[00130128]线粒体在运动生理适应中的关键作用——从细胞能量工厂到信号调控中心

1. 项目主要研究内容 以运动应激诱导生理适应是运动促进健康、提高运动能力的核心机制。线粒体是细胞进行物质代谢产生ATP的主要场所,而运动总是引起剧烈的能量物质代谢变化,这使得线粒体代谢与结构的调节一直备受关注。线粒体功能缺陷是许多疾病的病理机制之一,运动能否加强或恢复线粒体功能以抵御疾病、促进健康？这值得我们期望。运动能力是在不断的“运动→疲劳→恢复”循环中得以渐进式提高的;线粒体在运动性疲劳及恢复中的角色值得探究。自1990年至今,申请人围绕“线粒体的运动适应”主题开展了以下5项研究工作： 1)线粒体与运动性疲劳的发生机制; 2)氧化应激及其信号转导在运动促进线粒体生物发生中的作用; 3)骨骼肌对不同运动方式的基因应答; 4)线粒体营养素的研发及其抗运动疲劳效果; 5)运动对胰岛素抵抗的改善作用及其抗衰老机理。 2. 发现点及其科学价值 （1）在运动性疲劳发生过程中,线粒体产生的超氧自由基和线粒体钙循环以反馈调节形式发挥重要的自我保护作用。该发现较早地确证了运动性内源自由基是线粒体产生的超氧自由基,从线粒体钙平衡与氧化应激平衡的科学层面阐述了运动性疲劳是一种自我保护机制。 （2）氧化应激及其信号转导在运动促进线粒体生物发生中发挥关键的介导作用。该发现较早地确证了ROS作为信号分子参与线粒体DNA合成及其生物发生,揭示了运动内源性ROS不仅是造成细胞氧化损伤的毒性分子,而且是线粒体发生正向适应时向细胞信号网络及核基因组释放的启动信号。 （3）蛋白质合成与线粒体相关基因对不同运动方式的应答存在交互作用（但并非交互抑制）,混合式运动方式对机体的健康效益更为显著。该发现提示：运动方式对运动能力的提高与其健康水平的提高不可等同视之,就维系机体健康而言,多种运动方式复合运用可能更安全有益。 （4）靶向线粒体的外源性营养素与抗氧化剂能提高机体的抗氧化能力,延缓运动性疲劳发生。该发现首次提出了以线粒体为靶点的抗疲劳营养策略,确立了一些有实效的抗运动疲劳配方,为抗疲劳营养补剂的临床试用进行了前期论证。 （5）以线粒体为核心的信号调控网络主导运动对骨骼肌胰岛素抵抗的改善及其抗衰老机制。该发现初步揭示了线粒体在运动适应与相关疾病的病理改善之间处于调控枢纽地位。运动促进健康、抵御疾病很大程度上要依赖于线粒体质量的运动适应及其释放ROS信号对细胞信号网络的影响。 3. 同行引用及评价 上述研究成果共计发表论文130余篇,其中极具影响力且被SCI收录10篇,包括1篇MSSE、1篇JAP、2篇FRBM、1篇LS,CSCI收录120余篇,SCI总引23次,他引19次,均来自Life Science、Free Radical Biology and Medicine等运动生命科学研究领域权威期刊,研究工作得到了运动与适应分子机制权威专家的高度评价。申请人20多年坚持不懈致力于该领域的研究与创新工作,在中国体育科学学会学报《体育科学》杂志首次发表线粒体钙循环及超氧自由基参与运动性疲劳的发生理论,较早提出了ROS作为线粒体产生的细胞内信号连接能量代谢与细胞信号网络,适度的ROS与氧化应激是代谢变化与线粒体结构适应之间必不可少的链接机制,较早地占领了这一学术高地。其科学发现以清晰的脉络呈现了ROS从毒性分子向信号分子的历变,线粒体从ATP工厂到细胞信号集控中心的转变,揭示了线粒体在运动生理适应中的调控枢纽作用,进一步丰富了我们对线粒体的科学认识。此外,申请人多次受邀在国内外重要学术会议上做主题报告,同时任Free Radical Biology and Medicine、中国运动医学杂志编委,多次主持并完成教育部、省市科研项目,多次获得国家自然基金委员会资助。