圓筒頂端懸吊食物,使大鼠自覺(jué)地立身向上獲取食物,進(jìn)行對(duì)后肢肌群的訓(xùn)練。同時(shí)可以在大鼠肩部增加重物負(fù)荷,增強(qiáng)肌肉肥大效果(圖4)。此模型對(duì)食物具有一定依賴性,可能由于訓(xùn)練前的禁食對(duì)肌肉的形成有影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)36周的訓(xùn)練,跖肌質(zhì)量增加了24%,建模成功需要的時(shí)間較長(zhǎng)[30]。
圖4 食物誘導(dǎo)下蹲訓(xùn)練肥大模型示意圖 [30]Figure 4. Weighted Ladder Climb Model
電刺激誘導(dǎo)下蹲模型的構(gòu)建是通過(guò)將大鼠固定在木棒一端,另一端固定于一個(gè)支架上,可上下移動(dòng),木棒上可放置重物來(lái)增加負(fù)荷量。電刺激大鼠下肢肌群的肌肉,使其重復(fù)做下蹲起立動(dòng)作(圖5),經(jīng)過(guò)12周的訓(xùn)練,電刺激下蹲組比只進(jìn)行電刺激訓(xùn)練組跖肌質(zhì)量增加了31%,且跖肌肌纖維數(shù)目也增加了14%。電刺激下蹲模型模擬了高強(qiáng)度短時(shí)間漸進(jìn)性負(fù)荷訓(xùn)練,比單純電刺激對(duì)下肢肌纖維肥大的影響更大[43]。由于與電刺激共同作用,電刺激下蹲模型比其他動(dòng)力性抗阻訓(xùn)練模型建模成功時(shí)間短,但電刺激可能會(huì)影響動(dòng)物機(jī)體激素水平。
圖5 電刺激誘導(dǎo)下蹲訓(xùn)練肥大模型示意圖 [43]Figure 5. Food Induced Squat Model
噪音刺激誘導(dǎo)的下蹲模型對(duì)大鼠的刺激影響較小,Nicastro 等[39]設(shè)計(jì)的模型中包括了一系列的調(diào)節(jié)系統(tǒng),包括聲、光、氣味以及食物裝置,噪音刺激的誘導(dǎo)方式減少了大鼠環(huán)境壓力和由于禁食引起的肌肉變化,有效地控制變量(體重、休息時(shí)間間隔),為大鼠提供了更好的生活條件(沒(méi)有休克與禁食),更好地模擬了人體運(yùn)動(dòng)。
4.負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)訓(xùn)練肥大模型
負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)訓(xùn)練肥大模型是通過(guò)各種誘導(dǎo)因素,使大鼠自覺(jué)完成爬梯/爬網(wǎng)訓(xùn)練,導(dǎo)致肌肉肥大的訓(xùn)練模型(圖6)。
圖6 負(fù)重爬梯訓(xùn)練肥大模型示意圖 [25]Figure 6. Electric Stimulated Squat Model
負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)訓(xùn)練模型建模成功的所需時(shí)間長(zhǎng)短與負(fù)重大小有關(guān)。負(fù)重越大,建模成功所需的時(shí)間越短,當(dāng)負(fù)重在自身體重的80%時(shí),需要10周才會(huì)檢測(cè)到肌纖維顯著性肥大,但當(dāng)負(fù)荷逐漸增加到自身體重的200%左右時(shí),8周訓(xùn)練后大鼠骨骼肌便表現(xiàn)出顯著性肥大效果。
負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)模型負(fù)重方式一般是在大鼠尾部系重物,可以調(diào)節(jié)大鼠的負(fù)荷大小,且容易控制。負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)模型可以通過(guò)不斷增加大鼠尾部重物質(zhì)量來(lái)模擬漸進(jìn)性抗阻訓(xùn)練,并取得良好的肥大效果(肌肉質(zhì)量增加23%)。此模型建模所需的時(shí)間和取得的肥大效果與人類抗阻運(yùn)動(dòng)相似,模擬因漸進(jìn)性抗阻訓(xùn)練誘導(dǎo)的骨骼肌肥大較手術(shù)模型更為合適。但在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始前需要進(jìn)行一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)。與下蹲模型相似,需要在不同的誘導(dǎo)(如食物、水等)方式下,自愿完成部分動(dòng)作(爬梯/爬網(wǎng))[19,22,25,26,37]。
