骨骼肌组织在人体分布广泛并且生命活动旺盛,机体的许多活动都离不开骨骼肌的收缩,骨骼肌组织的质量对于机体正常的生命活动有着重要意义。骨骼肌组织作为机体重要的蛋白质储存库,可在分解代谢期间降解蛋白质,为机体提供能量。而骨骼肌保持内环境稳态是其正常发挥生理功能的基础。骨骼肌萎缩以后,可引起肢体乏力,对于一些关节周围的肌肉,还可能引起关节挛缩等并发症。骨骼肌组织的正常代谢过程有5种主要蛋白水解途径调控,包括自噬-溶酶体途径、泛素-蛋白酶体依赖途径、半胱天冬酶系统途径、基质金属蛋白酶途径、Ca2+依赖途径,而自噬-溶酶体途径在调节肌肉组织质量和新陈代谢中发挥了重要作用,成为近些年来研究的热点,骨骼肌自噬水平保持稳定有利于维持机体稳态。
骨骼肌收缩是其发挥生理功能必需的一个过程,在骨骼肌收缩的同时,线粒体可产生能量为机体所用,同时也会产生活性氧,活性氧的产生可能对骨骼肌组织产生不利影响。此时,自噬系统发挥作用,帮助移除受损以及失去功能的细胞器。在骨骼肌自噬的完成过程中,有许多自噬相关因子参与并发挥重要作用,如微管相关蛋白1轻链3-β(LC3)、重组人γ-氨基丁酸受体相关蛋白(Gabarap)、Beclin-1、P62、自噬相关基因5(Atg5)、自噬相关基因7(Atg7)和自噬相关基因12(Atg12)等。作为调控骨骼肌萎缩的重要因子,LC3和Gabarap可协同作用上调骨骼肌萎缩因子。LC3B在机体通常以前体形式合成。细胞自噬发生时,不活跃的LC3-Ⅰ转变为活跃形式的LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值通常可用于反映自噬活性,一般而言,LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的比值增加时通常代表自噬活性增强,而比值降低时代表自噬活性减弱。作为自噬调控的关键因子之一,Beclin-1可参与调控自噬体的形成与成熟。此外,P62也是很重要的一种自噬相关因子。作为自噬底物的P62,可以有效降解胞浆中堆积的衰老失去功能的蛋白,同时还可以作为配体蛋白在自噬的过程中起到识别底物的作用。除了以上因子外,Atg5、Atg7和Atg12也参与自噬过程,其主要在自噬体膜的延伸以及自噬体伸展扩张中发挥作用。
自噬水平的稳定可以帮助维持细胞稳态,有利于维持骨骼肌组织质量。当各种原因引起自噬调控失调(过度激活或者持续抑制)时,可能对骨骼肌组织产生不利影响,进而可能引起各种骨骼肌相关疾病的发生。当自噬水平过低时,不利于不正常以及失去功能细胞器的及时清除;而自噬水平过高时,则有可能损伤正常组织。影响骨骼肌自噬水平的因素较多,常见的有运动、骨骼肌组织损伤、衰老、禁食、肥胖、环境因素等。
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