孕酮不调节绝经前女性静息或急性抗阻运动后的肌原纤维蛋白合成

《The Journal of Physiology》：Progesterone does not modulate myofibrillar protein synthesis at rest or following acute resistance exercise in premenopausal females

　　

摘要 孕酮（progesterone）被认为可调节骨骼肌蛋白质周转，但缺乏直接证据支持这一假设。本研究探讨了在自然月经周期女性中，急性升高孕酮是否改变静息状态及抗阻运动（resistance exercise, RE）后的肌原纤维蛋白合成（myofibrillar protein synthesis, MyoPS）。二十名绝经前女性（年龄21±3岁）被随机分配至双盲、安慰剂对照试验，在月经周期第1-5天进行稳定同位素输注前-34小时和-10小时口服微粒化孕酮（400 mg）或匹配的安慰剂。一侧下肢进行抗阻运动，对侧下肢保持静息，随后摄入30克乳清蛋白。采用l-[ring-13C6]-苯丙氨酸前体-产物法量化禁食-静息、进食-静息和进食-运动条件下的MyoPS。孕酮使血清浓度升高至远高于黄体期范围的水平（185±105 vs. 1.0±0.2 ng·mL-1）。尽管如此，研究人员未检测到各组在任何条件下MyoPS的差异，包括运动诱导的增量（处理×下肢交互作用，P=0.945）。蛋白质摄入（P=0.00459）和抗阻运动（P<0.001）均独立刺激MyoPS高于静息禁食水平。孕酮与总氨基酸浓度轻度降低相关，但与必需氨基酸或亮氨酸无显著关联；餐后动力学在各组间无差异。将循环孕酮急性升高至超过黄体期范围，并未显著改变绝经前女性对抗阻运动或蛋白质摄入的骨骼肌合成代谢反应。这些发现挑战了孕酮对骨骼肌具有分解代谢（或合成代谢）作用的定性，并表明基于孕酮驱动效应的月经周期阶段训练建议需要批判性重新评估。

研究背景

骨骼肌质量由肌肉蛋白合成与分解的动态平衡决定，其中肌原纤维蛋白合成（myofibrillar protein synthesis, MyoPS）是对抗阻运动和蛋白质摄入等合成代谢刺激产生净蛋白蓄积的主要驱动力。然而，骨骼肌生理学的基础文献通常源于男性参与者，女性特有的生殖激素环境——包括整个月经周期中雌二醇和孕酮浓度的波动——在很大程度上被忽视。孕酮作为女性生命周期中最具生理重要性的激素之一，因其被认为对骨骼肌具有分解代谢作用而备受关注。然而，关于孕酮在运动背景下影响骨骼肌代谢的直接证据仍然缺乏。

孕酮被长期归类为分解代谢激素，源自Landau及其同事的代谢平衡研究，在这些研究中，外源性孕酮给药提高了男性和女性的尿氮排泄量并降低了血浆游离氨基酸浓度。关键在于，这些基础研究从全身氮平衡和循环氨基酸池推断分解代谢，无法确定氮流失的组织来源。Landau等人提出孕酮作用于中枢，加速肝脏氨基酸利用，外周氮流失继发于血浆池耗竭。后续的月经周期文献扩展了这一分解代谢框架，引用黄体期（孕酮水平最高时期）氨基酸氧化增加和循环氨基酸浓度降低的证据。然而，最近一项直接检查骨骼肌的研究发现，不同周期阶段的收缩蛋白降解没有差异。关于慢性使用孕激素（常用作避孕药的合成孕酮形式）的研究同样发现，使用者与非使用者之间在抗阻训练诱导的肌肉肥大、力量或爆发力方面没有差异，也未发现口服避孕药阶段对MyoPS或肌原纤维蛋白水解的影响。总体而言，这些发现挑战了孕酮的分解代谢框架，但其对绝经前女性MyoPS的影响从未被直接测量过。

最直接的机制证据来自Smith等人的研究，他们发现在绝经后女性中，急性给予微粒化孕酮可使静息MyoPS增加约50%，这一发现直接与分解代谢假说相矛盾。然而，绝经后女性的内源性孕酮生成显著减少，且研究对象仅在静息状态下被研究，因此孕酮是否改变绝经前女性的MyoPS或运动后的反应仍未解决。尽管在绝经前女性中持续缺乏直接机制证据，孕酮对肌肉具有分解代谢作用的分类已被带入当代面向从业者的文献中，支撑着针对活跃绝经前女性的周期分层营养和训练建议。

