孟 昶 ，朱 磊 ，田雪文 ，王清路

2019年美國心臟協(xié)會報(bào)道，目前心血管疾病導(dǎo)致的死亡人數(shù)超過了所有癌癥和慢性下呼吸道疾病的總和，是危害人類健康的主要因素（Targher et al.，2020）。同年我國國家心血管病中心數(shù)據(jù)顯示，我國心臟病現(xiàn)患人數(shù)為2.9億，死亡率居首位，占居民疾病死亡構(gòu)成的40%以上，而病理性心肌肥大是一種很常見的心血管疾病，也是年輕人心臟驟停甚至猝死的常見原因（李惠鈺，2019）。心肌肥大主要分為病理性和生理性，病理性心肌肥大通常與心功能障礙相關(guān)；生理性心肌肥大（運(yùn)動誘導(dǎo)）不但不會影響心臟的正常功能，而且會增強(qiáng)心臟功能，保護(hù)心臟免受心臟病和心力衰竭的影響，被稱之為“運(yùn)動員心臟”。目前，關(guān)于防治心肌肥大較為成熟的通路有PI3K/Akt/Mtor（Ba et al.，2019）、IGF1-PI3K-Akt（Weeks et al.，2017）、Wnt/β-catenin（Zhang et al.，2016）、AMPK/FoxO/NFATc3（Samanta et al.，2020）以及 CaN/NFAT（Khalilimeybodi et al.，2018）等，其中PI3K/Akt/mTOR是經(jīng)典信號通路。有研究表明，miRNAs可以調(diào)控機(jī)體內(nèi)細(xì)胞代謝或細(xì)胞自噬（Unal et al.，2020），激活PI3K/Akt/mTOR通路（Ramasamy et al.，2015），達(dá)到防治病理性心肌肥大的效果（Wu et al.，2019）。近年研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動干預(yù)對miR-NAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路具有顯著性影響（Ramasamy et al.，2015），但是具體的機(jī)制尚不明確。本研究通過綜述運(yùn)動、miRNAs、PI3K/Akt/mTOR通路及病理性心肌肥大四者之間的關(guān)系，探討運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs激活PI3K/Akt/mTOR通路的相關(guān)機(jī)制。

1 miRNAs概述

miRNAs是指長度約為22個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA，通過與mRNA的3′-UTR區(qū)域結(jié)合，抑制mRNA的翻譯，促進(jìn)mRNA的降解，其獨(dú)特的特點(diǎn)：一個(gè)miRNA可以同時(shí)調(diào)控幾個(gè)基因，一個(gè)基因也可以同時(shí)受幾個(gè)miRNAs調(diào)控（王世強(qiáng)等，2017）?，F(xiàn)階段研究發(fā)現(xiàn)，miR-21（Bai et al.，2015）、miR-144（Wen et al.，2020）和 miR-145（Zhu et al.，2018）等miRNAs可以通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路來防治病理性心肌肥大。

