文摘
肌肉老化是一个复杂的过程,通常与质量,减少收缩的力量和速度。其中最引人注目的老化对肌肉的影响被称为sarcopenia。这不可避免的生物过程的特征是一个一般的生理生化功能下降的主要系统。在细胞水平上,衰老是由于线粒体功能逐步下降,尤其是导致活性氧的积累(ROS)增加一个电子产生的氧气分子。衰老过程的特点是增加生产之间的不平衡机体活性氧和抗氧化防御系统作为一个整体。本文的目的是审查现有研究氧化应激的结果在人类骨骼肌衰老,考虑不同的生理因素(性、纤维成分、肌肉类型和函数)。
1。人类老化的肌肉:概述
衰老是不可避免的和复杂的生物过程,特点是一般时间下降的生理生化功能的主要系统(2]。在衰老过程中可以观察到一些变化,包括减少利用氧气的能力随着cardiocirculatory受损和呼吸适应能力,恶化的神经系统(减少形式,宽度,和诱发电位的传导速度),在肌肉变性的特点是减少肌肉纤维直径和肌肉纤维的定性和定量变更(3]。
在细胞水平上,形态和生化变化是参与这个过程。骨骼肌可以被认为是人体最大的器官4)和骨骼肌质量和力量的与年龄有关的损失(即。sarcopenia)似乎是一个不可避免的衰老过程的一部分。大约50年的年龄,有一个逐步减少肌肉的速度每年1 - 2%。相似但不同的递减率和时机,肌肉力量也能减少3%每年60岁后(5]虽然骨骼肌的横截面积减少25 - 30% 70岁以后5- - - - - -7]。因此,Sarcopenia多维老化现象(有人指出作为综合症)和消极的发展代表了一个强大的风险因素在老年人健康相关活动。事实上,sarcopenia与受损的物理性能的关系,脆弱,失去功能独立,增加跌倒的风险都是建立在文献[8]。此外,减少肌肉力量也高度预测事件的残疾,和老年人全因死亡率9]。把不同的一个重要方面与sarcopenia相关功能下降,在男性比女性更明显(10]。此外,sarcopenia的程度,因此老年性萎缩,高氧化相比,糖酵解肌肉肌肉(11,12];I型纤维缓慢收缩,主要是氧化,而II型纤维快速收缩,主要是糖酵解的线粒体数量较低。在人类中,负责老年性萎缩和衰退的结构性变化在肌肉力量相关的渐进损伤纤维截面积(13),去神经纤维和纤维数量损失,与II型纤维是最受老化影响(14,15]。剩下的II型纤维似乎维持效率可能通过调整产生能量的能力,缺乏与年龄相关的变化所显示的酶活动的厌氧机械能源生产(16- - - - - -18]。
sarcopenia最重要的内生原因之一可能是相关的损失肌肉运动神经元的输入(19]。这种衰退的肌肉神经支配可能sarcopenic过程的一个关键事件以来神经支配肌肉的维护至关重要,以及力量。在老年人中,有一个减少功能性运动单位的数量与相应扩大剩余的横截面积的单位(20.]。连同神经因素,合成代谢激素的下降也可能sarcopenic过程中发挥关键作用。合成代谢激素的减少,即生长激素(GH)和性类固醇激素,可能涉及的aetiopathogenesys sarcopenic过程。许多研究已经证明,GH水平开始下降的第四个十年,在随后的年逐步继续下降。有趣的是,似乎性激素维持肌肉和力量的一个重要因素在男性而不是女性21- - - - - -24]。关于多因子的病因学近年来许多假设的原因是Sarcopenia可以非常示意图总结如下25]。(一)线粒体删除:线粒体DNA的复制的失败(mtDNA)可能会造成明显的线粒体基因组中删除;较短的基因组复制更快诱导故障或完全不活跃的线粒体的形成。(b)改变蛋白质的合成。(c)损失赔偿的卫星细胞的能力(SC): SC的扩散和融合是由特定生长因子蛋白(主要igf - 1、mIGF-1 HGF)但也受激素如GH、睾酮和雌激素。此外,卫星细胞也被机械拉伸,激活和肌肉或sarcolemmal损害。可能发挥关键作用的一个因素在引发sarcopenia活性氧簇(ROS)的积累,造就了一个人的一生3]。ROS,增加一个电子产生的氧气分子,在所有组织包括肌肉纤维形成,尤其是在线粒体呼吸链。
2。线粒体ROS生产、mtDNA Mainteinance,骨骼肌衰老
