脂联素在骨骼肌中的新功能及其与运动的关系*

杨旸 马铁 曹师承 姚婷婷 刘晓龙 衣雪洁

（1）沈阳体育学院，沈阳 110115；2）上海体育学院运动科学学院，上海 200434；3）广西师范大学体育与健康学院，桂林 541006；4）沈阳体育学院运动人体科学学院，沈阳 110115；5）中国医科大学公共基础学院运动医学教研室，沈阳 110122；6）辽宁师范大学体育学院，大连 116029；7）沈阳体育学院运动与健康研究中心，沈阳 110115）

虽然脂联素（adiponectin，ADPN）最初被认为是脂肪因子，但近年来多项研究显示其可以在包括骨骼肌在内的多种组织中表达。随着研究进一步深入，显示骨骼肌既能合成ADPN 又对ADPN 敏感［1］。这表明ADPN 可能与骨骼肌的生物学功能密切相关。以往关于ADPN与骨骼肌功能的研究多聚焦于ADPN可以促进骨骼肌对血糖的摄取，合成肌糖原［2-3］。随着研究的发展，观察到ADPN 还可改变骨骼肌肌肉类型［1，4-5］、介导线粒体功能［6-7］、改善胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）［6，8-10］、提升肌肉收缩和钙调节［11-13］、促进肌肉再生等［14-16］（图1）。此外，骨骼肌既受运动调控也是完成运动的器官，其与运动关系密切。这提示梳理ADPN在运动调节骨骼肌功能中的作用显得尤为重要，但是不同形式和强度的运动对血清及骨骼肌ADPN的调控作用尚不明确。因此，本文从ADPN调节骨骼肌的生物学功能以及运动对骨骼肌ADPN的调控等方面进行综述，以期为运动及骨骼肌ADPN及相关研究提供理论依据。

使用文献检索关键词组合为：“adiponectin”AND “skeletal muscle”以及“脂联素”和“骨骼肌”，在Web of Science、Google Scholar、PubMed和中国知网等中英文的数据库展开系统检索，检索的截止日期为2022年4月6日。之后根据题目和摘要进行了进一步的筛选，并对筛选后与ADPN对骨骼肌作用及其机制、运动对骨骼肌ADPN的调节进行了进一步的甄别和系统分析。

Fig.1 Novel functions and mechanisms of adiponectin in skeletal muscle图1 脂联素在骨骼肌中的新功能及机制

1 脂联素调节骨骼肌的生物学功能

1.1 改变肌纤维类型

哺乳动物骨骼肌纤维类型分为：肌球蛋白重链（myosin heavy chain，MyHC）I型、IIA型、IIx型、IIB型。I型和IIA型是氧化型慢肌纤维，含有较多线粒体，具有高水平氧化代谢和持续收缩能力［11］。IIx、IIB型是糖酵解型快肌纤维，含有较多肌糖原具有以糖供能为主的无氧快速供能能力［17］。Maldonado等［18］观察到限制饮食后骨骼肌ADPN蛋白表达升高，纤维类型由糖酵解向氧化型转变，这提示ADPN可能与肌纤维类型转换和供能方式的变化有关。ADPN通过器官上的受体发挥作用，其主要受体是骨骼肌上的ADPN 受体1（adiponectin receptor 1，AdipoR1）和在肝脏上的AdipoR2［19-20］。抑制AdipoR1 表达后，小鼠骨骼肌MYHCI百分比和氧化代谢酶活性显著降低［5］。Li等［4］进一步从体外实验观察到AdipoR1 沉默后MYHCI、快肌转慢肌纤维类型转换因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（peroxisome proliferatoractivated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）和氧摄取标志肌红蛋白表达降低，糖酵解代谢标志α甘油磷酸脱氢酶活性及快肌纤维生成相关MYHCIIB基因和蛋白表达上调。Jiang等［17］发现白藜芦醇可以显著上调伸趾长肌、比目鱼肌和骨骼肌C2C12细胞中的慢肌纤维MYHCI、MYHCIIA、MYHCIIX，ADPN，细胞能量传感器AMP 依赖的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphate（AMP）-activated protein kinase，AMPK），PGC-1α 基因和蛋白质水平，沉默C2C12细胞AdipoR1后可以阻断AMPK、PGC-1α 的变化。以往研究表明，ADPN可以与AdipoR1 结合后诱导磷酸酪氨酸衔接蛋白1（adaptor protein，phosphotyros ineinteraction，PH domain and leucine zipper containing 1，APPL1）调节肝激酶B1（liver kinase B1，LKB1）［13］。此外，ADPN还可以通过诱导Ca2+内流进而激活钙离子/钙调素依赖性的蛋白激酶β（Ca2+/calmodulin dependent protein kinases β，CaMKsβ）［21-22］。LKB1和CaMKsβ 均可磷酸化骨骼肌中AMPK 从而上调PGC-1α 表达［21-23］。这可能是ADPN 使快肌纤维转化为慢肌纤维，上调有氧供能能力的机制。