5.負(fù)重游泳訓(xùn)練肥大模型
負(fù)重游泳訓(xùn)練肥大模型是使大鼠負(fù)重,進(jìn)行一定時(shí)長(zhǎng)的游泳訓(xùn)練,促使骨骼肌肥大的模型(圖7)。訓(xùn)練方案大多分為兩種:1)大鼠負(fù)重訓(xùn)練20 s/組,每天14組,負(fù)重14%~16%自身體重,游泳訓(xùn)練8天;2)10%~14%大鼠體重作為負(fù)荷,1 min/組,間隔時(shí)間1 min,每天5~7組,持續(xù)2周,兩種訓(xùn)練方案骨骼肌均有顯著性肥大[18,44]。有實(shí)驗(yàn)表明,負(fù)重游泳訓(xùn)練促進(jìn)骨骼肌肥大,可能與運(yùn)動(dòng)促進(jìn)p70s6k和rps6的磷酸化,提高肌肉蛋白質(zhì)合成有關(guān)[4]。
圖7 負(fù)重游泳訓(xùn)練肥大模型示意圖 [18]Figure 7. Swimming Model with Overload
除了上述骨骼肌肥大模型外,可以通過(guò)外源性注射藥物來(lái)誘導(dǎo)骨骼肌肥大,這種誘導(dǎo)骨骼肌肥大的模型稱為外源性注射肥大模型。外源性注射的藥物有雄性激素、生長(zhǎng)激素、IGF-I 和MGF 等。有實(shí)驗(yàn)表明,肌肉注射IGF-I 8周后骨骼肌質(zhì)量可顯著性增加14.8%,因?yàn)镮GF-I可刺激蛋白質(zhì)的合成和衛(wèi)星細(xì)胞的增殖。雄性激素也可以促進(jìn)骨骼肌肥大,同時(shí)增強(qiáng)肌肉內(nèi)IGF-I蛋白的合成,實(shí)驗(yàn)中一般以皮下埋植雙氫睪酮(DHT)緩釋劑模擬雄性激素對(duì)肌肉的作用,10天后肌纖維橫截面積會(huì)有28%的增加。
外源性注射肥大模型雖然在研究骨骼肌肥大機(jī)制方面有一定的研究?jī)r(jià)值,但與抗阻訓(xùn)練模型模擬的骨骼肌肥大有一定差別(質(zhì)量、橫截面積、蛋白)[7,8,35]。
綜上所述,不同的方案均能成功復(fù)制骨骼肌肥大模型,但由于評(píng)價(jià)指標(biāo)和干預(yù)方式不同,造成骨骼肌肥大效果方面存在差異。在手術(shù)代償肥大模型中,肌肉質(zhì)量與肌纖維橫截面積作為評(píng)價(jià)指標(biāo)較肌纖維數(shù)目更加常用,尤其在短期建模的實(shí)驗(yàn)中,肌纖維橫截面積增加更為顯著。肌肉質(zhì)量和肌肉質(zhì)量指數(shù)分別多見(jiàn)于電刺激模型和抗阻訓(xùn)練模型中,而且在抗阻訓(xùn)練模型的評(píng)價(jià)中,肌肉質(zhì)量較肌纖維橫截面積變化更加明顯。
手術(shù)代償性肥大模型、靜力性抗阻訓(xùn)練模型及電刺激模型均可以在短期內(nèi)造模成功,但手術(shù)易引起感染、組織水腫等問(wèn)題,電刺激易造成機(jī)體激素水平的變化,造成肥大機(jī)制的不明確。從模擬人體運(yùn)動(dòng)的效果來(lái)看,加載跑輪訓(xùn)練模型、負(fù)重爬梯/爬網(wǎng)訓(xùn)練模型和下蹲訓(xùn)練模型較好地模擬了運(yùn)動(dòng)性肌肉肥大,但是建模所需時(shí)間較長(zhǎng),且對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的選擇有待進(jìn)一步探索。另外,負(fù)重游泳訓(xùn)練肥大模型對(duì)大鼠情緒刺激強(qiáng)度較?。?3],大鼠自愿性較強(qiáng),較好地模擬了人類運(yùn)動(dòng),是較為理想的抗阻訓(xùn)練肥大模型。
在老齡化日益突出的當(dāng)下,因年齡增長(zhǎng)出現(xiàn)的肌肉質(zhì)量和力量下降已嚴(yán)重影響到老年人群的健康,進(jìn)行相關(guān)研究尤為重要。骨骼肌肥大模型在蛋白質(zhì)合成與降解機(jī)制的探討,在延緩老年肌肉萎縮、改善及提高運(yùn)動(dòng)能力的研究方面將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。在原有動(dòng)物模型的基礎(chǔ)上,外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及激素類藥物注射造模、轉(zhuǎn)基因技術(shù)造模等發(fā)展將進(jìn)一步拓寬肥大模型研究的深度和廣度。