2 PI3K/Akt/mTOR通路

PI3K/Akt/mTOR通路是有關(guān)心肌肥大的經(jīng)典信號通路（Cui et al.，2016），主要由PI3K、Akt和mTOR的3個(gè)作用分子組成，在正常細(xì)胞的增殖與凋亡中都發(fā)揮重要作用（Very et al.，2018）。PI3Ks是一組脂質(zhì)激酶，在信號傳導(dǎo)、細(xì)胞代謝和生存中起著關(guān)鍵性的作用，PI3K根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和底物特異性可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3種類型（Li et al.，2017b）。目前研究最廣泛的是能被細(xì)胞表面受體激活的Ⅰ型PI3K。Ⅰ型又分為ⅠA和ⅠB兩個(gè)亞型，ⅠA是催化亞基p110和調(diào)節(jié)亞基p85組成的異二聚體，PI3K Ⅰ A亞型由酪氨酸激酶受體、G蛋白偶聯(lián)受體或其他炎癥基因（如RAS）激活（Zhang et al.，2014）。活化后的PI3K可使細(xì)胞膜上的PIP2磷酸化為PIP3，PIP3去磷酸化為PIP2，該過程受抑制基因PTEN的負(fù)性調(diào)節(jié)，PIP3為信號蛋白磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（phosphoinositide dependent kinase-1，PDK1）和絲氨酸/蘇氨酸激酶Akt提供錨定位點(diǎn)，一旦蛋白的THr308位點(diǎn)和Ser473位點(diǎn)分別被PDK1和PDK2磷酸化，則Akt被完全激活（Reddy et al.，2020）。激活后的Akt可啟動信號通路下游的級聯(lián)反應(yīng)，如促進(jìn)細(xì)胞生長、增殖、存活、遷移，以及細(xì)胞增殖等（Zhang et al.，2020a）。Akt可激活mTOR，導(dǎo)致新陳代謝改變、基因轉(zhuǎn)錄和翻譯改變。mTOR是一種大的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷脂酰肌醇激酶相關(guān)激酶家族，在進(jìn)化中高度保守，但mTOR本身不具有酯激酶活性，而具有Ser/Thr蛋白激酶活性，能磷酸化蛋白底物的Ser/Thr殘基，存在mTORC1和mTORC2兩 種 不 同 的 復(fù) 合 體（Ortega et al.，2018）。mTORC1是Akt下游的靶點(diǎn)之一，Akt通過磷酸化脯氨酸富集區(qū)Akt基質(zhì)1和結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合物2（tuberous scle-rosis complex 2，TSC2）激活mTORC1通過調(diào)控S6激酶調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成，mTORC2則參與Akt Ser473位點(diǎn)的磷酸化過程（Wei et al.，2017）（圖1）。

圖1 PI3K/Akt/mTOR信號通路Figure 1.PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway

3 miRNAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路

miRNAs在調(diào)節(jié)心肌肥大過程中具有調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵作用，特別是在調(diào)節(jié)心肌肥大細(xì)胞增殖和細(xì)胞死亡中效果顯著。研究發(fā)現(xiàn)，miR-320（Wen et al.，2018）、miR-206（Chen et al.，2016）、miR-139（Zhang et al.，2020b）、miR-124（Zhu et al.，2019）、miR-21（Huang et al.，2017）、miR-144（Wen et al.，2020）、miR-145（Liu et al.，2017b）、miR-181b-5p（Chang et al.，2018）、miR-214（Liu et al.，2017a）、miR-93（Li et al.，2017a）以及 miR-496（Ji et al.，2020）與PI3K/Akt/mTOR通路顯著相關(guān)。