本课题组通过动物实验和体外细胞实验证实ADPN可以调节骨骼肌APPL1-沉默信息调节因子2相关酶1（silent mating-type information regulation 2 homolog 1，SIRT1）-PGC-1α 通路作用于线粒体衍生肽MOTS-C［24］，而MOTS-C 最新被报道与衰老导致的肌纤维类型由快到慢的变化一致［25］，这提示MOTS-C可能是介导骨骼肌纤维类型变化的关键。值得注意的是，本课题组还证明MOTS-C 与骨骼肌ADPN表达水平呈环状的相互调节关系，因此MOTS-C 是直接介导骨骼肌的纤维类型变化还是作用于ADPN-PGC-1α 通路最终介导肌纤维类型变化可能是新的方向［24］。ADPN 分子质量为 30 ku，分为低分子质量（low molecular weight，LMW）、中分子质量（medium molecular weight，MMW）和高分子质量（high molecular weight，HMW）亚型，并具有羧基末端球状结构域和氨基末端胶原结构域的多聚体蛋白质［26-27］。单核细胞和中性粒细胞分泌的白细胞弹性蛋白酶可以将其切割成球状片段-ADPN球状结构域（globular domain of adiponectin，gADPN）［28］。Lopez-Yus等［1］观察到C2C12 细胞具有合成ADPN 所必需的条件并且ADPN 多聚体分泌量随细胞分化而增加。这提示ADPN复合体的加工可能是受C2C12细胞分化过程平行调节的。C2C12细胞过表达ADPN后显示，与I型肌纤维相比，II型纤维蛋白表达量显著降低，这表明肌细胞自分泌的ADPN可能是一种局部保护机制，诱导I型肌纤维数量增加，从而减轻氧化性肌纤维缺乏引起的肌肉疾病。此外，C2C12细胞中主要分泌LMW复合体，这表明骨骼肌可能促进受体AdipoR1 与更小的复合体以更强的亲和力结合［1］。研究显示，AdipoR1 是gADPN 的高亲和力受体，与全长ADPN 呈现低亲和力［19-20］。这可能为ADPN 与骨骼肌氧化能力未来应该以LMW 和gADPN 为切入点提供了理论依据，也为提高运动耐力和改善慢肌纤维缺乏相关疾病提供新的策略［1］。

综上，ADPN及AdipoR1可能是介导骨骼肌纤维类型由快肌转换为慢肌，导致有氧氧化能力提高的重要因素。Balasubramanian［29］等用免疫组化证实外源性ADPN 受体激动剂（AdipoRon）对老年小鼠趾长伸肌、腓肠肌和比目鱼肌中各纤维类型所占比例变化均不显著，这可能是因为衰老导致的效果不同或是该研究只使用一剂AdipoRon进行干预，并且只选取了一个测试时间点，未来还需更多的研究加入长时间干预和多时段测试［29］。此外，以往ADPN对肌纤维类型的转换多采用基因和蛋白质层面的实验手段，对组织学的报道较少，未来对肌纤维类型的组织学检测可能是对纤维类型转换更有力的证据，同时，不同状态下如衰老等是否会干预ADPN对肌纤维转换的作用也将是未来研究的重要方向［7］。

