【肌肉學(xué)說】骨骼肌肉的代謝
一, 骨骼肌肉的代謝-內(nèi)分泌-免疫功能
骨骼肌肉是人體最大的器官之一,不僅具有支撐人體姿勢和維持人體各臟器的機(jī)械功能,還有代謝功能和內(nèi)分泌功能以及免疫功能。
1.1 骨骼肌肉的代謝機(jī)能
骨骼肌肉是我們身體內(nèi)最大的肌肉組織,它的代謝機(jī)能與我們的身體健康息息相關(guān)。骨骼肌肉的代謝機(jī)能包括三個(gè)主要方面:能量代謝、蛋白質(zhì)代謝和脂質(zhì)代謝。
1)能量代謝:骨骼肌肉可以通過糖原分解和脂肪氧化等方式產(chǎn)生能量,為身體提供運(yùn)動(dòng)和代謝所需的能量。
2)蛋白質(zhì)代謝:骨骼肌肉是身體內(nèi)最主要的蛋白質(zhì)庫,可以通過蛋白質(zhì)的降解和合成來調(diào)節(jié)身體內(nèi)蛋白質(zhì)的平衡。
3)脂質(zhì)代謝:骨骼肌肉可以通過脂肪酸的攝取、氧化和儲存來參與脂質(zhì)代謝,維持身體內(nèi)脂質(zhì)代謝的平衡。
1.2 骨骼肌肉的內(nèi)分泌功能
骨骼肌肉人體的內(nèi)分泌器官之一,可以通過分泌肌肉生長因子、調(diào)節(jié)能量代謝和胰島素敏感性等多種途徑(圖-1) 。
圖-1 骨骼肌肉的內(nèi)分泌免疫作用
1)分泌肌肉生長因子:骨骼肌肉可以分泌多種肌肉生長因子,如IGF-1、FGF-2、HGF等,這些因子可以促進(jìn)肌肉細(xì)胞增殖和生長,促進(jìn)骨骼肌肉的形成和發(fā)育。
2)分泌酮體:骨骼肌肉可以在運(yùn)動(dòng)時(shí)分泌酮體,包括β-羥基丁酸和乙酰乙酸,這些酮體可以作為能量來源供給肌肉和其他組織使用。
3)調(diào)節(jié)能量代謝:骨骼肌肉可以分泌多種因子,如肌肉生長因子和酮體,這些因子可以調(diào)節(jié)體內(nèi)的能量代謝,促進(jìn)脂肪酸的氧化和糖原的儲存,從而維持機(jī)體的能量平衡。
4)調(diào)節(jié)胰島素敏感性:骨骼肌肉可以通過分泌肌肉生長因子和其他調(diào)節(jié)因子,影響胰島素的敏感性和耐受性,促進(jìn)血糖的控制和代謝的平衡。
骨骼肌肉發(fā)揮重要的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用,能維護(hù)機(jī)體的正常生理功能。
1.3 骨骼肌肉的免疫功能
骨骼肌肉作為人體的免疫器官之一,可以通過分泌免疫調(diào)節(jié)因子、參與免疫細(xì)胞的遷移、合成抗炎肽和清除代謝產(chǎn)物等多種途徑,發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)作用,維護(hù)機(jī)體的免疫穩(wěn)態(tài)(圖-1)。
1)具有分泌作用的免疫細(xì)胞:骨骼肌細(xì)胞可以分泌多種免疫調(diào)節(jié)因子,如IL-6、IL-8、TNF-α等,這些因子可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的應(yīng)答,促進(jìn)炎癥反應(yīng)和抗病毒抗菌等免疫反應(yīng)。
2)參與免疫細(xì)胞的遷移:骨骼肌肉細(xì)胞表面可以表達(dá)一些細(xì)胞黏附分子,如ICAM-1、VCAM-1等,這些分子可以促進(jìn)免疫細(xì)胞的遷移和定向。
3)具有抗炎作用的肌肽:肌肽是一種由骨骼肌肉細(xì)胞合成的短肽,具有抗炎、抗菌等生物活性,能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的炎癥反應(yīng),促進(jìn)組織修復(fù)。
4)具有清除代謝產(chǎn)物作用的肌酸激酶:肌酸激酶是一種由骨骼肌肉細(xì)胞合成的酶,能夠促進(jìn)代謝產(chǎn)物的清除,減輕免疫細(xì)胞的負(fù)擔(dān),促進(jìn)免疫系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
二,運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉代謝-內(nèi)分泌-免疫功能的影響
3.1運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉代謝功能的影響