[1] 陳有源. 運(yùn)動(dòng)員尿肌酐系數(shù)與肌肉機(jī)能水平關(guān)系的初步研究[J]. 中國(guó)體育科技,1979,(Z1):22-32.
[2] 鄧樹(shù)勛,王健,喬德才. 運(yùn)動(dòng)生理學(xué)(高等學(xué)校教材) [M].北京:高等教育出版社,2006:309.
[3] 劉豐彬,馬炳存,趙斌. 6周負(fù)重跑訓(xùn)練和補(bǔ)充大豆多肽對(duì)D-半乳糖衰老大鼠骨骼肌IGF-I mRNA和GDF-8 mRNA表達(dá)的影響[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,2010,29(6):673-676.
[4] 史仍飛,王順利,魏安奎,等. 游泳運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大鼠骨骼肌生長(zhǎng)及p70s6k和rpS6蛋白的表達(dá)[J]. 中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志,2013,29(5):457-460.
[5] 徐建廣,屠永全,顧玉東,等. 電刺激對(duì)失神經(jīng)支配骨骼肌萎縮的影響[J]. 中國(guó)修復(fù)重建外科雜志,2003,17(5):396-399.
[6] 姚璐,張纓,張連峰. 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中的應(yīng)用[J].中國(guó)比較醫(yī)學(xué)雜志,2010,20 (06):75-81.
[7] 趙華,曾凡星. 雄激素對(duì)運(yùn)動(dòng)骨骼肌MAPK和mTOR信號(hào)的作用研究[J]. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2012,35(11):46-53.
[8] ADAMS G R,MCCUE S A. Localized infusion of IGF-I results in skeletal muscle hypertrophy in rats[J]. J Appl Physiol,1998,84(5):1716-1722.
[9] ALWAY S E,SIU P M,MURLASITS Z,et al. Muscle hypertrophy models:applications for research on aging[J]. Can J Appl Physiol,2005,30(5):591-624.
[10] ALWAY S E,WINCHESTER P K,DAVIS M E,et al. Regionalized adaptations and muscle fi ber proliferation in stretch-induced enlargement[J]. J Appl Physiol (1985),1989,66(2):771-781.
[11] ANTONIO J,GONYEA W J. Muscle fi ber splitting in stretch-enlarged avian muscle[J]. Med Sci Sports Exerc,1994,26(8):973-977.
[12] ANTONIO J,GONYEA W J. Progressive stretch overload of skeletal muscle results in hypertrophy before hyperplasia[J]. J Appl Physiol,1993,75(3):1263-1271.
[13] BAAR K,ESSER K. Phosphorylation of p70(S6k) correlates with increased skeletal muscle mass following resistance exercise[J].Am J Physiol,1999,276 (1):C120-127.
[14] BALLAK S B,JASPERS R T,DELDICQUE L,et al. Blunted hypertrophic response in old mouse muscle is associated with a lower satellite cell density and is not alleviated by resveratrol[J].Exp Gerontol,2015,62:23-31.