1.2 影响线粒体功能

线粒体被称为生命的来源，细胞生存所需的大部分能量是由线粒体产生，其功能障碍表现为氧化水平降低、活性氧（reactive oxygen species，ROS）堆积、线粒体膜电位去极化和自噬水平异常等一系列现象［30］。Gamberi等［6］观察到与健康组相比，肌肉营养不良模型-VI型胶原缺失Col6a1-/-小鼠骨骼肌和成肌细胞ADPN表达水平、肌肉氧化脱氢标志单胺氧化酶活性显著降低，ROS 表达上调，线粒体膜电位去极化。给予重组gADPN 后可以改善成肌细胞线粒体膜电位去极化和氧耗减少［6］。Ren等［31］的研究显示，外源性ADPN可以抑制H2O2诱导的线粒体自噬并部分抑制线粒体与自噬体/溶酶体的共定位，降低线粒体膜电位去极化和降解指标PTEN诱导激酶1和帕金蛋白（Parkin）水平，上调线粒体数量标志mtDNA 表达。最新研究显示，单次AdipoRon 处理可以有效上调AdipoR1 敲除鼠骨骼肌中PGC-1α、线粒体生物发生的基因过氧化物酶体增殖物激活受体α（perixisome proliferationactivated receptor alpha，PPARα）、线粒体DNA 转录核呼吸因子1、线粒体DNA 复制/翻译线粒体转录因子和氧化磷酸化超氧化物歧化酶2 的表达［7］。这表明ADPN及其受体可能是调节骨骼肌线粒体功能的重要因子。ADPN 通过AdipoR1 介导CaMKKβ、AMPK 和SIRT1 信号通路减少PGC-1α乙酰化，进而导致肌管中线粒体的增加，这可能是调节线粒体数量的机制［32］。线粒体通过脂肪酸β氧化使脂肪酸分解产生能量进而支持脑、心、肝脏和骨骼肌等活动［30］。Diniz等［33］观察到ADPN 敲除小鼠利用脂肪酸作为骨骼肌底物的效率较低，而利用葡萄糖的效率最高，这提示ADPN与脂肪酸的代谢密切相关。Lopez-Yus等［1］观察到ADPN过表达显著上调C2C12 脂肪分解和线粒体脂肪酸转运有关因子甘油三酯脂肪酶、脂蛋白脂肪酶、脂肪酸转运酶、棕榈酰转移酶1B（carnitine palmitoyltransferase 1B，CPT1B）mRNA 水平。该研究还通过放射性同位素标记棕榈酸酯的体外脂解实验证实，内源性肌肉ADPN对肌肉脂肪代谢的影响与脂肪细胞分泌的作用相似。这表明ADPN过度表达的C2C12细胞中可能是通过增加脂肪酸β氧化来实现抑制脂肪生成的。ADPN下游因子AMPK可以激活p38 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）和PPARα［34-35］。PPARα 及其靶基因的表达可以促进CPT 将脂肪酸转运到线粒体被脂酰辅酶A 氧化酶氧化。并且AMPK还可以通过磷酸化抑制脂肪酸合成指标乙酰辅酶A 羧化酶2 来促进脂肪酸氧化［34］。这可能是ADPN介导脂肪酸β氧化功能的机制。AdipoRon可以上调NIH-3T3 成纤维细胞和分化的C2C12 细胞中的AMPK 激活磷酸化，增加线粒体膜电位、细胞呼吸和PPARα 表达水平。值得注意的是，在两种细胞类型之间PGC-1a 基因靶标的激活水平并不相同，这提示肌细胞类型的不同会导致ADPN介导骨骼肌线粒体功能的变化［29］。

综上，ADPN可能是有效调节骨骼肌线粒体功能的因子，但是目前与线粒体关系的研究干预仅是对ADPN及AdipoR1，并未对经典下游通路进行干预，这提示具体机制尚不明确，因此通过细胞模型及基因敲除小鼠模型或采用组学手段进而挖掘新的下游因子可能是骨骼肌ADPN 与线粒体功能的重点。此外，脂肪酸作为脂肪分解的重要产物，研究显示缺氧或长期AdipoRon 治疗时骨骼肌AdipoR1表达降低，但血清中脂质谱中甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白浓度等的变化不显著［36］。这提示血脂相关指标可能与骨骼肌ADPN的其他受体如T钙黏蛋白（T-cadherin，T-cad）有关，但目前尚未见ADPN 通过T-cad 调节脂肪酸水平的报道，在未来这可能会是新的突破点［9，37］。