運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉代謝功能的影響是多方面的,可以促進(jìn)能量代謝、蛋白質(zhì)代謝、離子代謝和激素代謝等過程,從而提高肌肉的力量、耐力和適應(yīng)性。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)可以幫助預(yù)防和治療多種骨骼肌肉疾病,如肌無力、骨質(zhì)疏松等。
1)能量代謝:運(yùn)動(dòng)會提高骨骼肌肉的能量需求,促進(jìn)糖原和脂肪的分解,產(chǎn)生更多的ATP供能,以支持肌肉收縮和其他生理功能。
2)蛋白質(zhì)代謝:運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)骨骼肌肉蛋白質(zhì)的合成和降解,以適應(yīng)不同強(qiáng)度和類型的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。適量的運(yùn)動(dòng)可以增加肌肉纖維數(shù)量和體積,提高肌肉的力量和耐力。
3)離子代謝:運(yùn)動(dòng)可以改變骨骼肌肉細(xì)胞內(nèi)部的離子流動(dòng),例如鈣離子的釋放和重吸收,從而影響肌肉的收縮和松弛。
4)激素代謝:運(yùn)動(dòng)可以影響骨骼肌肉細(xì)胞對激素的敏感性和響應(yīng),例如促進(jìn)生長激素和睪酮的分泌,從而促進(jìn)肌肉的生長和修復(fù)。
3.2 運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉內(nèi)分泌功能的影響
適度的運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)骨骼肌肉的內(nèi)分泌功能,增強(qiáng)肌肉質(zhì)量和功能,預(yù)防或治療代謝性疾病,改善體型和健康狀況。運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)骨骼肌肉的內(nèi)分泌。主要包括以下幾個(gè)方面:
1) 促進(jìn)生長激素分泌:運(yùn)動(dòng)可以刺激骨骼肌肉分泌生長激素,這是一種能夠促進(jìn)骨骼肌肉生長和修復(fù)的激素,可以幫助增強(qiáng)肌肉質(zhì)量和功能。血液中的白細(xì)胞介素-6(IL-6),在運(yùn)動(dòng)中以及運(yùn)動(dòng)后其濃度高達(dá)100倍以上。從TypeⅠ以及TypeⅡ肌肉纖維中釋放出IL-6,IL-6在肌肉內(nèi)作用是促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)攝取葡萄糖或分解脂肪酸。IL-6在循環(huán)的血液中擴(kuò)散之際顯示出了激素的機(jī)能,促進(jìn)了肝臟內(nèi)的糖異生以及脂肪組織內(nèi)的脂肪分解。白細(xì)胞介素-15(IL-15)也是從運(yùn)動(dòng)肌肉中分泌出來的,這可以考慮為起著骨骼肌肉的成長因子以及脂肪代謝作用。血液中IL-15的濃度與內(nèi)臟脂肪量有著逆相關(guān)的關(guān)系。
2) 提高睪酮水平:適度的運(yùn)動(dòng)可以提高男性和女性的睪酮水平,這是一種重要的性激素,可以促進(jìn)骨骼肌肉的生長和修復(fù),增強(qiáng)肌肉的質(zhì)量和力量。
3) 促進(jìn)胰島素敏感性:運(yùn)動(dòng)可以提高骨骼肌肉對胰島素的敏感性,使得身體更容易利用血糖,從而預(yù)防或治療糖尿病等代謝性疾病。
4) 降低炎癥水平:適度的運(yùn)動(dòng)可以降低骨骼肌肉中的炎癥水平,減少炎癥因子的產(chǎn)生,從而減少慢性炎癥性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
5) 提高脂肪氧化能力:運(yùn)動(dòng)可以提高骨骼肌肉中的脂肪氧化能力,促進(jìn)脂肪分解和代謝,從而降低體脂肪含量,改善體型和健康狀況。
需要注意的是過度的運(yùn)動(dòng)會導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂和激素水平異常,因此需要根據(jù)個(gè)體情況和身體狀況合理制定運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。
2.3運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉的免疫機(jī)能的影響
運(yùn)動(dòng)對骨骼肌肉的免疫機(jī)能有多方面的影響,主要包括以下幾個(gè)方面:
1)增強(qiáng)免疫細(xì)胞的活性:運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)骨骼肌肉中的免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等)的活性,增加它們的數(shù)量和活性水平,提高機(jī)體的免疫力。
2)促進(jìn)炎癥反應(yīng)的恢復(fù):運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)的恢復(fù),加速組織的修復(fù)和再生。運(yùn)動(dòng)會分泌炎癥促進(jìn)性細(xì)胞因子,如腫瘤壞死因子-α(TNF-α):白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)等。炎癥反應(yīng)是機(jī)體對外部刺激的一種自我保護(hù)反應(yīng),但過度的炎癥反應(yīng)會導(dǎo)致?lián)p傷和疾病的發(fā)生。適度的運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)的恢復(fù),幫助機(jī)體恢復(fù)正常。
3)減少炎癥因子的產(chǎn)生:適度的運(yùn)動(dòng)可以促使骨骼肌肉分泌抗炎癥性細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-6(IL-6),白細(xì)胞介素-8(IL-8),白細(xì)胞介素-15(IL-15), 鳶(Yuan)尾素(irisin)等。減少骨骼肌肉中的炎癥因子的產(chǎn)生,如腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6等,降低機(jī)體的炎癥水平預(yù)防或減輕慢性炎癥性疾病的發(fā)生。
4)提高抗氧化能力:運(yùn)動(dòng)可以提高骨骼肌肉中的抗氧化能力,減少氧自由基的產(chǎn)生,降低氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生,從而減少對細(xì)胞的損傷和破壞。
5)免疫平衡能力: 在人的身體內(nèi)炎癥促進(jìn)性(pro-inflammatory)細(xì)胞因子(TNF-α,IL-1β等)和抗炎性(anti-inflammatory) 細(xì)胞因子(IL-1ra,IL-10等)起著免疫的平衡作用。如,IL-6有著炎癥促進(jìn)性和抗炎性兩方面的作用, 活動(dòng)肌肉中產(chǎn)生的細(xì)胞因子-白細(xì)胞介素-6 (IL-6)能抑制TNF-α的產(chǎn)生和能促進(jìn)IL-1ra和IL-10抗炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生。
6)免疫物質(zhì)的遠(yuǎn)距離投送:運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌肉產(chǎn)生的免疫物質(zhì)可以遠(yuǎn)距離輸送作用于各種臟器。IL-6增進(jìn)肝臟中糖異生(glucose production) 及驅(qū)動(dòng)脂肪分解(lipoltsis),并增進(jìn)骨骼肌肉攝取葡萄糖或脂肪酸的β氧化。分泌的神經(jīng)激素,如肌肉鳶(Yuan)尾素(irisin),多巴胺,膽堿能神經(jīng)元乙酰膽堿Ach和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF),直接作用于腦中的膠質(zhì)細(xì)胞,避免神經(jīng)炎癥,改善認(rèn)知癥狀。
適度的運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)骨骼肌肉的免疫機(jī)能,提高機(jī)體的免疫力,預(yù)防疾病的發(fā)生和發(fā)展。但是過度的運(yùn)動(dòng)會導(dǎo)致免疫功能下降,增加感染和炎癥的風(fēng)險(xiǎn),因此需要根據(jù)個(gè)體情況和身體狀況合理制定運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。
楊金宇 初稿(健康界) 2023.03.06
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[5] chrtGPT
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