有研究表明，miRNAs可以通過激活PI3K/Akt/mTOR通路來防治心血管疾?。≧amasamy et al.，2015；Samidurai et al.，2018；Zhang et al.，2017）。Yang等（2018）在心肌缺血再灌注損傷模型中，發(fā)現(xiàn)患有心肌缺血的H9C2細(xì)胞可以抑制miR-320的表達(dá)，并通過維持存活蛋白的表達(dá)來模擬胰島素的心臟保護(hù)作用，從而激活PI3K/Akt/mTOR途徑來對抗心肌缺血再灌注損傷。Kong等（2019）在缺氧條件下培養(yǎng)H9c2心肌細(xì)胞，建立心肌缺血再灌注損傷大鼠模型，探索核糖核酸內(nèi)切酶失調(diào)對缺氧誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞損傷的影響。結(jié)果表明，核糖核酸內(nèi)切酶的過表達(dá)加劇了缺氧誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞損傷，miR-206受到核糖核酸內(nèi)切酶的負(fù)調(diào)控，而核糖核酸內(nèi)切酶的過表達(dá)則通過miR-206的下調(diào)加重了缺氧損傷，研究還發(fā)現(xiàn)，ATG3是miR-206的靶基因，miR-206對缺氧損傷的作用是通過靶向ATG3來實(shí)現(xiàn)的。此外，在缺氧處理的H9c2細(xì)胞中，抑制核糖核酸內(nèi)切酶的表達(dá)激活了PI3K/Akt/mTOR通路，而miR-206的過表達(dá)會逆轉(zhuǎn)這一過程導(dǎo)致激活PI3K/Akt/mTOR通路失敗，說明抑制核糖核酸內(nèi)切酶可改善心肌功能，并抑制心肌缺血再灌注損傷后的細(xì)胞凋亡，即核糖核酸內(nèi)切酶上調(diào)可能會加重心肌缺血再灌注損傷，也許是由于下調(diào)miR-206導(dǎo)致ATG3過表達(dá)實(shí)現(xiàn)的，PI3K/Akt/mTOR途徑的激活可能是介導(dǎo)核糖核酸內(nèi)切酶/miR-206/ATG3對心肌缺血再灌注損傷心臟保護(hù)的關(guān)鍵機(jī)制。Yu-an等（2020）研究了長鏈非編碼RNA H19保護(hù)H9c2心肌細(xì)胞抵抗缺氧誘導(dǎo)的損傷，發(fā)現(xiàn)低氧的誘導(dǎo)使細(xì)胞活力降低，細(xì)胞發(fā)生遷移和侵襲，細(xì)胞凋亡增加以及H19的上調(diào)。敲除H19會增加低氧誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞損傷，并發(fā)現(xiàn)是通過上調(diào)miR-139加劇了缺氧引起的損傷。Sox8被確定為miR-139的靶基因，其表達(dá)受miR-139的負(fù)調(diào)控，上調(diào)Sox8的表達(dá)可能會激活PI3K/Akt/mTOR通路減少缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷，說明增加長鏈非編碼RNAH19的表達(dá)量會使miR-139的表達(dá)減少，導(dǎo)致Sox8的表達(dá)上升從而激活PI3K/Akt/mTOR通路減少缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷。Ma等（2013）將Wistar雌性大鼠分為對照組和游泳鍛煉組，游泳鍛煉組的大鼠要每天完成1 h身體超負(fù)荷5%的游泳運(yùn)動，每周5次，共8周，干預(yù)后發(fā)現(xiàn)與對照組相比，游泳鍛煉組的心臟磷酸ser473-AKT和磷酸Ser2448-mTOR分別增加了46%和38%。游泳鍛煉組miR-124降低了38%。在游泳鍛煉組中，PIK3a（由miR-124靶向）的基因表達(dá)增加了213%，表明miR-124的減少可上調(diào)PIK3a基因從而誘導(dǎo)了PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活。以上研究表明，抑制miR-320、miR-206、miR-139以及miR-124的表達(dá)可以激活PI3K/Akt/mTOR通路。