1.3 改善骨骼肌胰岛素抵抗

电针治疗能够逆转糖尿病肥胖大鼠的血清 APN 水平降低，骨骼肌AdipoR1 和AMPK 蛋白表达降低，改善IR［38］。Yamauchi等［39］发现ADPN处理可以显著改善高脂饮食（high-fat diet，HFD）小鼠IR 发生相关指标。这表明ADPN 可能是有效治疗IR 及其相关疾病的靶点。骨骼肌作为重要的糖代谢器官，可受胰岛素调控，将血糖摄入储存为肌糖原，其IR 主要表现为糖摄取能力、胰岛素敏感性下降和胰岛素信号受损［40］。ADPN 激活剂有效诱导C2C12 细胞AMPK 磷酸化，促进肌管葡萄糖摄取［41］。ALY688 是一种基于ADPN 合成的短肽。在体外实验中，正常生长条件和IR 模型中ALY688 处理后骨骼肌细胞对胰岛素敏感性均显著上调［42］。多种AdipoRon已被证实能够显著改善小鼠IR［41，43］。最新研究证实，肌肉特异性人源化AdipoR1过表达增加肥胖糖尿病小鼠胰岛素敏感性和运动耐力，有趣的是这种作用与运动带来的改善相似。并且AdipoRon 能显著上调人源化AdipoR1表达，表明其可能作为人体疾病治疗药物［7］。这提示ADPN 激动剂和AdipoRon 可能是未来治疗IR相关代谢综合征（metabolicsyndrome，MET）的有效干预手段［7］。AMPK作为ADPN的下游因子，可与p38MAPK诱导葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）移位到质膜，最终促进胰岛素受体底物1（insulin receptor substrate-1，IRS-1）与胰岛素受体的结合，并显著增强胰岛素敏感性［34，44］。此外，Wang等［45］研究显示ADPN 处理能够通过抑制脑Ras同源蛋白抑制丝氨酸残基磷酸化使IRS-1下调进而阻断胰岛素信号传导通路。这可能为ADPN改善骨骼肌糖摄取和胰岛敏感性提供了理论支撑［45］。

本课题组前期通过ADPN敲除鼠模型发现，重组ADPN 处理可以有效介导骨骼肌中APPL1-SIRT1-PGC-1α通路进而调节GLUT4［24］。最新研究进一步显示重组gADPN可以上调腓肠肌GLUT4表达［46］。值得注意的是，这一作用在雌性瘦素敲除鼠的效果显著高于雄性，这可能是因为不同性别小鼠的AdipoR1表达水平不同。此外，施加胰岛素干预会下调AdipoR1 mRNA［46］，并在转录后调控时上调RNA 结合蛋白、多嘧啶结合蛋白和microRNA-221 水平进而协同下调AdipoR1 翻译［47］。雌激素雌二醇可以逆转这一现象，这提示性激素可能是影响ADPN调节骨骼肌胰岛素敏感性的重要因素［46］。二酰基甘油（diacyl glycerol，DAG）和神经酰胺（Ceramide）是诱导骨骼肌IR发生的重要因素。gAcrp30治疗后肥胖小鼠骨骼肌中磷酸化胰岛素受体酪氨酸（1 162 位点）以及磷酸肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）活性显著增加，这提示小鼠骨骼肌胰岛素敏感性改善，但是这种改善与骨骼肌中总Ceramide 含量变化不相关，并且不同类型Ceramide 水平也没有显著差异。质膜sn-1,2-DAG 可以激活促骨骼肌胰岛素受体激酶酪氨酸激酶表达的PKCθ（protein kinase Cθ）和PKCε 发挥作用。Ceramide 通过激活PKCε 抑制IRS-1/IRS-2 相关PI3K 活性，下调胰岛素敏感因子蛋白激酶B。这提示gADPN 对骨骼肌特异性胰岛素作用的影响似乎是通过减少肌肉质膜DAG 含量而发生的［8］。未来关于特定神经酰胺种类是否有助于改变胰岛素作用还有待研究［8］。骨骼肌中谷氨酰胺可以转化为α-酮戊二酸或柠檬酸，从而支持三羧酸循环［6］。Gamberi等［6］观 察到ADPN可以下调骨骼肌及成肌细胞对促氨基酸合成代谢物谷氨酰胺的依赖性，并上调对葡萄糖的摄取。最新研究显示，短期AdipoRon 干预有效改善机体胰岛素敏感性，但是长期AdipoRon 干预却会消除这种作用，这可能与循环成纤维细胞生长因子21（fibroblast growth factor 21，FGF21）浓度增加有关，施加FGF21 抗体后有效改善IR 证明这一推论。作为ADPN调控胰岛素敏感性的重要因子，既往研究认为FGF21 是IR 治疗靶点，但近期研究认为其对不同能量状态下作用相反［48］。进一步研究显示，长期AdipoRon 治疗会损害骨骼肌中α-酮戊二酸向琥珀酸的转化，阻碍三羧酸循环进而导致骨骼肌IR［9］。

