运动模式、训练剂量与成人循环肌肉生长抑制素和卵泡抑素:一项系统综述与多水平Meta分析

《International Journal of Molecular Sciences》:Exercise Modalities, Training Dose, and Circulating Myostatin and Follistatin in Adults: A Systematic Review and Multilevel Meta-Analysis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月29日 来源:International Journal of Molecular Sciences 5.6

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  运动相关的循环肌肉生长抑制素(MSTN)和卵泡抑素(FST)变化在不同训练模式间仍存在不确定性。研究人员检索了七个文献数据库,纳入针对成人、持续至少四周的对照运动干预研究(PROSPERO注册号CRD420261492548)。采用以研究为聚类单位、基于CR2

  
运动相关的循环肌肉生长抑制素(MSTN)和卵泡抑素(FST)变化在不同训练模式间仍存在不确定性。研究人员检索了七个文献数据库,纳入针对成人、持续至少四周的对照运动干预研究(PROSPERO注册号CRD420261492548)。采用以研究为聚类单位、基于CR2稳健推断的多水平随机效应模型。经重新检索,220篇报告中评估了203篇。最终纳入来自78个研究家族的79篇报告,其中39项研究贡献了主要效应量。运动与循环MSTN降低相关(57个效应量;33项研究;Hedges' g = 1.25,95% CI 0.68–1.82),并与循环FST升高相关(42个效应量;23项研究;g = 1.58,95% CI 0.92–2.23)。异质性仍然较高,参考模型的预测区间跨越零值。排除极端效应量后合并效应量有所衰减。图形排除和逐项研究排除分析仍保留正的平均效应区间。探索性运动模式与剂量分析未确立任何模式的优越性或最佳处方。两种结局的GRADE证据确定性均为低。运动可能改变循环MSTN和FST,但检测方法差异、检索限制和异质性研究方案限制了结果解读。上述发现并未确立确证的细胞内机制或经验证的临床替代终点。

论文主体内容总结

1. 引言

骨骼肌质量与功能的维持依赖于机械负荷、能量代谢和生长因子信号之间的持续平衡调节。肌肉生长抑制素(MSTN;又称生长分化因子8)属于转化生长因子-β超家族,是骨骼肌生长的关键负调控因子。MSTN与ActRIIB结合后,促进异聚体受体复合物的组装,II型受体招募并激活ALK4/5,进而磷酸化SMAD2/3,后者与共同介质SMAD4结合并转位至细胞核调控转录,从而抑制肌生成和合成代谢过程。卵泡抑素(FST)在细胞外空间结合MSTN、激活素A及相关ActRIIB配体,降低其与受体结合的可利用性,是该抑制轴的关键拮抗剂。然而,循环FST并非简单地反映骨骼肌的局部释放,人体动脉-肝静脉采样研究显示静息和运动状态下均有净内脏FST释放,支持肝脏对循环FST的贡献,且该研究提示胰高血糖素与胰岛素比值参与调控。
结构化运动为调节MSTN–FST轴提供了生物学上合理的非药物刺激。已有研究和综述提示耐力训练和抗阻训练可能改变MSTN表达或循环浓度。急性实验进一步表明不同运动模式可产生循环FST及相关激活素配体的瞬时变化。现有证据尚未同时解决运动模式、训练剂量、项目时长、参与者代谢状态、末次运动与采样间隔以及检测平台等因素的影响。既往系统综述或局限于抗阻训练,或未针对MSTN–FST轴建立独立证据框架,或未处理研究内效应量依赖性。本研究旨在系统评价并多水平Meta分析成人中持续至少四周的结构化运动项目,以循环MSTN和FST为主要定量结局。

2. 结果

2.1 文献检索与筛选

经历史去重后,筛选1620条记录;1229条经标题/摘要排除,171条注册记录保留用于关联。220篇待获取报告中,203篇接受合格性评估,17篇仍不可获取。共排除124篇已获取报告;79篇报告代表78个独立研究家族。资格再评估排除了四篇此前纳入的报告。

2.2 纳入研究特征

纳入报告发表于2004年至2026年,涵盖抗阻、有氧/耐力、同期、HIFT/CrossFit及其他结构化运动(包括多组分训练和普拉提)。39个独立研究家族提供了可兼容的主要循环效应量。