的生成活性氧(ROS)和活性氮物种(RNS)是一个正常的过程在有氧生物的生活;ROS和RNS,事实上,不断产生结果的有氧代谢:多达5%的氧气呼吸链的反应是不完全减少ROS (16,26,27]。这生产导致线粒体损伤的病理,也是重要的氧化还原信号从其他细胞的细胞器。线粒体ROS的概述图生产图所示1:由线粒体活性氧的生产会导致线粒体蛋白质的氧化损伤,膜,和DNA,损害线粒体ATP合成能力和广泛的代谢功能,包括三羧酸循环、脂肪酸氧化、尿素循环,氨基酸代谢、血红素合成,和菲斯中心组装,大多数细胞的正常运行至关重要。线粒体氧化损伤还可以增加的趋势线粒体释放细胞色素等蛋白质膜间隙c(cyt c)由线粒体外膜细胞溶质透化作用(MOMP),从而激活细胞凋亡的机制。界普遍认为,细胞凋亡是在衰老的细胞和组织和显著升高导致细胞损失和一些与年龄相关的疾病的发病机制28]。事实上,线粒体活性氧的生产也会导致感应线粒体通透性转换孔(PTP),这使内膜透水等小分子的情况下缺血/再灌注损伤。因此,这并不奇怪线粒体氧化损伤导致各种疾病。此外,线粒体ROS可能充当moduletable氧化还原信号,可逆影响活动一系列功能的线粒体,细胞溶质,核(1]。
ROS包括氧自由基、超氧化物自由基阴离子(前体单电子分子氧还原的主要产品,大多数其他活性氧氧化链式反应和参与传播,即使它不是一个强大的氧化剂),非常激进的氢氧自由基(随后产生化学反应),和强nonradical氧化剂,单线态氧和过氧化氢16]: ROS-mediated损害是电子通量的增加的结果和相应的泄漏从线粒体呼吸链16]。
ROS在肌肉纤维,尤其是超氧化物阴离子,可以在几个细胞生产站点,包括质膜、线粒体、肌浆网(SR), T管,肌纤维膜和胞质,它们通常在肌肉细胞的胞质(29日]。
骨骼肌是最大的消费者体内的氧气,在文献中,有几个争论老化之间的关系在这个组织和细胞抗氧化防御机制的变化与进步ROS增加(30.]。氧化损伤已被建议作为一个主要的贡献者的骨骼肌下降发生老化31日,32]。一般来说,这种缺乏结果同质性在文学可能与多种机制,可能导致自由基的生产,可以通过老化、调制性,纤维成分,肌肉类型,和动物的生理状态(16]。总结的结果最后几年,如果氧化应激在骨骼肌衰老中起着重要的作用,特别是卫星细胞,通常招募来取代受损的纤维,促进再生,对氧化应激的敏感性似乎不太突出的细胞与其他细胞系统,由于氧化应激是抵消增加抗氧化防御系统(21]。细胞抗氧化防御,事实上,已被证明在高龄扮演一个有趣的角色:在肝、脑、心、肾、和大鼠骨骼肌衰老似乎与能力降低有关的酶和非酶的抗氧化系统将活性氧转化为更多的惰性物种(33,34]。氧化还原平衡是这个差距ROS生成和前后抗氧化力,它构成的主要触发蛋白质合成和降解之间的不平衡,进而导致肌肉萎缩(35,36]。这样一个氧化侮辱扮演了一个角色的年龄相关性降低肌肉性能和质量尚未定义。在岁的肌肉,增加产品的存在氧化损伤脂质,蛋白质和DNA (37一起)的数量和种类明显增加线粒体DNA重组(38]。另一方面,氧化大分子修改之间的因果关系,线粒体DNA突变,线粒体功能障碍和老化是显然可见的39]。在线粒体ROS增加生产,因此,可以随后导致指数增加水平的mtDNA伤害的恶性循环。
缺乏保护组蛋白和靠近等,其配合物我和三世被认为是细胞内的活性氧产量的主要网站,使mtDNA极易受到氧化应激(38]。尽管各种类似过早衰老的线粒体基因问题造成表型(40),为这一理论提供了额外的支持研究表明mtDNA突变和哺乳动物衰老之间的直接联系。特别是,老鼠PolgA proofreading-deficient版本,线粒体DNA聚合酶的催化亚基γ(POLG),积累mtDNA突变与呼吸链功能受损,增加相关的细胞凋亡水平。水平加速的突变,这些mtDNA-mutator老鼠的寿命较短,而且显示与年龄相关的表型,如脱发,驼背(脊椎弯曲,),骨质疏松症,在早期sarcopenia [40]。有趣的是,这些变化并没有伴随着氧化应激水平增加,这一发现也被证实在人类41]。这导致了很多争议有关的想法mtDNA突变导致衰老通过增加活性氧产量和增强线粒体的氧化应激水平(42]。然而,mtDNA突变的积累可能发生随年龄增长导致的细胞信号传导通路,可以改变诱导细胞功能障碍和启动细胞凋亡,无论在线粒体ROS生产和氧化应激增加。先前的研究已经提供了强劲,虽然相关,实验支持mtDNA突变和组织功能障碍之间的关联,特别是在长寿postmitotic细胞如心肌细胞、骨骼肌纤维,神经元。此外,mtDNA突变已被证明与老化积累几个组织,包括各种物种的骨骼肌。