Ma等（2013）通過運(yùn)動組與對照組相比發(fā)現(xiàn)，miR-21、miR-144和miR-145分別上調(diào)了152%、128%和101%。在運(yùn)動組中PTEN蛋白（由miR-21和144靶向）和TSC2（被miR-145靶向）蛋白分別降低了51%和55%。說明miR-21和miR-144的表達(dá)增加會抑制PTEN水平，而miR-145的增加則可能抑制TSC2表達(dá)，從而誘導(dǎo)了PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活。Chang等（2018）研究了miR-181b-5p在饑餓誘導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬中的作用，發(fā)現(xiàn)下調(diào)miR-181b-5p可以促進(jìn)心肌細(xì)胞自噬，另外miR-181b-5p還可以負(fù)調(diào)節(jié)Beclin-1和Hspa5基因的表達(dá)，而上調(diào)miR-181b-5p會通過Hspa5基因抑制自噬并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，螢光素酶報(bào)告基因測定的結(jié)果還證實(shí)Hspa5是miR-181b-5p的靶基因，上調(diào)miR-181b-5p可以直接抑制Hspa5通過PI3K/Akt/mTOR通路促進(jìn)饑餓誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡。Chong等（2019）通過抑制miR-214觀察缺氧條件下細(xì)胞的凋亡和自噬，發(fā)現(xiàn)東凌草素也是通過調(diào)節(jié)H9c2細(xì)胞中的相關(guān)蛋白來顯著減輕缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和自噬。在缺氧和東凌草素共同控制的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了miR-214表達(dá)的上調(diào)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，miR-214的抑制作用消除了東凌草素在缺氧引起的細(xì)胞凋亡和自噬中的調(diào)節(jié)功能。此外，還發(fā)現(xiàn)PTEN是miR-214的靶基因，觀察到東凌草素在低氧處理的H9c2細(xì)胞中通過miR-214升高激活PI3K/Akt/mTOR通路，說明東凌草素通過增強(qiáng)H9c2細(xì)胞中的miR-214表達(dá)，激活PI3K/Akt/mTOR通路來緩解缺氧引起的心肌細(xì)胞凋亡。Li等（2018）在血管緊張素II處理的心肌細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物上調(diào)，miR-93下調(diào)。心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物充當(dāng)心肌細(xì)胞中miR-93的分子篩，TLR4被確定為miR-93的靶基因，并且心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物通過使miR-93變分子篩促進(jìn)了TLR4表達(dá)，TLR4的強(qiáng)制表達(dá)部分逆轉(zhuǎn)了miR-93過表達(dá)對血管緊張素II誘導(dǎo)的心肌肥大的保護(hù)作用。此外，在血管緊張素II誘導(dǎo)的心肌肥大中，使心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物表達(dá)下降，會導(dǎo)致miR-93過表達(dá)，從而通過TLR4使PI3K/Akt/mTOR通路失活，說明抑制心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物可上調(diào)miR-93，導(dǎo)致TLR4基因被下調(diào)，從而抑制血管緊張素II誘導(dǎo)的心肌肥大。Jin等（2020）用過低氧復(fù)氧模型分析由急性心肌缺血引發(fā)的心肌梗塞，發(fā)現(xiàn)低氧復(fù)氧模型治療H9c2細(xì)胞和心肌細(xì)胞凋亡顯著減少都與miR-496的上調(diào)有關(guān)，雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)證實(shí)miR-496是鉤微管束縛蛋白3的抑制因子，過表達(dá)的鉤微管束縛蛋白3可刺激低氧復(fù)氧狀態(tài)下處理細(xì)胞的凋亡從而降低細(xì)胞增殖，miR-496的上調(diào)可以激活PI3K/Akt/mTOR信號通路，在鉤微管束縛蛋白3的幫助下，miR-496上調(diào)可保護(hù)細(xì)胞免受低氧復(fù)氧誘導(dǎo)的凋亡并刺激細(xì)胞增殖，miR-496靶向鉤微管束縛蛋白3，激活PI3K/Akt/mTOR信號通路具有抗凋亡和增殖作用。以上研究表明，促進(jìn)miR-21、miR-144、miR-145、miR-181b-5p、miR-214、miR-93 以 及miR-496的表達(dá)可以激活PI3K/Akt/mTOR通路。

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs可以激活PI3K/Akt/mTOR通路。抑制miR-320、miR-206、miR-139以及miR-124的表達(dá)可以促進(jìn)或維持其靶基因的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞損傷或細(xì)胞凋亡達(dá)到激活PI3K/Akt/mTOR通路的效果；促 進(jìn) miR-21、miR-144、miR-145、miR-181b-5p、miR-214、miR-93以及miR-496的表達(dá)可以促進(jìn)或抑制其靶基因的表達(dá)，從而促進(jìn)線粒體自噬或細(xì)胞增殖以及抑制細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到激活PI3K/Akt/mTOR通路的效果（圖2）。這些miRNAs和PI3K/Akt/mTOR通路很有可能成為病理性心肌肥大與心血管疾病的潛在治療靶點(diǎn)，對心血管疾病的防治具有不可忽視的作用。

圖2 miRNAs對PI3K/Akt/mTOR通路的調(diào)控Figure 2. Regulation of PI3K/Akt/mTOR Pathway by miRNAs