综上，ADPN及其受体调节能够上调胰岛素信号敏感性进而改善骨骼肌IR。但是最新研究报道的长期AdipoRon治疗会下调胰岛素敏感性的作用，这可能是通过FGF21 抑制三羧酸循环中α-酮戊二酸向琥珀酸的转换导致的，提示调节α-酮戊二酸向琥珀酸转换过程的因子可能是导致AdipoRon 治疗效果不同的核心，未来还需证实不同时间的具体效果和调节机制。此外，性别作为调节骨骼肌AdipoR1的重要因素，可能表明未来关于胰岛素敏感性相关的性激素可能会成为调节骨骼肌AdipoR1的研究热点。

1.4 调节肌肉收缩和钙水平

目前的报道没有表明ADPN和骨骼肌收缩能力之间存在直接关系，并且推断这种关系的研究也很有限。病理特征为肌肉收缩力下降的肌少症患者ADPN 血清ADPN 水平显著上调［49］。针对不同年龄段男女性的研究显示，骨骼肌ADPN水平和收缩力之间没有相关性［50］。Krause等［11］观察到ADPN敲除小鼠峰值力量降低。此外，AdipoR1敲除小鼠耐力运动的能力降低，I型纤维百分比减少，遗憾的是，该实验并没有进行峰值力量测试［12］。值得注意的是，尽管ADPN对肌肉收缩有影响的报道较少，但相关结果表明，ADPN似乎可以通过调节肌细胞内钙浓度进而调节肌肉收缩力。Iwabu等［12］在分化的C2C12 细胞的培养液中加入ADPN 可以促进细胞外钙迅速流入。此外，ADPN 可以上调C2C12 成肌细胞中钙水平［13］。这提示ADPN 介导的钙内流既受肌浆网钙的调节，又受细胞外间隙钙的调节［12-13］。鉴于细胞内钙调节收缩力输出，ADPN 可能在骨骼肌中钙介导的收缩中发挥作用［51］。研究表明，ADPN 诱导的肌细胞钙升高与钙调蛋白激酶激活和PGC-1α转录有关［12-13］。Safwat等［52］观察到HFD诱导的糖尿病大鼠腓肠肌肌浆网钙ATP 酶（sarco-endoplasmic reticulum ATPase，SERCA）基因表达降低，强直性张力降低，松弛时间延长。然而，在一条腓肠肌中转染ADPN 后，HFD 大鼠SERCA 表达恢复并且力量部分恢复。这可能与ADPN 通过调节SERCA2a 来影响肌细胞中的钙瞬变有关，为ADPN介导骨骼肌收缩提供思路［53］。此外，运动训练也有类似的效果，但是运动和ADPN转染没有协同作用［52］。

综上，虽然近年来没有研究直接证明ADPN与肌肉收缩力的关系，但是结合目前的报道推测其可能连接机制是钙调节，未来想要确定这一推论，探索调节钙水平的因子将是研究的重点。此外，考虑到纤维类型的转换，未来选取测量收缩能力的指标应该要包括峰值和持续收缩。值得注意的是，血清和骨骼肌ADPN与收缩力的不一致可能代表骨骼肌上的ADPN受体是重要介导因素，未来的研究应要注意这一点。

1.5 促进肌肉再生

ADPN是调节肌肉再生和抑制肌肉合成蛋白水解的关键因子［15，54-58］。具有显著再生能力的多刺小鼠再生肌肉中ADPN表达水平约是C57BL6小鼠的2.5倍［59］，以及低强度脉冲超声干预后C2C12细胞ADPN、AdipoR1 和T-cad 的mRNA、蛋白质的表达、新生肌纤维特有结构蛋白胚胎型肌球蛋白重链和肌管形成主要指标肌细胞生成素，AMPK 磷酸化水平明显的表达均明显增高，肌管融合指数增加的结果也提供了论据［60］。Fiaschi等［55］观察到gADPN 可以通过缩短细胞周期和促进分化使骨骼肌细胞增殖。从小鼠胫骨前肌分离的肌肉再生关键因素——卫星细胞对全长ADPN 和gADPN 均保持敏感，且后者对上调卫星细胞的运动能力和基质金属蛋白酶影响更明显，这提示gADPN 可能在肌肉的再生过程中发挥更有效的作用［54］。值得注意的是，Tanaka等［58］观察到与对照组相比，肌肉受损后ADPN敲除小鼠的肌纤维面积和坏死区域面积没有明显变化，但是ADPN过表达能够通过ADPN受体T-cad 促进ADPN 和血管紧张素基因敲除小鼠的肌肉再生。这提示虽然ADPN可能不是骨骼肌再生的主要介质，但它的存在与否可以显著影响再生过程。