因此，绝经前女性中孕酮是否调节运动刺激的MyoPS尚不清楚。由于抗阻运动强有力地刺激MyoPS，孕酮与运动诱导的MyoPS增加之间的任何相互作用都可能对女性在不同月经周期阶段及临床孕酮暴露期间如何响应抗阻训练产生有意义的影响。因此，研究人员检验了外源性微粒化孕酮（PROMETRIUM^?，在-34小时和-10小时给药400 mg）对健康绝经前女性在月经周期早期卵泡期静息状态及单侧抗阻运动后MyoPS的影响。研究人员假设，与安慰剂相比，孕酮给药会改变静息和抗阻运动刺激的MyoPS。

研究方法

这是一项随机、双盲、安慰剂对照、平行组临床试验，采用了受试者内单侧运动模型。主要关键技术方法包括：1）受试者招募与分组：从当地社区招募20名健康绝经前女性（18-30岁），按1:1比例随机分配至口服微粒化孕酮组或匹配的安慰剂组，所有实验访问均在月经周期第1-5天（早期卵泡期）进行，以最小化内源性孕酮和雌激素浓度；2）稳定同位素示踪技术：采用l-[ring-¹³C₆]-苯丙氨酸的引物-连续静脉输注法，结合双侧股外侧肌穿刺活检，通过气相色谱-热解-同位素比质谱法测定肌原纤维蛋白结合和血浆游离苯丙氨酸富集度，计算禁食-静息、进食-静息和进食-运动三种条件下的MyoPS；3）运动与营养干预：受试者在一次输注访问中，随机指定一侧下肢进行单侧腿举抗阻运动（70%一次最大重复次数至力竭，共四组），对侧下肢保持静息，运动完成后立即摄入30克乳清蛋白分离物；4）生化分析：采用竞争性ELISA测定血清孕酮浓度，超高效液相色谱-质谱联用法定量血浆氨基酸浓度，Western blot法检测mTORC1通路合成代谢信号蛋白（mTOR、p70S6K、rpS6、4E-BP1）的磷酸化状态。

研究结果

参与者特征：所有参与者均完成实验访问。两组在人体测量学、身体成分和激素变量方面基线匹配良好，无统计学显著差异。孕酮组基线黄体生成素（luteinizing hormone, LH）名义上较低（3.4±1.0 vs. 4.4±2.0 IU·L^-1，P=0.189），并在敏感性分析中作为协变量进行检查。

主要结局：进食状态下的MyoPS：线性混合模型显示无处理×下肢交互作用（F(1,16.0)=0.00，P=0.945），表明孕酮未改变运动诱导的增量，也无处理主效应（F(1,17.7)=0.19，P=0.671）。两组在静息腿（孕酮组：0.055%·h^-1±0.023%·h^-1；安慰剂组：0.055%·h^-1±0.015%·h^-1）和运动腿（孕酮组：0.068%·h^-1±0.023%·h^-1；安慰剂组：0.072%·h^-1±0.018%·h^-1）的估计边际均值几乎相同。下肢主效应显著（F(1,16.0)=27.34，P<0.001），证实运动在两组中均提高了进食状态的MyoPS。

次要结局：所有代谢状态下的MyoPS：基础（禁食-静息）MyoPS在两组间无差异（孕酮组：0.039%·h^-1±0.014%·h^-1；安慰剂组：0.037%·h^-1±0.008%·h^-1；Welch t检验，P=0.665）。蛋白质摄入显著提高MyoPS高于禁食-静息状态（配对t检验，P=0.00459），且此进食反应及随后的运动诱导增量在两组间均无差异。血浆前体过量富集度在两组间的禁食和进食窗口均无差异，排除了差异前体富集度作为无效处理效应的解释。

血清孕酮浓度：输注开始时（t=-240分钟），孕酮组血清孕酮浓度为185±105 ng·mL^-1，确认全身药物暴露，安慰剂组为1.0±0.2 ng·mL^-1（Mann-Whitney U检验，P<0.001）。两组在所有后续时间点均有显著差异（均P<0.001）。

餐后氨基酸可用性：乳清蛋白摄入后，两组血浆氨基酸浓度迅速上升，约45-75分钟达峰值。线性混合模型显示时间对总氨基酸（TAA）、必需氨基酸（EAA）和亮氨酸浓度均有显著主效应（均P<0.001）。TAA存在显著的组别主效应（P=0.0174），但EAA（P=0.0791）和亮氨酸（P=0.140）无此效应，反映孕酮组在整个餐后窗口的绝对TAA浓度持续较低。无显著的组别×时间交互作用。孕酮组的TAA曲线下面积（AUC）显著较低（530,858 vs. 587,799 μM·min，P=0.0195），但EAA和亮氨酸AUC无显著差异。增量AUC在组间无差异，表明较低的TAA AUC反映了禁食状态已存在的偏移而非改变的餐后反应。

协变量分析：调整基线LH、体重或腿部瘦体重均未改变主要结论，处理×下肢交互作用在所有三个调整模型中仍不显著（均P≈0.94），且无协变量显著预测MyoPS或改善模型拟合。