因此,它已经建立了很多mtDNA突变开始出现与年龄过了35岁,他们积累postmitotic人体组织(43- - - - - -45]。旁边,是观察mtDNA突变的程度强烈与逐步减少细胞色素c氧化酶活动在人类肌肉老化46]。实际上,是否mtDNA突变在衰老过程中起到关键作用的仍然是一个正在进行的辩论;然而,线粒体功能下降的事实发生与年龄和运转正常线粒体是长寿的关键和减少与年龄相关的疾病不能反驳42]。需要考虑的另一个重要方面是线粒体的能动性不断进行融合和分裂活动,积极改变他们的形态43]。因此,遗传缺陷的蛋白质参与线粒体融合与分裂导致严重改变线粒体的形状,mtDNA完整性丧失,增加氧化应激和凋亡细胞死亡;它已经表明,这些改变可以随后引起发育异常,神经肌肉退化,人类和代谢障碍的44]。另一方面只有很少深入研究证实这种关系线粒体融合与分裂之间的机理和老化,主要是因为构成衰老的分子事件尚未完全阐明。但是一个重要的例子来支持这个概念是由最近的研究线粒体的肌肉(42]。线粒体的亚细胞定位和整体线粒体网络多核的肌肉纤维是由mitochondrion-shaping蛋白质,严格控制和线粒体融合与分裂的不平衡动力学可能损害其功能,有助于肌肉的与年龄相关的损失。事实上,它最近表明,两个基因的表达编纂参与线粒体融合蛋白(Mfn1和进行Mfn2)降低骨骼肌衰老的人(45]。此外,mitochondrion-shaping蛋白质最近调查的作用与阳性小鼠缺乏基因编纂的两个关键蛋白(Fis1和Drp1)哺乳动物细胞的线粒体分裂的规定:减少线粒体分裂与减少肌肉萎缩和减毒atrophy-related基因的激活在禁食期间(47]。有趣的是,PGC-1水平α转录共激活剂,提高特定转录因子的活性,因此刺激的表达进行Mfn2,减少各种型号的肌肉萎缩48- - - - - -50PGC-1],而过度α防止骨骼肌萎缩,主要通过抑制诱导基因萎缩过程的关键(51,52]。许多其他的研究表明,线粒体动态变化的一个关键组成部分线粒体发生适应性反应线粒体生物起源。这些线粒体适应性似乎受监管途径,可以通过几个生理刺激被激活,包括运动和热量限制。然而,这些研究并不足以揭示线粒体动力学和生物起源之间的功能关系,或解释聚变和裂变事件导致线粒体营业额(42]。然而,几项研究的结果在哺乳动物细胞显示,有一个线粒体动力学和基因组的稳定性之间的关系(50,51]。此外,经过确认的一些基因的作用Mfn1和进行Mfn2mtDNA维护、失去在骨骼肌线粒体融合导致增加mtDNA点突变和删除以及严重mtDNA损耗,这之前的表型改变上述基因突变小鼠(Mfn1和进行Mfn2)[53- - - - - -55]。这些研究支持的假设线粒体融合通过intramitochondrial交流增加细胞突变mtDNA的宽容和保护线粒体基因组的完整性(42]。
一般来说,几行间接证据表明mtDNA长寿。冠心病的弗雷明汉长寿研究已经表明,长寿更紧密地联系起来的孕产妇死亡与年龄比父亲的死亡,这表明mtDNA继承可能涉及(56]。另一方面,长寿是与某些mtDNA多态性有关,也可能在衰老过程中发挥作用57]。Alexeyef认为,衰老的线粒体理论可以被看作是一个自由基理论的延伸和细化。其大前提是mtDNA突变积累逐渐在生活和直接责任人员明显缺乏在细胞氧化磷酸化活动,导致一个增强活性氧产量。反过来,ROS增加产量导致mtDNA损伤和诱变率增加,从而导致的“恶性循环”成倍增加的氧化损伤和功能障碍,最终在死亡的高潮58]。
关于基因改造引起的活性氧和其他各种氧化剂,它也发现自由基诱导MnSOD mRNA水平中等程度在几个细胞类型。这增加SOD水平预计将导致增加代过氧化氢可以反过来影响许多redox-sensitive基因(如金属蛋白酶- 1的表达和细胞外基质降解MMP-2编纂金属蛋白酶(59]),因此一个流离失所的平衡稳态的ROS水平。这个过程伴随着大量的巨噬细胞凋亡,从而有助于动脉粥样硬化病变的形成。这个过程可能会进一步提高肿瘤坏死因子等细胞因子和其他因素,interleukin-1、血管紧张素ⅱ和干扰素-(60- - - - - -63年]。
3所示。生化改变和活性氧引起的氧化损伤