最新研究显示，未分化的肌源性细胞（muscle-derived stem cells，SCs）参与肌肉的生长、维持和再生。机体收到损伤时，SCs迁移到轻微损伤部位融合受损的肌纤维产生新的肌核，严重损伤时，SCs彼此对齐融合，恢复肌肉组织的完整性和功能［16］。Mosele等［16］观察到对照组组织重塑阶段，ADPN基因表达较高。有趣的是，ADPN敲除不会改变损伤后肌肉纤维的成熟，但是其细胞核重新排列，SCs 分化核心指标单核细胞趋化蛋白1 和M2 型巨噬细胞标志物CD36、巨噬细胞从M1 到M2 转换因子白介素-10（interleukin-10，IL-10）、干细胞分化因子IL-4表达下调，这提示ADPN在肌肉维持和动态平衡方面有作用。巨噬细胞是骨骼肌再生的核心，肌细胞坏死后迁移的巨噬细胞引发炎症激活位于基底层下的卫星细胞，长成再生肌纤维。M1 巨噬细胞吸引干细胞到损伤部位并刺激增殖，而M2 巨噬细胞在干细胞分化过程中发挥作用［16］。而介导SCs分化更明显可能是通过M2巨噬细胞募集增加Treg细胞分泌促SCs分化因子，并产生IL-10和IL-4来实现的［16］。此外，与WT小鼠相比，肌肉修复过程中ADPN敲除小鼠中桩蛋白、成肌调节因子和肌细胞生成素下调和生肌调节因子4和5的上调可能提示ADPN对肌肉生长基因调节的机制不同。糖皮质激素是目前唯一经常被用于延缓肌营养不良症进展的药物。然而，长期使用可能会产生包括体重增加、肝肾损伤和肌肉萎缩等的副作用，由于AdipoRon 对骨骼肌具有显著改善肌肉再生的功能且不会损害小鼠肝、肾的功能未来可能会成为替代它的药物［61］。

综上，ADPN在骨骼肌的重塑过程中起着重要的作用。结合ADPN在坏死区新生肌管细胞表面发现，而未在新生细胞核中发现［58］，提示ADPN 可能不是直接作用于肌细胞而是调节SCs或卫星细胞间接调节肌细胞的生长来加快重塑。并且ADPN调节肌源性因子的变化。此外，多种肌肉相关疾病如神经损伤［14］和VI型胶原缺失［6］都不影响AdipoR1的表达，并且AdipoR1激动剂治疗显著改善骨骼肌细胞活力，这可能为外源性ADPN治疗肌肉相关疾病造成的骨骼肌质量下调提供理论依据。

2 运动对脂联素的影响

由于运动和ADPN具有相似的信号通路，许多研究试图建立运动和ADPN之间的关系［62］。然而，由于运动类型、参与者的个体特征、病理状态和部分研究未考虑血清ADPN寡聚分布的不同，目前尚未有研究能清楚解释两者之间的关系［63］。本文梳理不同运动与血清和骨骼肌ADPN 表达（表1），以期为相关研究提供理论支持。

2.1 运动对血清脂联素的影响

大规模人体横断面研究显示体力活动通常与ADPN水平呈正相关［63-65］。单次和短期运动对血清ADPN 水平的影响目前呈现相互矛盾的结果［66-68］。然而考虑到受试者处于不同状态完成不同强度运动时，ADPN 均能显著上升［66，68］，这提示运动的持续时间可能是重要影响因素［67］。4～16 周有氧运动可增加啮齿类动物血清ADPN 水平［15，69］，进一步研究显示中高有氧运动强度后血清总ADPN升高可能与HMW ADPN的升高有关［70］。此外，病理状态下4～12 周有氧运动和高强度间歇性训练（highintensity interval training，HIIT）促进糖耐量受损［70］、2型糖尿病（diabetes mellitus type 2，T2DM）以及高血压［71］、多囊卵巢综合征（polycystic ovarian syndrome，PCOS）［72］、1型糖尿病［73］、肥胖症患者［74-76］的血清总ADPN 或HMW/总ADPN 的比率升高［70-71，77］。有趣的是，没有任何慢性病并根据身体质量指数和活动水平分组的健康成年男性参加2 个月有氧自行车训练后血清ADPN 没有明显变化，而超重/肥胖个体在运动后身体成分不变的情况下血清ADPN水平降低，这提示可能健康男性ADPN 水平不受低强度运动的调节［78］。此外，抗阻训练（resistance training，RT）似乎会导致血清ADPN 水平下降［79-80］，而上调HMW-APN 表达［74］，结合肌少症患者血清ADPN上调［49］可能提示研究不同运动对具体的器官ADPN 受体的作用是有必要的。Saleh等［81］发现ADPN 血清水平升高的主要原因是脂肪组织的分泌，但它并不反映ADPN及其受体的组织特异性表达。此外，人体研究证明，ADPN的上调可能涉及运动的胰岛素增敏效应，以及对肌肉损伤产生的保护，因此运动介导ADPN在骨骼肌中的作用显得尤为重要［82］。