[15] BORZYKH A A,KUZ’MIN I V,MART’IANOV A A,et al.Changes of rat respiratory and locomotory muscles during aerobic exercise training in continuous and interval regimens[J].Bio fi zika,2012,57(5):880-887.
[16] CAIOZZO V J,MA E,MCCUE S A,et al. A new animal model for modulating myosin isoform expression by altered mechanical activity[J]. J Appl Physiol,1992,73(4):1432-1440.
[17] CARSON J A,ALWAY S E,YAMAGUCHI M. Time course of hypertrophic adaptations of the anterior latissimus dorsi muscle to stretch overload in aged Japanese quail[J]. J Gerontol A Biol Sci Med Sci,1995,50(6):B391-398.
[18] CHEN Y M,LIN C L,WEI L,et al. Sake protein supplementation affects exercise performance and biochemical profiles in power-exercise-trained mice[J]. Nutrients,2016,8(2):106.
[19] CURETON K J,COLLINS M A,HILL D W,et al. Muscle hypertrophy in men and women[J]. Med Sci Sports Exerc,1988,20(4):338-344.
[20] DEGENS H,MEESSEN N E,WIRTZ P,et al. The development of compensatory hypertrophy in the plantaris muscle of the rat[J].Ann Anat,1995,177(3):285-289.
[21] DIAZ-HERRERA P,TORRES A,MORCUENDE J A,et al. Effect of endurance running on cardiac and skeletal muscle in rats[J].Histol Histopathol,2001,16(1):29-35.
[22] DUNN S E,BURNS J L,MICHEL R N. Calcineurin is required for skeletal muscle hypertrophy[J]. J Biol Chem,1999,274(31):21908-21912.
[23] HADDAD F,QIN A X,ZENG M,et al. Effects of isometric training on skeletal myosin heavy chain expression[J]. J Appl Physiol,1998,84(6):2036-2041.
[24] HECK R W,MCKEEVER K H,ALWAY S E,et al. Resistance training-induced increases in muscle mass and performance in ponies[J]. Med Sci Sports Exerc,1996,28(7):877-883.
[25] HELLYER N J,NOKLEBY J J,THICKE B M,et al. Reduced ribosomal protein s6 phosphorylation after progressive resistance exercise in growing adolescent rats[J]. J Strength Cond Res,2012,26(6):1657-1666.
[26] HORNBERGER T A JR.,F(xiàn)ARRAR R P. Physiological hypertrophy of the FHL muscle following 8 weeks of progressive resistance exercise in the rat[J]. Can J Appl Physiol,2004,29(1):16-31.
[27] ISHIHARA A,ROY R R,OHIRA Y,et al. Hypertrophy of rat plantaris muscle fibers after voluntary running with increasing loads[J]. J Appl Physiol,1998,84(6):2183-2189.
[28] GOLDBERG A L. Protein synthesis during work-induced growth of skeletal muscle[J]. J Cell Biol,1968,36(3):653-658.
[29] KIRBY T J,MCCARTHY J J,PETERSON C A,et al. Synergist ablation as a rodent model to study satellite cell dynamics in adult skeletal muscle[J]. Methods Mol Biol,2016,1460:43-52.
[30] KLITGAARD H. A model for quantitative strength training of hindlimb muscles of the rat[J]. J Appl Physiol,1988,64(4):1740-1745.
[31] KOBAYASHI K,OGASAWARA R,TSUTAK A,et al. Genetic strain-dependent protein metabolism and muscle hypertrophy under chronic isometric training in rat gastrocnemius muscle[J].Physiol Res,2012,61(5):527-535.
[32] KONHILAS J P,WIDEGREN U,ALLEN D L,et al. Loaded wheel running and muscle adaptation in the mouse[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2005,289(1):H455-465.
[33] KRAMER K,DIJKSTRA H,BAST A. Control of physical exercise of rats in a swimming basin[J]. Physiol Behav,1993,53(2):271-276.
[34] LEE J,ALWAY S E. Adaptations of myonuclei to hypertrophy in patagialis muscle fi bers from aged quail[J]. Mech Ageing Dev,1996,88(3):185-197.