探索性分析：mTOR通路合成代谢信号：对于任何蛋白，均无显著的处理×条件×时间交互作用（所有P≥0.427），孕酮对任何靶点均无主效应（所有P≥0.463）。4E-BP1磷酸化/总蛋白比值的条件×时间交互作用名义上显著（P=0.0464），但在对四蛋白面板的28个固定效应检验进行Benjamini-Hochberg校正后不再显著（校正P=0.984）。

讨论与结论

本研究首次直接检验了急性升高孕酮对绝经前女性在有或无抗阻运动刺激下MyoPS的影响。与研究假设相反，在评估前-34小时和-10小时给予400 mg口服微粒化孕酮（达到远高于黄体期特征的血清浓度），与安慰剂条件相比，并未显著改变基础（禁食-静息）、餐后（进食-静息）或运动刺激（进食-运动）的MyoPS。同样，乳清蛋白摄入后的血浆氨基酸反应在组间无显著差异。总体而言，这些发现表明，将循环孕酮急性升高至远高于黄体期的浓度，不会显著改变绝经前女性在静息状态或对进食和抗阻运动反应中的MyoPS。

尽管孕酮历史上基于全身氮平衡研究被认为是分解代谢的，但这些研究无法确定观察到的氮流失的组织来源。本研究的发现表明，骨骼肌可能并非这些所谓分解代谢效应的主要靶点。Landau等人提出的主要作用部位是肝脏，即孕酮加速肝脏对氨基酸的利用，导致外周氮浪费作为循环池耗竭的下游后果。本研究直接给予孕酮未改变MyoPS，尽管产生了名义上较低的峰值循环氨基酸浓度，这与肝脏机制一致，并反对孕酮在骨骼肌蛋白代谢水平上具有直接分解代谢效应。

本研究的发现与绝经前女性的数据一致。Miller等人报告在月经周期的早期卵泡期和黄体中期之间，静息或抗阻运动后24小时的肌原纤维或胶原蛋白合成无差异，尽管后者阶段的内源性孕酮暴露显著升高。然而，黄体期雌二醇的平行升高使得难以将任何无效效应具体归因于孕酮。最近的工作以更高的激素分辨率解决了这一局限性，Apicella等人和Colenso-Semple等人检查了跨月经周期阶段的MyoPS，报告无周期阶段效应。最直接相关的是，Colenso-Semple等人比较了晚期卵泡期和黄体中期条件，其中雌二醇浓度在阶段间无显著差异但孕酮显著升高，报告了对MyoPS或肌原纤维蛋白分解无影响，提供了与我们药理学设计最接近的内源性平行证据。来自慢性孕激素暴露的佐证证据也支持这一结论，使用含孕激素口服避孕药的女性与自然周期对照组之间在抗阻训练诱导的肌肉肥大方面未观察到差异。

与本研究最直接可比的是Smith等人的研究，他们报告在绝经后女性中急性给予微粒化孕酮使静息MyoPS增加约50%。本研究结果未在绝经前女性中证实这一结果，但两项研究之间存在差异。Smith等人研究的参与者为绝经后女性，其特征是慢性的内源性孕酮和雌二醇耗竭，使骨骼肌的激素环境处于长期受体低暴露状态。在此条件下，急性孕酮给药可能近似于对慢性剥夺组织的激素“拯救”，而非对绝经前调节系统的扰动。相比之下，绝经前骨骼肌存在于定期周期性激素暴露、维持受体敏感性和正常蛋白质周转动力学的条件下，因此可能不会以相同方式响应孕酮补充。Smith等人也未检查餐后或运动后背景下的MyoPS。餐后条件主导着清醒时段MyoPS调节的生理动态范围，代表了与抗阻训练适应及最大化这些反应的营养策略最相关的条件。通过在绝经前人群中将孕酮给药与蛋白质摄入和抗阻运动的生理相关合成代谢刺激相结合，本研究表明Smith等人的发现不能推广到绝经前生理学。

研究结论翻译：药理学给予孕酮未显著调节在早期卵泡期评估的绝经前女性的基础、餐后或运动刺激的MyoPS。尽管蛋白质摄入后孕酮组的峰值总氨基酸浓度较低，但这并未转化为对进食或抗阻运动的MyoPS反应的任何可检测差异。孕酮长期以来被定性为对骨骼肌具有分解代谢作用，这一观点最初源于全身氮平衡研究，并被带入当代面向从业者的建议中。然而，结合来自月经周期阶段比较、慢性孕激素暴露研究和周期分层训练试验的不断扩大的证据体系，本研究发现表明，这种定性在肌肉蛋白质周转水平的直接检验中无法成立。基于孕酮驱动的骨骼肌分解代谢效应的周期分层训练和营养建议缺乏累积机制证据的支持，值得批判性重新评估。