因此,目前,人们普遍认为自由基或活性氧扮演主要角色在老化过程中,特别是在这些组织中自由基的生成是更加明显,如骨骼肌。这是一个高水平的氧气消耗的结果,在骨骼肌与其它组织相比,这将导致更高的ROS浓度(25],它不仅参与肌肉损伤,还能调节骨骼肌的收缩功能(39]。减少制剂的研究已经确定了一些监管网站,展览改变函数当暴露于外源性活性氧捐助者体外。有见解有相关的氧化损伤机制EC(兴奋收缩)耦合。因为Ca2 +发布渠道是氧化损伤的主要目标之一64年,65年),Ca的不平衡2 +运输中存在sarcopenic肌肉可能是由于这些结构的改性氧化状态参与Ca2 +释放和吸收66年]。几项研究显示一种酶的存在,NAD (P) H-oxidase,与骨骼肌SR相关联(肌浆网)67年]。事实上,这种酶可以刺激所产生的超氧化物阴离子的正确释放钙阿诺定受体(SR通过氧化的67年]。阿诺定受体1 (RyR1)的钙释放通道骨骼肌肌肉收缩所需SR。相关实验显示从岁RyR1 (24-month-old)啮齿动物导致氧化和cysteine-nitrosylated RyR1从年轻的成年人(3-6-month-old)。RyR1频道活动大大改变了关键的硫醇的氧化还原修饰组蛋白中包含(氧化、S-nitrosylation或烷基化);大约20%的这些自由硫醇的氧化对通道足以产生重大影响的活动,在某些情况下会导致不可逆失活的通道。这些数据表明,漏RyR1导致老年性肌肉功能损失(68年,69年]。
其他酶的参与,如磷脂酶A2 (PLA2)和黄嘌呤氧化酶,已建议。PLA2的激活可能刺激NAD (P) H氧化酶,虽然它已经表明,增加PLA2活性刺激ROS生产在线粒体和细胞溶质,并随后释放在细胞外空间(70年]。PLA2酶存在于细胞两种亚型:calcium-dependent PLA2 (cPLA2)和non-calcium-dependent PLA2 (iPLA2)。有人建议,iPLA2主要是负责ROS生产静止,而同种型cPLA2似乎在所有进程,增加细胞内Ca-concentration激活,如肌肉萎缩(70年]。黄嘌呤脱氢酶(XDH)是一种胞质转化为黄嘌呤氧化酶的酶,进而能够产生超氧化物阴离子和,因此,过氧化氢。骨骼肌产生超氧化物和一氧化氮在休息,这一代增加了收缩活动。蛋白质,如超氧化物歧化酶(杆)、过氧化氢酶(CAT),和热休克蛋白(休克),防止氧化损伤组织。
这些适应性反应收缩的机制包括redox-sensitive转录因子的激活,如核factor-kappaB (NF -B),激活蛋白1 (AP-1)和热休克因子1 (HSF1) [2]。此外文献报道,postcontraction通路参与线粒体生物起源的衰减快肌纤维(II型)更严重的老老鼠比年轻的老鼠。ROS已知发挥重要作用的激活信号级联(71年]。这些后者表明ROS影响线粒体转录监管机构通过upregulation生物起源的,如过氧物酶体proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 protein-alpha (PGC-1alpha),过高的活性氧生成后续收缩可能负责减少肌肉线粒体生物起源的老老鼠。从年老的大鼠骨骼肌无力redox-sensitive激活转录因子如NF -B或AP-1为了应对压力的特点是慢性激活转录因子在休息,无法进一步激活这些因素之后的肌肉收缩。缺乏redox-sensitive转录因子的激活与收缩活动与无法增加各种cytoprotective蛋白质的表达,似乎动物骨骼肌的敏感性影响氧化损伤(72年,73年]。
3.1。脂质损伤
自由基损伤的主要指标之一,在老化是脂质过氧化(法律流程外包)。多不饱和脂肪酸(欧米伽)的生物膜是由自由基攻击存在的氧气;malondialdeyde (MDA)和4-hydroxy-2 3-trans-nonenal (4-HNE)的主要产品是PUFA过氧化反应,因为他们承受着无数双键亚油酸、花生四烯酸等。主要对生物膜的脂质过氧化作用的影响是整体的流动性降低,这使得它非常容易两层交换磷脂,增加了膜的渗透性物质不是通常能够通过特定渠道以外的交叉,并最终导致严重损害膜蛋白。这些后者倾向于聚集并形成高分子量复杂(74年]。