4 運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs

運(yùn)動可通過減少脂肪細(xì)胞數(shù)量來降低體質(zhì)量，增加胰島素敏感性以及葡萄糖攝取，肌肉力量和耐力，抗氧化劑水平和HDL，降低LDL和TG、TC（孟昶 等，2019；朱磊等，2019）。從心血管角度看，運(yùn)動訓(xùn)練可以降低舒張壓和收縮壓，增加左心室射血分?jǐn)?shù)，改善血管功能，增加心肌質(zhì)量，這被稱為運(yùn)動訓(xùn)練引起的心肌肥大（Fernandes et al.，2015；Weeks et al.，2017）。有氧運(yùn)動可誘發(fā)有益的生理性左室重塑，目前，心臟研究已鑒定出與有氧運(yùn)動相關(guān)的抗心肌肥大型 miRNAs，如 miR-1（Unal et al.，2020）、miR-133（Diniz et al.，2015）、miR-26（Zhang et al.，2013）、miR-9（Wang et al.，2010）、miR-98（Yang et al.，2011）、miR-29（Shieh et al.，2011）、miR-378（Yuan et al.，2018）和miR-145（Li et al.，2013）等，促心肌肥大型 miRNAs，如miR-143（Sun et al.，2019）、miR-103（Qi et al.，2019）、miR-130a、miR-146a（Chavali et al.，2014）、miR-21（Tomaniak et al.，2018）、miR-210（Hirt et al.，2015）、miR-221（Kakimoto et al.，2018）、miR-222（Hirt et al.，2015）、miR-27a/b（Her-nandez-Torres et al.，2014）、miR-199a/b（Li et al.，2016）、miR-208（Soci et al.，2016）、miR-195（You et al.，2014）、miR-499（Shieh et al.，2011）、miR-34a/b/c（Ooi et al.，2017）、miR-497（Qi et al.，2020）、miR-23a（Hernandez-Tor-res et al.，2014）和 miR-15a/b（Zhang et al.，2016）等。有研究表明，游泳運(yùn)動可以調(diào)控miR-143、miR-144、miR-145、miR-208a和miR-222增加心肌細(xì)胞的生長和存活率，還可以調(diào)控 miR-1、miR-26、miR-27a、miR-133、miR-143、miR-150和miR-222影響心臟重構(gòu)和血管生成等（Chavali et al.，201；Fernades et al.，2015；Hirt et al.，2015）。綜上所述，miRNAs在心臟保護(hù)作用方面具有潛在作用，也足以證明運(yùn)動可以誘導(dǎo)miRNAs的表達(dá)從而影響心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。

5 運(yùn)動調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路

PI3K/Akt/mTOR通路可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、代謝、存活和血管生成，而運(yùn)動可以調(diào)控此通路。Yin等（2020）研究表明，將48只7周齡的SD大鼠進(jìn)行了3周中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動，可以選擇性地提高IGF-1、IGF-1R和mTOR的水平以及PI3K和Akt的活性。Bao等（2020）調(diào)查了有氧耐力運(yùn)動對老年小鼠腎臟血管硬化的保護(hù)作用及PI3K/Akt/mTOR通路的作用，發(fā)現(xiàn)有氧耐力運(yùn)動能保持老年小鼠的腎臟形態(tài)和腎功能，腎小球基底膜厚度明顯增加，足細(xì)胞足突消失，有氧耐力運(yùn)動還顯著改善了整個(gè)病變范圍。在老年對照組中，血管內(nèi)皮生長因子和JG12的蛋白表達(dá)較低；有氧耐力運(yùn)動組中，血管內(nèi)皮生長因子、JG12和Bcl-2蛋白表達(dá)顯著增加，Bax、Caspase 3、IL-6和衰老細(xì)胞的表達(dá)降低，從而導(dǎo)致PI3K及其下游信號分子Akt和mTOR的上調(diào)，這一研究結(jié)果與Yin等（2020）一致。Kang等（2015）將實(shí)驗(yàn)動物分為非轉(zhuǎn)基因?qū)φ战M和轉(zhuǎn)基因運(yùn)動組（跑臺訓(xùn)練12周，每周5次，每次1 h），干預(yù)后進(jìn)行水下迷宮認(rèn)知功能檢測，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因運(yùn)動組Beclin-1蛋白表達(dá)增加，p62蛋白表達(dá)降低，PI3K/Akt/mTOR通路通過增加磷酸化得到改善（其活性受到GSK-3β磷酸化的抑制），這一研究結(jié)果同樣證實(shí)了運(yùn)動對PI3K/Akt/mTOR通路的調(diào)控作用。Ma等（2013）將雌性Wistar大鼠進(jìn)行游泳訓(xùn)練，訓(xùn)練8周，每周5次，每次1 h，發(fā)現(xiàn)游泳運(yùn)動增加了PIK3a和磷酸化Thr1462-TSC2蛋白表達(dá)，同時(shí)降低了PTEN和TSC2蛋白表達(dá)，從而誘導(dǎo)了PI3K/Akt/mTOR通路的激活，再一次證明了運(yùn)動對PI3K/Akt/mTOR通路的調(diào)控作用。上述研究表明，運(yùn)動可以通過改變靶向基因的表達(dá)激活PI3K/Akt/mTOR通路。

