MG53介导的膜修复在运动性骨骼肌损伤中的应用

狄媛

摘 要 运动性骨骼肌损伤（Exercise-induced muscle damage，EIMD）是指运动应激引起的骨骼肌结构和机能的损害，这是由于离心收缩会拉长肌肉，更容易引起肌纤维超微结构以及收缩蛋白代谢的变化。MG53是细胞膜修复的重要蛋白，正常存在于细胞质和细胞膜内侧，一般情况下以单体形式存在，当肌纤维受损时，能迅速修复细胞膜。目前，对MG53研究显示：肌肉损伤后，MG53在灌流液中的峰值出现在损伤后的早期几分钟内，因而MG53有可能为运动性骨骼肌损伤早期诊断提供可能性。

关键词 运动性骨骼肌损伤 MG53蛋白

一、MG53介导的膜损伤修复

（一）MG53蛋白的结构

TRIM家族蛋白是一系列细胞内重要蛋白，它们参与细胞凋亡[1]、肿瘤形成、细胞周期调控、和阻止HIV感染等细胞内重要生化过程。TRIM家族蛋白也叫RBCC家族蛋白，它的氨基端三重基序是三个锌指结合结构域（tripartite motif），包括一个RING finger、一个或两个B-box motif及一个卷曲螺旋（coiled-coil）结构域[3]。最新研究发现了一个TRIM家族的新成员TRIM-72，它仅在骨骼肌和心肌中特异性表达。目前，对TRIM72蛋白的研究主要集中在探索TRIM72蛋白在心肌、骨骼肌等组织中的功能。人源TRIM72蛋白共有477个氨基酸，分子量为53kD，因最初在骨骼肌细胞中发现所以也叫做mitsugumin 53（MG53）[2]。

（二）MG53的分布及释放

MG53与其它已知的TRIM蛋白不同，它能定位到细胞内囊泡和肌纤维膜。最近研究表明：在人体骨骼肌对照样品中，MG53显示了可变的肌膜和/或细胞质免疫标记。细胞影像分析显示MG53正常存在于细胞质和细胞膜内侧，虽无跨膜片段，但它与细胞内囊泡及肌细胞膜紧密相联，一般情况下以单体形式存在。当肌纤维膜受机械、电流、化学或代谢因素等损伤刺激后，细胞内形成氧化环境，MG53遂形成多聚体并向损伤部位迅速、大量转位。见图2[3]。肌膜损伤后，MG53发挥快速修复作用，但作为分子量只有53kD的细胞浆可溶性蛋白，它在肌膜损伤后迅速从肌细胞渗透到细胞外液而出现在血液中，并在24小时恢复到损伤前水平。在心脏损伤模型的灌流液中，MG53出现和达到峰值的时间远早于肌红蛋白、肌钙蛋白和肌酸激酶，在几分钟内达到峰值，其后迅速恢复。后三种蛋白在肌肉损伤后于血液中升高的时间分别为1-3小时、3-6小时及6小时，峰值分别在6-7小时、10-48小时及24-48小时。

（三）MG53介导的膜损伤修复机制

MG53的关键作用是驱动受损肌细胞膜的快速修复，在肌膜受损时细胞外的氧进入到细胞内形成一个氧化环境，MG53可作为细胞内的氧化感受器启动膜修复。MG53先形成聚合体，与dysferlin蛋白和细胞质膜微囊蛋白Caveolin-3协同作用形成复合物将修复囊泡募集起来，并通过“胞外分泌”输送到损伤部位“成核”。在细胞Ca2+信号的作用下与肌膜融合形成膜“创口贴”。一般情况下囊泡与囊泡或肌膜的融合需要细胞外Ca2+的进入[4]，但MG53介导的囊泡转位是Ca2+非依赖性的，它为膜损伤后胆固醇暴露及氧化所致的MG53聚合体形成而驱动[5]。因此，细胞内囊泡转位和Ca2+依赖性膜融合是骨骼肌和心肌细胞膜损伤修复的两个独立步骤，是MG53启动膜修复必不可缺的部件。