在人类骨骼肌,岁的法律流程外包水平显著高于年轻学科(75年]。有工作证明,还有年龄相关性增加骨骼肌MDA含量(76年,77年),以及获得的数据从我们的研究小组近年来同意先前报道的作者。此外,提供法律服务外包的水平在年轻女性(50%)明显低于在年轻人36,75年]。可能,脂质过氧化作用的差异之间的年轻和老年女性可能造成的减少绝经后雌激素的保护作用。在任何情况下,老年女性的水平是比男人低31日,75年];特别是,MDA值六世(股外侧肌)肌肉岁女性(超过70)与那些来自年轻男性(40岁以下)77年]。
在人类骨骼肌,过氧化水平还取决于肌肉纤维组成和肌肉功能。纤维成分表明,40%以上的肌肉II型纤维含量显示统计法律外包水平较低比肌肉与II型纤维含量不到40% (75年]。这表明,增加脂质过氧化在I型纤维(主要是氧化),大多数由线粒体ROS生产可能发生变更(2]。法律流程外包的增长水平在六世(老化是显而易见的75年,77年,78年)和外肋间(75年),但不是在类风湿性关节炎(腹直肌)肌肉77年]。纤维我在RA和六世分布非常相似,这表明这些肌肉功能差异的原因可能是主要的脂质过氧化作用。有两种可能的解释观察RA的氧化脂质水平不同于那些在六世:更大的收缩能力重要的肌肉与RA肌肉和/或更高水平的peroxidable基质出现在六世与RA。在这些结果的基础上,似乎脂质过氧化水平是由各种不同的影响因素:性别、纤维成分,和肌肉特异性(2]。
4所示。蛋白质羰基化
大量的研究表明,增加氧化衰老期间蛋白质在细胞内的级别。在大多数情况下,oxidative-modified蛋白质不修复,必须清除蛋白水解降解由蛋白酶体,它选择性地降解受损蛋白质(16]。导致oxidative-modified蛋白的积累的分子机制尚不完全明确。然而,蛋白质的氧化损伤有几个生理意义相关的损失函数影响蛋白质与生物可推论的后果。蛋白质氧化损伤涉及巯基共同的损失,和修改氨基酸组成的多肽链,特别是组氨酸。蛋白质羰基化(PC)作为氧化损伤的标志,这行为,特别是amminoacid残留赖氨酸的侧链,精氨酸,脯氨酸,和threonin;这可能发生直接或间接的脂质过氧化作用[79年]。
自氧化蛋白质对维持细胞内稳态有害,它需要快速去除蛋白水解消化。PC含量大幅增加在最后三分之一的寿命(80年),达到一个水平,平均每三个蛋白质分子进行修改。在男性和女性,在老化PC内容往往会增加,但在女性这些变化不显著31日]。越来越多的电脑内容观察和比较在男性骨骼肌衰老,但只在40岁以下的主题和年龄超过70岁31日]。肌肉相比,人类一直与不同的功能(77年),和一些作者报道增加电脑水平在衰老的六世(81年)和外肋间(78年];在其他情况下,增加六世(没有统计学意义77年,78年)在类风湿性关节炎(77年]。很难在电脑显示显著变化慢性生理过程可能是由于过程的动态特性:在老化,寿命的羰基含量可以显著增加急性氧化应激,三个小时后返回几个小时内的基本水平,与正常状态相比之下在骨骼肌的特点是一个相对缓慢的蛋白质周转(82年]。最后,在老化蛋白质羰基含量增加,尽管最近数据从我们的研究尚不具备统计学意义,他们与那些获得在其他研究大脑,心脏,肾脏(83年和骨骼肌84年]。
5。线粒体DNA损伤
线粒体DNA (mtDNA)是一个双链戒指(约16.5 kb)编码13单元等(电子传递链)以及2 rrna 22 trna蛋白质所必需的易位。线粒体DNA缺乏内含子,是组蛋白和其他DNA-associated蛋白质的缺乏;它位于线粒体基质,接近活性氧的主要来源(16]。所有这些原因,氧化改性的概率的编码区mtDNA非常高。mtDNA的此外,维修设备,甚至现在,基本上是不足以克服大量的DNA损伤,此外,持续的时间比核DNA,证明了在体外与细胞培养实验(85年,86年]。
线粒体的高流动率和不够mtDNA修复系统不能抵消积累的氧化损伤。这涉及到一个线粒体功能障碍和进步的积累,因此,较低的能量可用性和顺向损伤的细胞功能。因此,ROS能破坏DNA通过间接机制,或通过直接交互与几个分子。间接机制包括过氧化物,从而oxidize-SH组内质网的渠道,其中包含离子细胞,从而决定了它的版本(87年]。增加细胞内钙可以刺激端依赖内切酶,它可以导致过度和不正确的DNA破碎。的氢氧自由基负有最大的责任造成的损害ROS和直接的机制。反应不加选择地与糖、核糖和脱氧核糖,和两个碱基,嘌呤和嘧啶,加法和H-abstraction。在这种情况下,修改基地诱发DNA链断裂,在复制和错误搭配的突变(88年]。反应主要与鸟嘌呤在C8和C4的戒指,从而生成鸟嘌呤激进。在氧气或其他氧化剂,鸟嘌呤激进转化为稳定的产品8-hydroxy-2′脱氧鸟苷(8-OHdG) [89年),这被认为是一个好的氧化DNA损伤的生物标志物90年]。