6 運(yùn)動對病理性心肌肥大的防治作用

心臟由心肌細(xì)胞、非肌細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞）和周圍的細(xì)胞外基質(zhì)組成（Olah et al.，2019）。心室心肌細(xì)胞僅占心臟細(xì)胞總數(shù)的1/3，但占心臟質(zhì)量的70%～80%，生理和病理刺激都會導(dǎo)致心臟體積的增大，這主要是由于心肌細(xì)胞體積的增大，病理性心肌肥大通常與心肌細(xì)胞丟失和纖維化替代、血管生成不足、心功能障礙、心力衰竭以及猝死相關(guān)；與之相反，生理性心肌肥大與正常的心臟結(jié)構(gòu)、維持或增強(qiáng)的心臟功能相關(guān)，可以保護(hù)心臟免受心臟病和心力衰竭的影響。運(yùn)動防治病理性心肌肥大是一種重要的非藥物性方法，可以延長心肌細(xì)胞的壽命，增加心室搏動量和心輸出量，從而改善有氧能力（Olah et al.，2019；Rahimi et al.，2018）。Luckey等（2017）對雌性病理性心肌肥大小鼠模型進(jìn)行運(yùn)動研究，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動誘導(dǎo)的心肌肥大（生理性肥大）與心臟功能正常或增強(qiáng)有關(guān)，沒有明顯的纖維化和細(xì)胞凋亡，還能同時(shí)誘導(dǎo)脂肪酸和葡萄糖氧化，刺激生長激素的釋放，該過程會激活心臟中許多細(xì)胞受體和細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑（如PI3K/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)途徑）。Soares等（2019）將雄性小鼠分為對照組、不超負(fù)荷運(yùn)動組（每天游泳2次）和超負(fù)荷運(yùn)動組（每天游泳3次），共訓(xùn)練6周，雖然發(fā)現(xiàn)兩個(gè)運(yùn)動組都出現(xiàn)了心肌肥大狀況，但未觀察到纖維化，并提高了氧化能力，這一研究結(jié)果與Luckey等（2017）一致。Baghaiee等（2018）將20只wistar大鼠進(jìn)行8周有氧運(yùn)動后發(fā)現(xiàn)，8周的訓(xùn)練使小鼠血漿Klotho蛋白（抗衰老）水平顯著升高，左心室內(nèi)徑顯著增大，左心室壁厚和纖維化程度顯著下降，表明適度的有氧訓(xùn)練可以通過恢復(fù)Klotho的水平，減輕氧化應(yīng)激和減緩心肌衰老，緩解病理性心肌肥大，同樣對運(yùn)動可以防治心肌肥大提供了理論依據(jù)。Qi等（2020）對運(yùn)動防治心肌肥大的機(jī)制進(jìn)行了更深入的研究，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動誘發(fā)的生理性心肌肥大心臟中自噬活性顯著增強(qiáng)，IGF-1可以刺激H9C2心肌細(xì)胞變肥大，miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p過表達(dá)可以通過抑制自噬而顯著減弱IGF-1誘導(dǎo)的H9C2細(xì)胞肥大，miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p分別通過靶向ULK1、LC3B和Beclin 1減弱了H9C2細(xì)胞的自噬，表明運(yùn)動可以通過調(diào)節(jié)miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p減弱H9C2心肌細(xì)胞的自噬，從而誘導(dǎo)生理性心肌肥大。綜上所述，適度的運(yùn)動可以導(dǎo)致生理性心肌肥大，不會導(dǎo)致心臟功能的下降，還會提高氧化能力防止纖維化，最重要的是可以防治病理性心肌肥大。

7 運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大

目前，國外已有關(guān)于運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路防治心血管疾病的相關(guān)研究，但是采用的手段和方法還較為單一，因此得出一個(gè)肯定的結(jié)論似乎還具有一定的困難。有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動促進(jìn)心臟健康、產(chǎn)生心肌保護(hù)效應(yīng)與運(yùn)動促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)（Ramos et al.，2018），而PI3K/Akt/mTOR通路一般會出現(xiàn)激活或者抑制的變化趨勢，PTEN和TSC2是PI3K/Akt/mTOR通路中的兩個(gè)重要調(diào)節(jié)劑（Maehama et al.，1998），其調(diào)節(jié)機(jī)制與miRNAs的參與有關(guān)（Cheng et al.，2007）。