2.2 运动对骨骼肌脂联素的影响

9 周游泳训练后糖尿病大鼠腓肠肌ADPN 的mRNA水平比对照组增加约3倍，但遗憾的是该实验并没有发现蛋白质变化［83］。进一步研究表明6个月跑台训练后Sprague-Dawley大鼠腓肠肌ADPN的mRNA 和蛋白质水平增加［84］。有趣的是，Wistar大鼠的比目鱼肌在12周的低、中、高强度跑步机训练后没有显示出ADPN 蛋白的变化［69］，大鼠进行8周适度或剧烈运动后比目鱼肌ADPN蛋白水平不变，跖肌中ADPN 表达减少，AdipoR1 mRNA 在快肌和慢肌中的表达均未改变［85］。在腓肠肌和咬肌中，HFD促进LMW表达增加，10周的持续运动能逆转到正常水平［86］。这可能提示运动对ADPN 表达水平的调节仅局限于快肌中［86］。有氧运动导致啮齿类动物［15，87-88］和人类［70，77］肌肉AdipoR1 表达增加。Pierard等［89］观察到C57BL6小鼠腓肠肌中，正常饮食加运动10 周后AdipoR1蛋白上调，HFD 组则无明显变化。HIIT 后和中等强度持 续训 练（moderat-intersity continuous training，MICT）组衰老大鼠腓肠肌ADPN 蛋白表达增加，但只有HIIT 组大鼠腓肠肌AdipoR1 增加［90］。这可能与样本收集的时间有关，ADPN 蛋白水平增加的研究是在最后一次训练后24 h收集的样本［84，89］。最后一次锻炼后至少72 h 收集的样本发现［91-92］，结合AdipoR1 mRNA 没有变化［85］，这提示翻译后修饰的时间可能是观察动态AdipoR1表达的关键。有趣的是，以中等或高强度跑步的形式进行的运动并没有改变非运动肌肉的HMW［86］，这表明运动诱导的这种亚型的任何变化都直接依赖于运动干预，而与运动诱导的系统改变无关。值得注意的是，解释这些结果的主要困难之一是不同研究之间的结果差异（例如，总ADPN 与异构体）。考虑到ADPN 亚型可能具有不同的生物活性［93］，未来应该对不同的复合物进行测量，以便得出可解释的结论。此外，运动对不同肌纤维类型肌肉ADPN 表达水平调节并不相同，目前未见RT 对其表达的关系，这可能会带来新的结果。