2.3 主要结果

2.3.1 循环肌肉生长抑制素
主要MSTN分析纳入来自33项独立研究的57个效应量。多水平REML结合研究聚类CR2推断显示,运动与循环MSTN降低相关(Hedges' g = 1.25,95% CI 0.68至1.82,p < 0.001)。工作独立性参考模型显示I2 = 92.56%,预测区间为?1.74至4.57。
2.3.2 循环卵泡抑素
主要FST分析纳入来自23项独立研究的42个效应量。多水平REML结合研究聚类CR2推断显示,运动与循环FST升高相关(Hedges' g = 1.58,95% CI 0.92至2.23,p < 0.001)。工作独立性参考模型显示I2 = 92.89%,预测区间为?1.46至5.35。
2.3.3 偏倚风险、证据确定性与报告偏倚
偏倚风险评估覆盖78个研究家族:73项采用RoB 2评估,五项采用ROBINS-I评估。RoB 2判断中70个家族为"有一定担忧",三个为"高风险";五项ROBINS-I判断均为"严重"。两种循环结局经偏倚风险和不一致性各降一级后,GRADE证据确定性均为低。未进行正式的小研究效应检验。
2.3.4 敏感性与影响分析
99个效应量中63个采用图形衍生摘要。排除这些效应量后,MSTN g = 0.94(95% CI 0.22至1.66),FST g = 1.31(95% CI 0.41至2.22),区间均未跨越零。排除|g| > 3的效应量后,估计值衰减为MSTN g = 0.56(95% CI 0.22至0.90)和FST g = 1.00(95% CI 0.62至1.37)。研究间方差和I2均明显下降。所有56次逐项研究排除重拟合均保留高于零的区间。
2.3.5 探索性亚组与剂量-反应分析
所有运动模式分析均为事后探索性分析。名义综合统计量为MSTN F(3, 1.95) = 36.24,p = 0.029;FST F(3, 2.33) = 5130.34,p < 0.001。稀疏类别和低有效自由度使这些比较仅具诊断意义而非确证性。时长每增加四周,MSTN的g变化为0.03(95% CI ?0.33至0.40,p = 0.717;30项研究),FST为?0.09(95% CI ?1.54至1.35,p = 0.833;20项研究)。每增加12次训练,MSTN斜率为0.03(95% CI ?0.30至0.37,p = 0.707),FST为?0.09(95% CI ?1.50至1.33,p = 0.851)。低有效自由度和覆盖不均无法支持最佳剂量推断。
2.3.6 次要肌肉与比值结局
补充表中包含36条描述性报告条目;19条含肌肉水平测量,六条报告循环FST:MSTN比值。肌肉MSTN结果包括降低和不变反应,部分报告描述了肌肉FST表达升高。分子水平、采样和比较组差异阻碍了共同的次要SMD汇总。

3. 讨论

3.1 主要发现及与既往证据的比较

扩大的证据集将运动与循环MSTN降低和FST升高相关联。当前平均估计值分别为1.25和1.58;排除极端效应量后其幅度衰减。图形排除和主要模型影响分析保留了正的平均效应区间。然而,高异质性和参考预测区间跨越零值,不能将标准化幅度视为跨情境固定值或确证细胞内通路的证据。本研究扩展了2023年Khalafi等人Meta分析的范围和方法,后者仅报告抗阻训练后循环MSTN降低和FST升高。

3.2 运动模式与训练剂量

抗阻类训练贡献了最多证据。HIFT/CrossFit证据仍然稀疏,且FST区间跨越零。扩展后的有氧/同期FST组包含六项研究,而多组分运动和普拉提保留在"其他结构化运动"类别。类别模型降低了样本内研究间方差,但低有效自由度、事后定义和研究层面混杂阻止了确证性模式比较。二元模型也未确立差异。现有研究层面证据未能解决与时长或训练次数的线性关联。时长和训练次数无法捕捉强度、容量、进展、依从性或能量消耗,其独立回归不能估计独立因果效应。

3.3 分子解读与检测背景

观察到的效应方向与骨骼肌生长的既定调控相容,但本Meta分析未显示该通路介导运动适应。MSTN是骨骼肌质量的负调控因子,FST结合并中和MSTN和激活素。运动后循环MSTN降低伴FST升高与抑制性配体可利用性降低相容,相反方向可能比单一标志物更具信息量。然而,循环浓度不等同于配体生物活性、受体占用、ALK4/5激活、SMAD2/3磷酸化、p-SMAD2/3–SMAD4复合物形成、核转位、转录调控、肌肉蛋白合成或组织特异性信号通量。运动相关的循环FST升高并非肌肉特异性读数。研究间差异可能反映生物学和方法学变异,包括参与者特征、运动方案差异、末次训练与采样间隔,以及MSTN检测中抗体交叉反应、样本预处理和商业检测平台差异等挑战。

3.4 研究与临床意义

循环MSTN和FST目前更适合被视为运动分子适应的候选生物标志物,而非独立治疗靶点或经验证的临床替代终点。专家共识认可MSTN–FST系统在肌肉骨骼衰老研究中的潜在价值,同时强调改进检测方法和针对临床相关结局进行验证的必要性。一个具体的验证设计可随机化单一预定临床表型内的成人至渐进抗阻训练、能量消耗匹配的有氧训练或非运动对照,以循环MSTN和预定功能指标作为共同主要结局,采用中心化统一检测平台,预设空腹状态和末次训练后间隔,并纳入活检亚组评估肌肉MSTN/FST和p-SMAD2/3。

3.5 优势与局限性

本研究的优势包括证据覆盖范围、过程控制和统计分析。检索涵盖多个数据库和试验注册库,检索、筛选和全文获取记录按PRISMA 2020和PRISMA-S保留。循环MSTN和FST分别合成,多水平模型将研究视为独立聚类,并检验了对假定研究内相关性和极端效应量的敏感性。可估计与不可估计的剂量维度被明确区分。重要局限性包括:运动模式、检测方法、人群和剂量在研究间未随机化,调节变量信号易受混杂和稀疏类别不稳定影响;99个效应量中63个为图形衍生近似值;部分报告使用检测限受限亚组、非商业检测、模糊采样或不完整记录的共同干预;17篇待获取报告仍不可获取,存在潜在可获取性偏倚;原始检索遗漏仍为局限性;队列性别构成虽已提取但未建模。