男性骨骼肌获得的数据表明DNA损伤的增加在老化(32,81年)汇集了男性和女性的数据(37]。事实上,调查人类骨骼肌的年龄和建立了相关性mtDNA删除一个突变的积累91年]。它也表明mtDNA突变后开始发生人生的第四个十年,随着年龄的增长,他们积累在postmitotic组织(92年]。有强有力的证据持续增加与年龄相关的氧化应激水平和氧化损伤的线粒体生物分子,破坏,随着年龄的增长变得越来越明显93年]。然而,进步的损失可能不会限制人类骨骼肌线粒体冗余供给细胞能量的能力要求在基础代谢的条件。这很重要,因为这些限制可能限制期间肌纤维的运作情况和更高的能源需求。此外,MDA含量的增加与增加8-OHdG显著相关,这一发现表明直接联系人类骨骼肌脂质过氧化反应和DNA损伤(37]。它已经表明,删除的模式mtDNA一生在骨骼肌组织特定的和更明显和心脏(94年]。
同样重要的是要注意,在人类骨骼肌氧化损伤可能是低年龄女性,而男性的年龄(32]。特别是,似乎女性更防止分子氧化应激在绝经前的生活期间提出有意义的抗雌激素的作用,在高水平的女性。因此,这些激素能促进在女性的肌肉增强抗氧化防御系统(95年]。在肥沃的时代,这些激素可能引起氧化损伤的积累少对男性,确定老化过程中更有利的条件(16]。
5.1。岁的肌肉的抗氧化防御
抗氧化剂物质能抑制氧化的速率(96年,97年]。下生物抗氧化元素存在形式和种类和数量可以分为酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶(GR))和非酶的(抗坏血酸盐、生育酚、β-胡萝卜素、辅酶Q,减少或泛醌,减少谷胱甘肽,尿酸,和矿物质硒和锌)。这些抗氧化系统作为主要的细胞内防御活性氧在他们与大分子保护细胞免受自由基损伤。然而,由于自由基所必需的人类有机体的正确运作,高效的酶促抗氧化防御机制必须发达,特别是在细胞高度暴露于氧化过程类似于骨骼肌细胞内成分的保护的目的。ROS之间的平衡生产和细胞水平的抗氧化防御系统结构决定一个细胞暴露于ROS增加将生存或严重损坏或将死诱导细胞凋亡98年]。酶抗氧化剂主要细胞,缺失或出现在少量细胞外地,他们防止自由基链中断初始化传播。这是特别重要的血管内和结缔组织空间(99年]。非酶的抗氧化剂可分为脂质和水溶性分子。在非酶的抗氧化分子,最重要的,研究是维生素C和E。
5.2。Non-Enzymatic抗氧化剂
内源性non-enzymatic元素具有抗氧化特性有助于体内平衡的维护主要是充当抗氧化剂酶辅助因子。抗氧化剂的主要来源是饮食One hundred.]。膳食抗氧化剂之一,最重要的(也在很大程度上可作为补充)是维生素C、维生素E和类胡萝卜素。生育酚(维生素E)和β-胡萝卜素,维生素a的前体,是主要的脂溶性非酶的抗氧化剂。他们主要是本地化的细胞膜和低密度脂蛋白。α-生育酚,最活跃的形式的维生素E,破坏自由基链式反应。鉴于它的位置,生育酚抑制已经发起了脂质过氧化反应,除了其他抗氧化效果。β-胡萝卜素相互作用主要由“de-exciting”单线态氧。此外据报道明显高的相关性生育酚(最分散的形式循环维生素E)与物理性能,以及生育酚和骨骼肌的力量(101年]。
抗坏血酸盐(AA)是主要的水溶性非酶的抗氧化剂。AA与各种自由基的细胞和细胞外形成一线防御自由基在等离子体102年]。AA而且能够与超氧化物和无羟基自由基,除了单线态氧。抗坏血酸盐自由基,其相对较低的氧化还原电势,不传播自由基连锁反应(103年,104年]。另一个重要的抗氧化剂抗坏血酸盐作用是再生的α-生育酚(维生素E)的最活跃的形式从生育酚激进105年,106年]。因此,AA不仅直接保护细胞膜和低密度脂蛋白的ROS生成水相,也间接地保护他们减少维生素E激进。此外,抗坏血酸浓度与isoprostanes负相关,脂质过氧化作用的标志(107年),它有一个定义良好的生物功能,包括胶原蛋白、儿茶酚胺,肉碱生物合成(101年- - - - - -103年]。