PTEN是PI3K/Akt/mTOR通路的主要負(fù)調(diào)節(jié)劑，它在許多細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用，如細(xì)胞遷移（Leslie et al.，2007），血小板生長因子誘導(dǎo)的膜皺褶（Leslie et al.，2000），胰島素敏感性（Lackey et al.，2007），以及致癌作用等，據(jù)報(bào)道橫紋肌特異的PTEN缺失，小鼠的心臟質(zhì)量會增加約50%。TSC2類似于PTEN，它還是mTOR的抑制劑，是PI3K/Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的另一個(gè)負(fù)調(diào)節(jié)劑，Akt激酶使TSC2磷酸化會促進(jìn)其與TSC1的解離，從而激活mTOR，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成增加以及細(xì)胞大小增大（Inoki et al.，2002）。有研究顯示，PTEN受miR-21和miR-144的調(diào)節(jié)，TSC2受miR-145的調(diào)節(jié)，Ma等（2013）研究表明，游泳鍛煉組與對照組相比心臟中Akt和mTOR的表達(dá)顯著增加，miR-21、miR-144和 miR-145均顯著增加 ，PTEN 和TSC2的蛋白表達(dá)水平顯著降低，但是PI3K/Akt/mTOR通路被激活，這表明8周的游泳運(yùn)動有助于PI3K/Akt/mTOR通路的激活。另一項(xiàng)研究同樣發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，游泳鍛煉組的生理性心肌肥大中PTEN蛋白水平降低，PTEN在調(diào)節(jié)大鼠心肌肥大中發(fā)揮了顯著作用。因此，PTEN可能參與了游泳運(yùn)動誘導(dǎo)的生理性心肌肥大。目前，在運(yùn)動引起的心肌肥大中鮮見針對miRNAs調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR通路的研究，而miRNAs其特點(diǎn)是靶向多個(gè)基因，但靶向的基因受特定miRNAs的控制，有些miRNAs的表達(dá)減少表明靶基因的改善，miR-144似乎是這種情況。Palabiyik等（2019）將8只成年雄性SD大鼠進(jìn)行每天1 h，每周5天，共4周的游泳運(yùn)動干預(yù)，發(fā)現(xiàn)游泳鍛煉組與對照組相比，PI3K、Akt、mTOR基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)以及miR-144的表達(dá)顯著增加，而PTEN的基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平顯著降低，說明游泳運(yùn)動似乎會影響miR-144以及PI3K/Akt/mTOR通路。Liu等（2017b）進(jìn)一步驗(yàn)證了此實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)游泳鍛煉組和對照組相比，靶基因PTEN和TSC2的表達(dá)水平較低，而miR-144和miR-145表達(dá)增加，這一事實(shí)證明miR-144和miR-145的表達(dá)增加會抑制靶基因PTEN和TSC2的表達(dá)。Subbiah等（2015）對SD大鼠進(jìn)行連續(xù)8周的游泳訓(xùn)練建造生理性心肌肥大模型，隨后分離總RNA，并進(jìn)行小RNA測序，對小RNA讀數(shù)的分析揭示了生理性肥大過程中大量miRNA的差異表達(dá)，通過qPCR驗(yàn)證了顯著差異表達(dá)的miRNA表達(dá)譜，再通過miRanda、miRdB和TargetScan在計(jì)算機(jī)模擬中預(yù)測靶基因，最后再用 qPCR 分析揭示了 miR-19b、miR-30、miR-133b、miR-208b、miR-22、miR-99b、miR-100、miR-181a和miR-191a的靶向基因，如miR-19b在生理性心肌肥大過程中顯著上調(diào)，靶向基因是PTEN、MuRF、Bcl2、Atrogin-1和αCryB，通過靶向Atrogin-1和MuRF-1來積極調(diào)節(jié)心肌肥大，靶向Bcl2來增加細(xì)胞存活率并負(fù)面調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡；miR-30在生理性心肌肥大過程中顯著上調(diào)，靶基因是CaMKIIδ、Eg-fr1和Bcl2，在病理性心肌肥大過程中被血管緊張素II誘導(dǎo)顯著下調(diào)，激活鈣信號傳導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬，進(jìn)而通過過度自噬誘導(dǎo)病理性心肌肥大；miR-133b在生理性心肌肥大過程中顯著上調(diào)，靶基因是CyclinD、Nelf-A、RhoA和Ccd42；miR-208b在生理性心肌肥大過程中顯著上調(diào)，靶基因是THRAP1和Myostatin，可改善病理性心肌肥大引起的心力衰竭；miR-22在生理性心肌肥大過程中表達(dá)下調(diào)，靶基因是CDK6、Sir1和Sp1，miR-22可以誘導(dǎo)心肌肥大，是心肌肥大和重塑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，對調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和病理性心肌肥大起到關(guān)鍵作用；miR-99b和miR-100在生理性心肌肥大過程中被高度下調(diào)，其靶基因IGF1R、Akt和mTOR表達(dá)上調(diào)；miR-181a在生理性心肌肥大過程中表達(dá)下調(diào)，通過干擾NF-κB功能和細(xì)胞增殖來保護(hù)系統(tǒng)免受炎癥損傷；miR-191a在生理性心肌肥大過程中表達(dá)下調(diào)，其靶基因mRNA-p53表達(dá)上調(diào)。上述差異表達(dá)miRNAs及其靶基因主要通過PI3K/Akt/mTOR和MAPK信號通路調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡和死亡的結(jié)論。以上研究表明，運(yùn)動可以影響miRNAs的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)其特定的靶基因激活PI3K/Akt/mTOR通路，并在運(yùn)動介導(dǎo)的生理性心肌肥大中起到關(guān)鍵作用，而運(yùn)動誘導(dǎo)的生理性心肌肥大可以增強(qiáng)心臟功能，保護(hù)心臟免受心臟病和心力衰竭的影響，具有緩解病理性心肌肥大的效果，證明運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大似乎是可行的。