4. 材料与方法

4.1 研究设计与报告标准

本系统综述、多水平Meta分析和探索性剂量-反应分析评估结构化运动对成人MSTN–FST轴的影响。报告遵循PRISMA 2020,检索过程按PRISMA-S报告。研究已在PROSPERO注册(CRD420261492548)。仅使用公开研究的聚合数据。

4.2 合格标准与排除标准

合格标准按PICOS框架定义。人群:年龄≥18岁成人,不限性别或健康状况。干预:持续至少四周、具有可重复且明确定义方案的活动结构化运动。比较组:非运动、常规生活方式、常规照护或等待名单对照,以及运动模式、序列、强度或剂量的直接比较。结局:主要结局为循环MSTN和FST,血清和血浆分别记录;次要指标包括骨骼肌MSTN/FST蛋白或mRNA表达及可靠计算的FST/MSTN比值。研究设计:原始随机对照试验或具有同期对照组的非随机纵向干预研究。

4.3 信息来源与检索策略

检索PubMed、MEDLINE Ultimate、Embase、Web of Science Core Collection、Scopus、SPORTDiscus with Full Text和Cochrane CENTRAL,并检索ClinicalTrials.gov。检索于2026年8月22–23日完成,无出版年份或语言限制。检索策略结合MSTN/FST和结构化运动两个概念块,并适应各平台受控词表、字段标签和语法。七个文献数据库产生3325条记录,ClinicalTrials.gov产生103条试验注册。

4.4 文献筛选

两名评审者独立评估原始筛选和全文证据集,并审查恢复的合格性决定和数值输入。标题和摘要筛选优先敏感性。220篇报告寻求获取,经馆际互借、机构访问、作者联系和出版商购买,99篇研究全文记录和22篇原始会议报告获提供,连同此前评估的82篇报告,共203篇接受合格性评估。

4.5 数据提取与结局定义

79篇纳入报告代表78个独立研究家族。结局字段包括样本基质、测量水平、检测平台和试剂盒、采样时间点和末次训练后间隔、单位、组样本量、均值、标准差、标准误、变化分数和95%置信区间,以及来源位置和提取方法。标准误按SD = SE × √n转换;必要时从95%置信区间重建标准误。图形值通过数字化程序获得并保留来源位置。循环蛋白、肌肉蛋白和肌肉mRNA分别编码。卵泡抑素相关蛋白3(FSTL3)不在预定义的规范FST结局范围内。

4.6 偏倚风险与证据确定性

随机试验采用Cochrane RoB 2评估,非随机干预研究采用ROBINS-I评估。工具选择遵循提取比较所依据的分配方式。RoB 2评估针对分配效应。循环MSTN和循环FST分别使用GRADE评估证据确定性,考虑偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性和发表偏倚。

4.7 效应量与数据转换

因样本基质、检测平台和测量单位不同,主要效应量采用Hedges' g(小样本校正标准化均差)。主要分析包含94个干预后比较和五个变化分数比较。干预后数据按组间均差除以合并组内标准差并乘以小样本校正因子J计算Hedges' g。变化分数比较按组间均值变化差除以个体变化分数合并标准差。效应方向编码为正值代表运动组MSTN较低或FST较高,此符号约定不确立生物学或临床获益。共享对照、多干预臂和多合格比较产生的依赖性在研究内建模。

4.8 数据合成与统计分析

MSTN和FST分别进行Meta分析。主要浓度合成比较运动与同期非运动对照。主要模型为限制最大似然估计的多水平随机效应模型,效应量嵌套于研究内,以研究为聚类单位。标准误、95%置信区间和p值采用CR2稳健协方差校正和Satterthwaite小样本自由度近似。拟合常规独立效应随机效应模型作为参考以报告Q统计量、I2和95%预测区间。研究内假定相关性敏感性分析在ρ = 0、0.5和0.8下进行。排除|Hedges' g| > 3的效应量以评估少数极端效应量的影响,并进行逐项研究排除分析。运动模式分组为数据驱动且事后分析。候选剂量变量包括训练频率、时长、单次训练时间、总训练次数和总运动时间。频率因覆盖不足未建模。时长每四周和训练次数每12次分别以独立探索性线性多水平模型检验,而非相互调整的因果剂量效应。未进行正式漏斗图不对称检验。分析在R 4.6.1中完成,主要使用metafor 5.0–1和clubSandwich 0.7.0。聚合提取数据、分析输入、R脚本和数值结果已在Zenodo公开。

5. 结论

运动与循环MSTN降低和FST升高相关,但低确定性估计仍具异质性且幅度敏感。探索性运动模式和剂量结果未识别出优越的运动类型、最佳剂量、确证细胞内机制或经验证的临床替代终点。
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