吳衛(wèi)東 徐嘉寶 王 宇 魏建翔

(1. 鄭州大學體育學院 運動訓練系,河南 鄭州 450040;2. 安陽師范學院 教育學院,河南 安陽 455000)

腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)在機體能量代謝和調(diào)節(jié)中發(fā)揮關鍵作用,與慢性炎癥、糖尿病、肥胖及心血管疾病等疾病密切相關。AMPK包含一個催化亞基α和兩個調(diào)節(jié)亞基β和γ,其中α亞基有α1和α2兩個亞型,主要分布在肝臟、心肌和骨骼肌中。AMPK活性主要受Thr172位點調(diào)控,缺氧、缺血和運動等均可激活AMPK。研究表明,運動激活AMPK后可促進葡萄糖轉(zhuǎn)運,增加骨骼肌對葡萄糖的吸收和利用;還可促進脂肪氧化代謝和抑制脂肪合成;此外,AMPK可增加糖酵解、抑制糖原合成和糖異生[1],因此,運動與AMPK的關系受到廣泛關注。

AMPK是骨骼肌重要的能量感受器,在調(diào)節(jié)骨骼肌細胞能量穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。但關于運動后人體骨骼肌AMPK活性變化趨勢的研究較少,尤其是運動后人體骨骼肌AMPKα、AMPKα1及AMPKα2的活性變化有何異同?尚未見報道。目前,關于運動對AMPK影響的研究多為動物實驗,動物研究顯示AMPK在運動過程中的變化趨勢受運動強度和持續(xù)時間的影響[2]。有研究總結(jié)了不同運動類型運動后動物骨骼肌AMPK的變化趨勢,以強度為30%～40%VO2max運動至疲勞時AMPK可被激活,運動強度為60%VO2max時AMPK較易被激活[3]。那么,一次急性運動后人體骨骼肌中AMPKα、AMPKα1及AMPKα2的活化趨勢有何異同?其變化趨勢與運動強度、時間關系如何?基于此,本文將通過系統(tǒng)分析評價一次急性運動中和運動后人體骨骼肌AMPKα、AMPKα1及AMPKα2的變化趨勢,為選擇科學的運動方案改善人體骨骼肌機能提供理論支持。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索

本研究根據(jù)PRISMA聲明進行。檢索的電子文獻數(shù)據(jù)資源庫分別來自知網(wǎng)、萬方、Web of Science、PubMed、Embase。本文采用中文檢索關鍵詞為：“運動”“訓練”和“AMPK”,英文檢索關鍵詞為“exercise”“training”和“AMPK”：最后檢索時間為2023年3月1日。

1.2 納入與排除標準

納入標準：①急性運動干預;②結(jié)局指標包括AMPK;③以平均數(shù)±標準差或標準誤表示。

排除標準：①長期運動干預;②非人體實驗;③非中英文文獻。

1.3 數(shù)據(jù)提取

由兩名人員根據(jù)文獻納入和排除標準,采用獨立平行方式進行篩選與提取,內(nèi)容包括文章的基本信息(標題、作者、發(fā)表時間);研究對象的樣本量、年齡、BMI、性別、患病情況、運動方案和結(jié)局指標AMPK。

1.4 質(zhì)量評估

文獻質(zhì)量采用Cochrane Handbook標準對納入研究的質(zhì)量進行評估。該標準包括7個問題,每個問題三種選項：“l(fā)ow risk”、“unclear risk”、“high risk”,對文獻質(zhì)量做出總體評估。文獻質(zhì)量分為低度、中度和高度偏倚。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用Revman 5.4軟件對指標進行分析。本研究中數(shù)據(jù)為連續(xù)型變量,均以平均數(shù)±標準差進行統(tǒng)計,并計算95%置信區(qū)間。使用I2評價研究間異質(zhì)性,I2<25%為無異質(zhì)性,25%≤I2<50%為輕度異質(zhì)性,50%≤I2<75%為中度異質(zhì)性,I2≥75%為重度異質(zhì)性。I2≤50%采用固定效應模型;I2>50%采用隨機效應模型。采用漏斗圖進行發(fā)表偏倚檢驗,逐一排除法進行敏感性分析。

2 結(jié)果

2.1 文獻檢索

初步檢索共篩出1485篇文獻,剔除重復文獻后剩余1378篇,閱讀題目和摘要進行初篩后獲得文獻34篇,閱讀全文最終確定納入文獻19篇進行Meta分析。流程見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖

2.2 文獻基本特征

納入19篇研究進行Meta分析,納入總?cè)藬?shù)285例。需要注意的是,納入研究包含2種及以上運動方案且研究對象為同批研究對象,相應間隔1～3周。納入文獻的基本特征見表1。

表1 納入文獻的基本特征

2.3 Meta分析結(jié)果

2.3.1 運動后人體骨骼肌AMPKα變化趨勢

運動后人體骨骼肌AMPKα變化趨勢見圖2、3。由于各研究對AMPKα的測量單位不同,采用標準化均數(shù)差(SMD)表示。結(jié)果顯示,運動后0min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[0.91,95%CI為(0.69,1.12),Z檢驗P<0.05],各研究間無異質(zhì)性I2=10%。運動后30min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[1.17,95%CI為(0.75,1.60),Z檢驗P<0.05],各研究間無異質(zhì)性I2=84%。運動后120min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[0.52,95%CI為(0.02,1.01),Z檢驗P<0.05]。各研究間無異質(zhì)性I2=90%。運動后180min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[0.71,95%CI為(0.25,1.16),Z檢驗P<0.05],各研究間無異質(zhì)性I2=21%。其他各組間無顯著性差異(P>0.05)。