最近的调查正在出现,表明,低血清/血浆类胡萝卜素与可怜的骨骼肌的力量和独立相关物理性能受损。70 - 79岁之间的669名女性在妇女健康和衰老的研究(成果)I和II,低血清类胡萝卜素水平相关的肌肉力量较差(108年]。此外,其他研究显示类胡萝卜素提供了一个平衡活性氧(109年]。
此外,饮食是一个非常重要的类胡萝卜素来源。六大膳食类胡萝卜素,up-taken主要来自水果和蔬菜(胡萝卜素,胡萝卜素,隐黄质、叶黄素、玉米黄质和番茄红素)组成的一个重要组成部分的抗氧化防御系统在人类防止氧化应激猝灭单线态氧、清除自由基,抑制脂质过氧化、调节redox-sensitive转录因子参与的upregulation促炎细胞因子(103年,107年]。类胡萝卜素是疏水性的分子,因此,与细胞的亲脂性的元素,如脂质双层膜。它们通常位于细胞膜,膜结构中的特定类胡萝卜素的位置取决于类胡萝卜素的化学结构(109年]。
其他重要和强大的非酶的抗氧化剂谷胱甘肽(GSH / GSSG)。它还代表的基材等其他重要的抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶和glutathione-transferase。谷胱甘肽是一种化合物列为肽由三个氨基酸:半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸。谷胱甘肽也发现在身体的每一部分,尤其是肺、肠道和肝脏。人体最大生产和存储大量的肝脏中谷胱甘肽,它是用来消除有害化合物,这样就可以通过胆汁从身体中取出。肝脏也直接供应谷胱甘肽在血液中红细胞、白细胞;它有助于保持红细胞和白细胞的健康免疫系统的抗病能力最大化。谷胱甘肽似乎也对人体有抗衰老的影响。强有力的证据表明谷胱甘肽耗竭导致细胞死亡来自细胞培养研究李和他的同事(110年]。还其他作品表明,线粒体和细胞质谷胱甘肽的直接消耗导致增加活性氧的生成,线粒体跨膜电位的影响,和快速的线粒体功能损失(111年,112年]。
辅酶Q10 (Q10辅酶)也是一个重要的内源性化合物保护线粒体功能和它合作在维持一个适当的能量水平,是防止皮肤老化切换到厌氧能源生产机制。此外,辅酶q10的抗氧化能力有助于积极的影响对UV-mediated氧化应激(103年]。
5.3。酶的抗氧化剂
可能主要的生理调节机制,细胞ROS活动(因此抵御氧化损伤)包括,首先,在修改表达式和活动的监管酶SOD、CAT、GPx,血红素oxygenase-1 (HO-1),其次,在增加其他cytoprotective蛋白质,如热休克(29日]。这些酶的工作保持平衡状态,防止ROS的变换,将其转换为更稳定的分子(比如水和氧气)。在文献中有很大争议,是否老化与增加或减少细胞中的酶促抗氧化防御。结果发表在《文学需要仔细解释考虑性别、肌肉纤维组成,和特异性(16]。
5.4。超氧化物歧化酶(SOD)
SOD是主要酶抗氧化防御系统之一,它容易转换超氧化物自由基(O2−在氢peroxyde (H2O2)。增加总SOD活性与增强抗氧化应激(113年]。SOD存在于两种形式,胞质(Cu-ZnSOD)和线粒体(MnSOD)。MnSOD骨骼肌的活动,无论是在大鼠(114年和男性3,114年,115年),据报道,与衰老和响应显著增加与年龄相关的氧化应激在线粒体upregulation [16]。此外,人类在老鼠中,年龄相关性增强在RA MnSOD活动尤为明显(77年和外部肋间肌78年)而不是六世(75年,77年,82年),这表明活性氧显著增产主要在氧化肌肉对糖酵解的肌肉。此外,MnSOD活动价值是年轻男女之间的可比性,加倍在两性(老化31日]。酶水平似乎发挥积极作用在男性和女性的老化16]。这种监管机制,因此,部分抵消自由基的增加,特别是O2−、线粒体衰老组织。这加强了线粒体紧张的假设,由于泄漏等在衰老,增加与过氧化物的生产。因此,胞质SOD在活动没有任何改变或减少老化(3,32,75年]。
在人类骨骼肌,SOD活性之间的关系,衰老和性研究[3),结果表明,酶活性在这种肌肉组织的年轻女性比男性大约五倍的年龄,表明总SOD活性可能是一个限制因素在人类肌肉抵御氧化损伤16,116年]。此外,似乎总SOD活性显著高于在丰富II型纤维肌肉31日]。力量训练,导致肌肉肥大和改善肌肉力量和力量117年,118年),可以拖延的一个重要因素逐步丧失II型纤维在老年人(118年,119年]。