二、骨骼肌损伤常用的评价指标与MG53的对比

（一）血清肌酸激酶在运动性骨骼肌损伤中的应用

有研究表明：大负荷的离心收缩将导致运动后血清CK活性水平的最大增加，其峰值大约出现在运动后48小时以后，延续时间长达几天；等长收缩或向心收缩运动后，血清CK峰值出现在运动后24小时以内，延续时间较短。应用血清肌酸激酶含量作为骨骼肌损伤诊断指标时，正常男性运动员血清肌酸激酶范围在10-300U/L，正常女性运动员血清肌酸激酶范围在10-200U/L[6]。在大负荷训练2-3天后，血清肌酸激酶含量仍高于300U/L时，表明运动负荷较大，骨骼肌出现损伤。评定时应排除由心肌或组织损伤造成血清肌酸激酶升高的可能性，再判断骨骼肌的负荷更为合理。评定时应注意个体差异和项目差异较大的情况。

（二）肌红蛋白在运动性骨骼肌损伤中的应用

肌红蛋白是肌细胞中贮存氧的蛋白质，正常人血清中含量<35ng/ml。运动员正常参考范围在：0.35-4.97nmol/L[6]。当剧烈运动引起骨骼肌损伤时，血清Mb与CK发生类似的变化。Byrnes[7]让3组受试者30分钟下坡跑后，血清Mb分别增加了43.2%、74.9%和407%，与血清CK升高的幅度较为接近。所不同的是：Mb峰值出现在运动后6小时，而CK峰值推迟到运动后8-24小时出现。这可能与Mb的分子量较小有关。

（三）血清肌酸激酶、肌红蛋白与MG53的对比

骨骼肌损伤最常见的评价指标是血清肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）、肌红蛋白和肌钙蛋白等。他们虽在运动队应用多年，但存在不足。如骨骼肌损伤后血液CK、LDH峰值往往出现比较晚，不利于早期诊断；肌红蛋白对损伤的诊断比较敏感，在运动后产生变化均早于CK、LDH，但不及CK应用简便。MG53是细胞膜修复的重要蛋白，正常存在于细胞质和细胞膜内侧，一般情况下以单体形式存在，当肌纤维受损时，能迅速修复细胞膜。目前，对MG53研究显示：肌肉损伤后，MG53在灌流液中的峰值出现在损伤后的早期几分钟内，因而MG53有可能为运动性骨骼肌损伤早期诊断提供可能性。表1将MG53、CK、肌红蛋白、肌钙蛋白四种常见损伤检测指标的生理特性进行对比[8]：

参考文献：

[1] Caratozzolo M F， Micale L， Turturo M G， et al. TRIM modulates p53 activity to dictate cell cycle arrest[J]. Cell Cycle.2012.11（3）：511-523.

[2] Cai C， Masumiya H， Weisleder N， et al. MG53 nucleates assembly of cell membrane repair machinery[J]. Nat Cell Biol.2009.11（1）：56-64.

[3] Weisleder N， Takeshima H and Ma J. Mitsugumin 53（MG53） facilitates vesicle trafficking in striated muscle to contribute to cell membrane repair[J]. Commun Integr Biol.2009.2（3）：225-226.

[4] Terasaki M， Miyake K， McNeil PL. Large plasma membrane disruptions are rapidly resealed by Ca2+-dependent vesicle-vesicle fusion events[J]. J Cell Biol.1997.139：63-74.

[5] Wang X， Xie W， Zhang Y， et al. Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair[J]. Circ Res.2010.107：76-83.

[6] 冯连世，冯美云，冯炜权.运动训练的生理生化监控方法（第1版）[M].人民体育出版社.2006：224.

[7] Byrrles W C. et al. Delayed onset muscle soreness following repeated bouts of downhill running[J]. J.Appl.Physical.1985.59：710-715.

[8] 张瑾.MG53敲除小鼠骨骼肌缺血再灌注损伤的修复及营养补充的作用[D].北京体育大学硕士（毕业）学位论文.2013.