圖2 運動后人體骨骼肌AMPKα的Meta分析

圖3 運動后人體骨骼肌AMPKα效應量的變化趨勢

2.3.2 運動后人體骨骼肌AMPKα1變化趨勢

運動中和運動后人體骨骼肌AMPKα1變化趨勢見圖4、5。由于各研究對AMPKα1的測量單位不同,采用標準化均數(shù)差(SMD)表示。結(jié)果顯示,運動中和運動后的合并效應量均與運動前合并效應量無顯著性差異,而運動后0min時P=0.05。

圖4 運動后人體骨骼肌AMPKα1的Meta分析

圖5 運動后人體骨骼肌AMPKα1效應量的變化趨勢

2.3.3 運動后人體骨骼肌AMPKα2變化趨勢

運動中和運動后人體骨骼肌AMPKα2變化趨勢見圖6、7。由于各研究對AMPKα2的測量單位不同, 采用標準化均數(shù)差(SMD)表示。 結(jié)果顯示, 運動中合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[0.73,95%CI為(0.12,1.33),Z檢驗P<0.05],各研究間無異質(zhì)性I2=0%。運動后0min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[0.82,95%CI為(0.52,1.11),Z檢驗P<0.05],各研究間無異質(zhì)性I2=39%。運動后60min合并效應量高于運動前,且具有顯著性SMD=[1.19,95%CI為(0.16,2.21),Z檢驗P<0.05]。其他各組間無顯著性差異(P>0.05)。

圖6 運動后人體骨骼肌AMPKα2的Meta分析

圖7 運動后人體骨骼肌AMPKα2效應量的變化趨勢

3 討論

AMPK是一種重要的細胞能量感受器。運動可通過增加骨骼肌能量消耗激活AMPK,活化的AMPK可增強分解代謝相關細胞因子的活性或表達促進能量的生成。單磷酸腺苷(AMP)與二磷酸腺苷(ADP)比例和ADP與三磷酸腺苷(ATP)的比例變化會激活AMPK[23]。在運動過程中,ATP被大量消耗,AMP/ADP和ADP/ATP比例升高,隨后AMPKγ亞基與AMP相互作用,促使AMPKα亞基中Thr172磷酸化,AMPK被激活[24]。此外,ATP與AMPKγ亞基作用后促使AMPK構(gòu)象變化,構(gòu)象變化后AMPK同樣被激活[25]。有研究顯示,兩種激活方式可促使AMPK活性增加近1000倍[26]。在骨骼肌中,肝激酶B1(LKB1)可激活AMPKα2,高強度和中等強度持續(xù)運動均可通過此通路激活AMPKα2[27]。此外,長時間低強度運動可通過鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶β(CaMKKβ)激活AMPKα1[28]。

人體骨骼肌AMPK活性和表達量受運動影響較大,且運動強度變化對其影響顯著。研究發(fā)現(xiàn),以30%～40%VO2max的小強度運動至疲勞狀態(tài)時AMPK可能被激活,且隨運動時間的延長而活性增強。隨運動強度增加,AMPKα2活性增加較為顯著,有研究發(fā)現(xiàn)以逐漸遞增強度運動1h后AMPKα2活性增加5倍。以68%VO2max強度運動30min后,AMPKα2活性顯著增加[29]。在高強度或中等強度運動中,骨骼肌中AMPKα2被激活,并與運動強度和運動時間呈正相關,但AMPKα1并無出現(xiàn)此現(xiàn)象,甚至會隨著運動強度和運動時間的增加而降低[30]。此外,有研究顯示,在長期運動訓練后進行一次急性運動干預后骨骼肌AMPK的活性出現(xiàn)降低,這可能是在運動訓練后骨骼肌中糖原升高,阻止了AMPK在運動中被充分激活[31]。由此可見,正常情況下,AMPK活性隨運動強度的增大和時間的增加,其活性逐漸增強,但AMPK不同亞基表現(xiàn)出不同變化趨勢,骨骼肌中AMPKα2更易被激活。

本研究結(jié)果顯示,一次急性運動中、0min和60min,骨骼肌中AMPKα2合并效應量高于運動前(P<0.05),說明一次急性運動可激活骨骼肌中AMPKα2,這與先前的研究結(jié)果一致。不同運動強度和運動時間可影響AMPK活性,一次較高強度的急性運動后,AMPK的活性將在短時間內(nèi)升至高點,在運動后20min恢復到基礎狀態(tài)。一次中等強度的急性運動后,AMPK的活性會隨著運動時間的延長而增加,一段時間后將保持穩(wěn)定,運動結(jié)束后活性可維持數(shù)小時。此外,在一次急性運動后10min和40min時,并未發(fā)現(xiàn)AMPKα2被激活,這可能與研究者的運動方案有關。該研究者采用50%VO2max運動強度進行干預,此強度可能并未改變AMPKα2的活性。一次急性運動后,骨骼肌中AMPKα1合并效應量均未高于運動前(P>0.05),說明一次急性運動不能激活AMPKα1。但值得注意的是,在運動后0min(P=0.05),說明一次急性運動有激活AMPKα1的可能性,且可能存在其它激活路徑。一次急性運動后0min、30min、120min和180min,骨骼肌中AMPKα合并效應量高于運動前(P<0.05),說明在一次急性運動后0min、30min、120min和180min,可激活AMPKα,且AMPK活性可維持數(shù)小時,該結(jié)果與AMPKα2類似。

4 結(jié)論

一次急性運動后0min、30min、120min和180min,骨骼肌AMPKα活性升高;一次急性運動中、0min和60min,骨骼肌AMPKα2活性升高。