5.5。过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)
过氧化氢的分解成水和氧气进行在细胞中由GPx和猫。H2O2有能力自由地穿过膜,有相对较长的半衰期(120年]。SOD、GPx和猫都位于线粒体和细胞溶质,他们提供重要的细胞免受自由基损伤膜脂质,蛋白质,核酸(16]。大多数猫对老鼠报告数据的增加肌肉活动在衰老氧化和糖酵解的肌肉(121年]。这一发现符合nonmitochondrial ROS产量增加的可能性。相比之下,一些对人类骨骼肌和矛盾的数据是可用的。一些作者报告没有变化在猫活动在男性衰老(116年]。没有观察到猫差异活动与在所有条件老化测试:男人和女人之间,肌肉之间不同的纤维成分、氧化和糖酵解的肌肉(75年),而其他的研究描述显著增加(76年六世[]或减少猫活动32]。然而,这些互相矛盾的数据可能是由于猫的动力学活动期间老化:男性,和老鼠一样,书中描述了一个两阶段的趋势:一个初始下降岁成年动物,后跟一个显著增强动物(114年,122年]。
在人类骨骼肌,GPx衰老期间不会改变,无论是在糖酵解或氧化肌肉(123年]。在年轻的老鼠,骨骼肌纤维与更大的氧化能力(如比目鱼肌)有较高的谷胱甘肽(减少谷胱甘肽),GPx解毒过氧化氢,衬底和总谷胱甘肽含量较低的比氧化潜力。此外,一项研究报告,GPx活性高氧化肌肉,从而导致更少的脆弱性和更多的阻力运动诱发氧化应激,而适度水平的谷胱甘肽和GPx深或浅六世肌肉运动的压力下与更大的脂质过氧化作用有关16]。也许,谷胱甘肽和GSSG(氧化谷胱甘肽)肌肉水平,以及谷胱甘肽(GSSG比率,与不同的肌肉功能密切相关。此外,由于一些数据显示,在I型纤维糖酵解和氧化肌肉老化的谷胱甘肽和GSSG水平保持不变(75年),建议在衰老没有改变膜的谷胱甘肽运输和有fiber-specific适应的骨骼肌谷胱甘肽系统123年]。
5.6。营养对肌肉氧化损伤的作用
的有利影响营养预防氧化应激的主要归因于抗氧化剂的存在包含蔬菜:类胡萝卜素,植物多酚、生育酚、抗坏血酸盐、植酸和硒(2]。最近的流行病学研究表明,类胡萝卜素或carotenoid-rich食物是预防肌肉力量下降和步行残疾老年成年人。报告上面,类胡萝卜素对氧化应激的保护猝灭单线态氧、清除自由基和抑制脂质过氧化反应(109年]。文献提供的证据可能补充抗氧化剂对骨骼肌衰老的影响(124年- - - - - -126年]。岁对一个动物模型,它已经表明,补充维生素E和C,以及多酚类物质和类胡萝卜素10个月导致显著增加肌肉细胞中谷胱甘肽系统的活动(125年];另一项研究表明,混合与芦丁补充,维生素E,维生素A,锌和硒还原能力刺激蛋白质合成后亮氨酸管理(124年];一些作者表明,补充维生素C和E减毒的增加氧化应激的标记(H2O2、MDA和8-OHdG)为了应对慢性重复性肌肉负荷,改善工作输出的岁的肌肉(125年]。,上述研究表明,饮食补充抗氧化剂可能增加抗氧化防御系统的组合,降低肌肉氧化损伤,改善肌肉蛋白质的平衡在衰老(2]。但如果,总的来说,结果始终报告重大改进的抗氧化生物标记物经过一段时间的具体补充,不同,补充抗氧化剂对肌肉性能的影响仍然很大程度上有争议。事实上有必要强调,目前没有试验验证补充抗氧化剂对sarcopenia的影响(就像被一个国际组织提供的一些共识定义的专家)。有趣的是,最近的一次声明中社会sarcopenia、恶病质、消耗性疾病甚至没有提到补充抗氧化剂作为可能的工具来管理sarcopenia在老年人127年]。另一方面,为了解释这些有争议的结果,我们必须考虑,生物标志物浓度不会自动的修改变化的临床参数。这是更有可能的是,亚临床效果更明智的表现比临床变化明显。
6。结论
在机体老化,生产活性氧增加线粒体的功能恶化的结果。有强有力的证据表明,自由基生成增加一些与年龄相关的发病机制可能潜在的原因。然而,很少有研究能确切衡量aging-induced人类骨骼肌自由基。有人建议,与年龄相关的氧化应激可能是降低酶抗氧化能力的函数,但这并不证明人类骨骼肌。
生产的增加自由基与衰老过程中起着重要作用针对人类骨骼肌的适应性反应。包括抗氧化剂清洗系统和自适应机制似乎性,纤维,和阳性。此外,介绍了膳食抗氧化剂的数量可能会进一步发挥具体和重要的角色,即使在人类身上试验需要明确建立抗氧化剂之间的假设关系和sarcopenia [16]。