急性有氧运动后骨骼肌ADPN可能是通过减少运动诱导的AMPK 磷酸化来调控运动效果［33］。本课题组前期多项研究表明，有氧训练能有效降低骨骼肌IR［94］，并上调骨骼肌磷酸化AMPK和PGC-1α蛋白水平［23，95］。运动8 周后，HFD 小鼠骨骼肌MOTS-C的蛋白和mRNA表达显著上升［24］。此外，运动和ADPN 的联合干预更显著上调骨骼肌MOTS-C、APPL1、SIRT1和PGC-1αmRNA表达水平［24］。这提示运动和ADPN 两者具有协同作用，并为运动介导骨骼肌由快转慢提供了理论依据［23-24］。此外，目前报道显示运动仅对快肌ADPN表达影响，这可能支持运动调节肌纤维由快肌转换为慢肌。但遗憾的是，由于没有使用细胞牵拉或者下游因子的敲除后运动，因此具体机制也尚不明确。AdipoRon诱导的AMPK和PGC-1a刺激与线粒体膜电位增加、线粒体结构重组、呼吸增加和ATP产生增加有关［29］。HIIT 和MICT 后腓肠肌ADPN、AdipoR1、AMPK、线粒体抗氧化和稳态指标SIRT3均上调［90］。骨骼肌特异性过表达SIRT3可促进线粒体氧化代谢酶表达，进而增强小鼠有氧耐力［96］。基于KEGG 分析显示HIIT后大鼠衰老骨骼肌ADPN、ADPR1、p-AMPK、自噬指标表达增加。MDH1 是TCA 循环酶苹果酸脱氢酶的一个亚基，可利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+/NADH）辅酶系统催化草酰乙酸酯和苹果酸的转化。MDH1 的减少和随后NAD+/NADH 比率降低会抑制SIRT3脱乙酰酶。这可能是HIIT通过SIRT3/PGC-1a 途径对衰老相关线粒体功能的调节起到保护作用［97］。HIIT后谷氨酸-丙酮酸氨基转移酶和谷草转氨酶蛋白的表达显著增加，而这两种酶都可以催化谷氨酸和草酰乙酸酯中一个氨基的逆转移形成α-酮戊二酸，结合上文-α 酮戊二酸可能是ADPN 介导胰岛素敏感性，这表明HIIT 可能是更有效介导胰岛素敏感性的运动方式［9］。单独恢复Ca2+信号和AMPK/SIRT1活性的各种药物只能导致肌肉特异性AdipoR1 缺陷小鼠相关表型的部分逆转，这提示Ca2+信号和AMPK/SIRT 通路在运动中同时激活是至关重要的条件［32］。HIIT 组大鼠抓力明显高于 MICT组，而MICT对增龄大鼠抓力无显著影响［90］。组学研究结果表明，HIIT 可能通过ADPN/AdipoR1轴介导AMPK依赖性机制预防衰老相关的自噬损伤，从而改善衰老大鼠肌肉质量和握力的增龄性丢失［97］。HIIT 上调了钙信号和肌肉收缩指标原肌球蛋白3 和钙调素上调，MICT 上调原肌球调节蛋白1［97］。原肌球蛋白3和钙调素抑制钙调蛋白依赖的蛋白激酶，并与上调钙敏感性相关。原肌球调节蛋白1在横管功能可能涉及维持肌动蛋白细胞骨架的极性。这可能是运动调节ADPN介导钙水平最终调节肌肉收缩的重要通道。课题组前期实验显示，运动能改善肥胖小鼠骨骼肌中PGC-1α下游因子肌肉增长因子鸢尾素下调，这提示运动可能通过介导ADPN表达影响鸢尾素进而调节肌肉增长［95］。4个月运动训练减缓SAMP10小鼠肌肉再生能力下降的速度，对ADPN或AdipoR1敲除后该作用无效，这提示运动训练可能通过ADPN-AdipoR1轴对骨骼肌再生产生有益影响［69］。MOTS-C 治疗可防止棕榈酸处理导致肌管的数量和直径减少，降低骨骼肌生长抑制素mRNA 水平，以及HFD 喂养小鼠的骨骼肌质量降低［98］。核磁共振分析显示gADPN 对雄性小鼠的瘦体重没有影响，但它显著增加了雌性小鼠的瘦肉质量，这表明性别可能对肌肉生长产生影响［46］。有趣的是，作为增长肌肉质量的重要干预手段，目前尚未报道ADPN干预情况下，RT 对骨骼肌质量的调节。除了肌肉再生，骨骼肌对负荷的变化也有很强的适应能力。综上所述，运动可能与ADPN共同改善病理状态下的肌肉功能失调，然而目前报道较少，其机制尚不明确。这提示未来关于肌肉特异性ADPN敲除动物将会在这一方向的研究中起到重要作用。

Table 1 Relationship between exercise and ADPN expression in serum and skeletal muscle表1 运动与血清和骨骼肌ADPN表达关系

续表1

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3 结 语

ADPN最初被认为是一种脂肪因子，近年来发现包括骨骼肌在内的多种器官中均表达ADPN，它对骨骼肌正常生理功能的重要性已经在肌纤维的类型转换、线粒体功能化、IR 改善、收缩能力和钙处理、生长和维持的研究中得到证实。但是目前运动训练（数量和质量/类型）与血清和骨骼肌ADPN 亚型（三聚体、六角体、HMW 和球状）之间的关系尚不清楚。后续，将进一步在运动和IR状态下对骨骼肌中ADPN进行深入的研究与探讨。