从活动到静止再回归:哺乳动物比目鱼肌在过渡期信号通路的非线性动态调控机制

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Human Physiology

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  来自俄罗斯的研究人员针对失重环境下比目鱼肌(m. soleus)电活动抑制现象,通过尾悬吊大鼠抛物线飞行实验和人体干浸实验,揭示了肌肉静止状态下分子信使系统的级联反应。研究发现24小时静止即可触发泛素连接酶(E3 ligases)上调、蛋白质合成抑制及慢肌球蛋白重链表达下降,证实AMPK去磷酸化、NO减少和Ca2+积累是导致肌萎缩、线粒体功能障碍的关键起始信号。尤为重要的是,静止3天后肌肉出现自发电活动恢复,表明该过程存在非线性动态特征。

  

当哺乳动物的姿势肌——比目鱼肌(m. soleus)从活跃状态转入静止时,会发生戏剧性的分子级联反应。尾悬吊大鼠的抛物线飞行实验和人类干浸实验均捕捉到该肌肉电活动显著减弱甚至完全抑制的现象。这种超越生理性休息期(大鼠正常每日8-10小时)的持续静止状态,在24小时内就引发关键肌肉泛素E3连接酶表达飙升,同时伴随着蛋白质合成能力和翻译机制的双重衰减,慢肌球蛋白重链亚型的表达也同步下降。

研究揭示了过渡期的核心调控机制:肌肉收缩活动停止直接导致ATP浓度上升,进而降低AMP激活蛋白激酶(AMPK)的磷酸化水平。这一能量代谢开关的翻转,连带影响一氧化氮(NO)水平下降和钙离子(Ca2+)在肌纤维内的异常蓄积,为后续肌萎缩进展、肌球蛋白表型转换、肌张力丧失以及线粒体功能紊乱埋下伏笔。有趣的是,静止3天后比目鱼肌会自发重启电活动,肌电图信号振幅呈现渐进式增强,这种"自我唤醒"现象暗示着肌肉适应机制存在显著的非线性特征。

整个信号网络的研究证实,从活跃到静止再回归自主活动的过程中,比目鱼肌内分子信使系统的运作既不同步也不均匀,驱动肌肉退行性变化的分子引擎在过渡期会发生阶段性更替。这些发现为理解长期失重或卧床导致的肌萎缩提供了全新的动态视角。

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