综述：探究CaMKII在运动诱导的心脏保护中的作用

《Human Cell》：Exploring the role of CaMKII in exercise-induced cardioprotection

　　

摘要

规律的体育锻炼能够带来多方面的心脏保护作用，表现为对钙离子处理的改善、线粒体功能的增强、氧化还原平衡的优化、自主神经功能的调节，以及对抗缺血再灌注损伤的能力提升。钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII），尤其是心脏中的CaMKIIδ，在这些适应性反应与病理性反应之间起着关键作用，因为它将反复的钙离子波动与兴奋-收缩耦合、离子通道调控、转录重塑、线粒体应激信号传导以及细胞死亡途径联系在一起。目前的证据表明，CaMKII本身既不具有保护作用，也不具有危害性；其生物学效应取决于激活的强度、持续时间、翻译后修饰、亚型或剪接变体组成以及其在细胞内的定位。在生理性的运动环境中，短暂且局部化的CaMKII信号传导有助于实现心率调节、磷兰巴蛋白的磷酸化、肌浆网对钙离子的再吸收以及维持收缩功能储备。而长期的氧化应激、炎症反应、儿茶酚胺作用或代谢紊乱则会促使CaMKII持续激活，导致RyR2介导的钙离子泄漏、晚期钠离子电流异常、线粒体功能障碍、心律失常以及不良的心脏结构改变。运动训练似乎可以通过改善氧化还原和代谢平衡、加强线粒体质量控制、提高一氧化氮的可用性以及维持自主神经平衡，来恢复正常的心脏信号传导环境，同时保留由CaMKII调控的正常心脏功能储备。在这篇综述中，我们总结了目前关于CaMKII作为运动诱导心脏保护作用的关键介质的相关研究，并探讨了其对心血管疾病机制、生物标志物开发、运动处方制定以及针对CaMKII的靶向治疗的意义。

图形摘要

心脏CaMKII信号传导的情境依赖性双重特性。在慢性疾病状态下（左侧），持续的氧化应激、高血糖以及神经激素激活会引发病理性的CaMKII信号传导，从而导致心律失常、线粒体损伤以及心力衰竭。而规律的体育锻炼（右侧）则会产生脉冲式的机械和生化刺激，促使CaMKII出现短暂且可逆的激活，进而保持有效的兴奋-收缩耦合，增强抗氧化防御能力，最终起到心脏保护作用。

规律的体育锻炼能够带来多方面的心脏保护作用，表现为对钙离子处理的改善、线粒体功能的增强、氧化还原平衡的优化、自主神经功能的调节，以及对抗缺血再灌注损伤的能力提升。钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII），尤其是心脏中的CaMKIIδ，在这些适应性反应与病理性反应之间起着关键作用，因为它将反复的钙离子波动与兴奋-收缩耦合、离子通道调控、转录重塑、线粒体应激信号传导以及细胞死亡途径联系在一起。目前的证据表明，CaMKII本身既不具有保护作用，也不具有危害性；其生物学效应取决于激活的强度、持续时间、翻译后修饰、亚型或剪接变体组成以及其在细胞内的定位。在生理性的运动环境中，短暂且局部化的CaMKII信号传导有助于实现心率调节、磷兰巴蛋白的磷酸化、肌浆网对钙离子的再吸收以及维持收缩功能储备。而长期的氧化应激、炎症反应、儿茶酚胺作用或代谢紊乱则会促使CaMKII持续激活，导致RyR2介导的钙离子泄漏、晚期钠离子电流异常、线粒体功能障碍、心律失常以及不良的心脏结构改变。运动训练似乎可以通过改善氧化还原和代谢平衡、加强线粒体质量控制、提高一氧化氮的可用性以及维持自主神经平衡，来恢复正常的心脏信号传导环境，同时保留由CaMKII调控的正常心脏功能储备。在这篇综述中，我们总结了目前关于CaMKII作为运动诱导心脏保护作用的关键介质的相关研究，并探讨了其对心血管疾病机制、生物标志物开发、运动处方制定以及针对CaMKII的靶向治疗的意义。

图形摘要

心脏CaMKII信号传导的情境依赖性双重特性。在慢性疾病状态下（左侧），持续的氧化应激、高血糖以及神经激素激活会引发病理性的CaMKII信号传导，从而导致心律失常、线粒体损伤以及心力衰竭。而规律的体育锻炼（右侧）则会产生脉冲式的机械和生化刺激，促使CaMKII出现短暂且可逆的激活，进而保持有效的兴奋-收缩耦合，增强抗氧化防御能力，最终起到心脏保护作用。