[35] LEE S,BARTON E R,SWEENEY H L,et al. Viral expression of insulin-like growth factor-I enhances muscle hypertrophy in resistance-trained rats[J]. J Appl Physiol,2004,96(3):1097-1104.
[36] LIU M,STEVENS-LAPSLEY J E,JAYARAMAN A,et al. Impact of treadmill locomotor training on skeletal muscle IGF1 and myogenic regulatory factors in spinal cord injured rats[J]. Eur J Appl Physiol,2010,109(4):709-720.
[37] LUTHI J M,HOWALD H,CLAASSEN H,et al. Structural changes in skeletal muscle tissue with heavy-resistance exercise[J].Int J Sports Med,1986,7(3):123-127.
[38] MCCARTHY J J,MULA J,MIYAZAKI M,et al. E ff ective fi ber hypertrophy in satellite cell-depleted skeletal muscle[J]. Development,2011,138(17):3657-3666.
[39] NICASTRO H,ZANCHI N E,DA LUZ C R,et al. An experimental model for resistance exercise in rodents[J]. J Biomed Biotechnol,2012,2012(4):457065.
[40] REDDANNA P,MOORTHY C V,GOVINDAPPA S. Pattern of skeletal muscle chemical composition during in vivo electrical stimulations[J]. Indian J Physiol Pharmacol,1981,25(1):33-40.
[41] ROY R R,MONKE S R,ALLEN D L,et al. Modulation of myonuclear number in functionally overloaded and exercised rat plantaris fi bers[J]. J Appl Physiol,1999,87(2):634-642.
[42] TAMAKI T,UCHIYAMA S. Absolute and relative growth of rat skeletal muscle[J]. Physiol Behav,1995,57(5):913-919.
[43] TAMAKI T,UCHIYAMA S,NAKANO S. A weight-lifting exercise model for inducing hypertrophy in the hindlimb muscles of rats[J]. Med Sci Sports Exerc,1992,24(8):881-886.
[44] TERADA S,YOKOZEKI T,KAWANAKA K,et al. E ff ects of high-intensity swimming training on GLUT-4 and glucose transport activity in rat skeletal muscle[J]. J Appl Physiol,2001,90(6):2019-2024.
[45] THOMSON D M,GORDON S E. Impaired overload-induced muscle growth is associated with diminished translational signalling in aged rat fast-twitch skeletal muscle[J]. J Physiol,2006,574(1):291-305.
[46] TIMSON B F. Evaluation of animal models for the study of exercise-induced muscle enlargement[J]. J Appl Physiol,1990,69(6):1935-1945.
[47] VAN DER MEER S F,JASPERS R T,JONES D A,et al. The time course of myonuclear accretion during hypertrophy in young adult and older rat plantaris muscle[J]. Ann Anat,2011,193(1):56-63.
[48] YANG S,ALNAQEEB M,SIMPSON H,et al. Changes in muscle fi bre type,muscle mass and IGF-I gene expression in rabbit skeletal muscle subjected to stretch[J]. J Anat,1997,190(Pt 4)(4):613-622.
Animal Models of Skeletal Muscle Hypertrophy
FENG Yu,CHENG Ze-peng,SHI Reng-fei
Muscle hypertrophy is often induced by resistance strength training,and mechanical load.In recent years,animal models of muscle hypertrophy have been widely used in the study of muscle movement ability,prevention of aging muscle atrophy. This paper reviews the current research situation of skeletal muscle hypertrophy in animal models (surgical compensation, electrical stimulation,resistance strength training and exogenous injection and other models),analyzed the establishment and application of hypertrophy model,and provide experimental basis for future research work.
skeletal muscle hypertrophy;animal model;research progress
G804.2
A
2016-12-03;
2017-06-27
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30800542)。
馮鈺,女,碩士研究生,主要研究方向?yàn)楣趋兰∨c運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng),E-mail:rfshi@sus.edu.cn。
史仍飛,男,副教授,博士,碩士研究生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)學(xué),E-mail:445396074@qq.com。
上海體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院,上海 200438 Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China.
1002-9826(2017)06-0079-06
10. 16470/j. csst. 201706009