綜上所述，運(yùn)動可以誘導(dǎo)miR-21、miR-144、miR-145、miR-19b、miR-30、miR-133b和 miR-208b表達(dá)上調(diào)，miR-22、miR-99b、miR-100、miR-181a和 miR-191a表達(dá)下調(diào)激活PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大。目前多數(shù)參與運(yùn)動防治病理性心肌肥大的miRNAs只停留在知道參與的層面上，具體的調(diào)控機(jī)制尚不明確，還需進(jìn)一步探究PI3K/Akt/mTOR通路中涉及的miRNAs和靶基因與運(yùn)動之間的關(guān)系?，F(xiàn)階段關(guān)于miR-21、miR-144和miR-145的研究較為完善，其靶基因PTEN和TSC2是PI3K/Akt/mTOR通路的主要負(fù)調(diào)節(jié)劑，PTEN受miR-21和miR-144的調(diào)節(jié)，TSC2受miR-145的調(diào)節(jié)，運(yùn)動又可以提高miR-21、miR-144和miR-145的表達(dá)，因此得出：運(yùn)動可以誘導(dǎo)miR-21、miR-144和miR-145表達(dá)的增加，使其靶基因PTEN和TSC2表達(dá)降低從而激活PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大（圖3）。

圖3 運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs激活PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大機(jī)制Figure 3.Exercise-induced miRNAs Activate PI3K/Akt/mTOR Pathway to Prevent Pathological Myocardial Hypertrophy

8 結(jié)論與展望

近年，人們對運(yùn)動的觀念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，除了醫(yī)藥因素外，運(yùn)動因素在心血管疾病防治中的作用逐漸強(qiáng)化。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動可以誘導(dǎo)miR-21、miR-144和miR-145表達(dá)上調(diào)，使其靶基因PTEN和TSC2表達(dá)降低，激活PI3K/Akt/mTOR通路防治病理性心肌肥大。目前關(guān)于運(yùn)動誘導(dǎo)miRNAs調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路對心血管疾病的防治主要聚焦于對心肌肥大影響的研究，但是具體的機(jī)制尚不完善，還需進(jìn)一步探究PI3K/Akt/mTOR通路中涉及的其他miRNAs和靶基因與運(yùn)動之間的關(guān)系。