Irisin在网球运动中的调节作用及机制探讨

摘要：网球作为一项高强度的有氧运动，能够显著提高心率和肌肉活动。Irisin是一种由骨骼肌分泌的激素，可调节脂肪代谢和胰岛素敏感性等具有多种生物学功能。本文重点阐述了Irisin的结构及其在白色脂肪棕色化、骨代谢中的作用机制，为代谢性疾病的干预提供了新思路。

关键词：Irisin；代谢性疾病；运动

网球运动与Irisin之间的关系已成为近年来运动生理学研究的热点。Irisin是一种由骨骼肌分泌的激素，通常在运动过程中通过肌肉收缩促进其释放，已被证实在脂肪代谢、体重控制和代谢健康等方面具有重要作用。网球作为一项高强度的有氧运动，能够显著提高心率和肌肉活动，促使Irisin的分泌增加。研究表明，网球运动不仅能提高Irisin水平，还能促进脂肪组织的转化为棕色脂肪，从而增强脂肪燃烧和能量消耗。此外，网球训练对Irisin的作用也与运动强度、频率以及训练时间密切相关。随着对Irisin作用机制的进一步了解，网球作为一种具有全身性运动效果的运动方式，其对Irisin水平的调节作用可能在体重管理、代谢疾病预防及运动表现提升等方面具有重要的临床意义。基于此，本文旨在综述Irisin的结构及其在白色脂肪棕色化、骨代谢等代谢性疾病中的调节作用，为未来的研究提供新的思路和理论支持。

1.Irisin的结构特征及生物学功能

FNDC5由信号肽、纤维连接蛋白III结构域和C端结构域组成。研究证实Irisin是一种由骨骼肌在运动过程中分泌的肌肉因子，是细胞膜蛋白FNDC5的一部分，以同源二聚体的形式存在，其与FNIII结构域同源，它由一个N端结构域（氨基酸残基30-123）和一个C端尾部（氨基酸残基124-140）组成[1]。以往研究证实Irisin在调节代谢和能量平衡方面起着重要作用，尤其在促进脂肪组织的褐变（将白色脂肪细胞转变为具有较高产热能力的脂肪细胞）方面具有显著效果。这一过程有助于提高能量消耗，从而改善肥胖和代谢疾病的状态。Irisin还具有抗炎作用，能够减轻慢性低度炎症，这对防治肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病至关重要。此外，Irisin被发现对神经系统具有保护作用，通过增加脑源性神经营养因子（BDNF）等信号通路，可能对认知功能和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）产生积极影响。在抗氧化方面，Irisin有助于减轻由自由基引起的氧化应激，缓解心血管疾病等相关病理。更进一步，Irisin还被认为能够改善骨骼健康，促进骨骼成骨作用，因此对抗骨质疏松等骨骼疾病有潜在的疗效。总的来说，Irisin不仅是运动引发的代谢变化的关键分子，也是多种生理过程的调节因子，包括脂肪代谢、炎症反应、神经保护及骨骼健康等，显示出其作为治疗肥胖、糖尿病等代谢性疾病的潜力。

2.FNDC5/Irisin在白色脂肪棕色化中的作用

FNDC5/Irisin通过多种细胞内信号通路发挥其生物学功能。白色脂肪组织中的棕色脂肪样变化可能在减少体重减脂中发挥重要作用。最近的研究发现，急性和慢性运动可以诱导WAT中棕色脂肪样表型的形成。运动还可以激活骨骼肌中过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1-α（PGC-1α）基因。PGC-1α是一个共转录调控因子，能够促进多个转录因子调控复杂的基因网络，它与组织线粒体含量的调控以及导致棕色脂肪组织（BAT）形成的程序有关。在体外实验中，将白色脂肪细胞暴露于Irisin后，大鼠骨骼肌过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPAR-α）的增加，从而促使去偶联蛋白1（UCP1）mRNA的增加[2]。此外，也有研究发现，Irisin通过p38和ERK通路诱导白色脂肪组织（WAT）的褐化。研究表明，无论在体内还是体外，重组Irisin处理均能提高p38和ERK的磷酸化水平，进而上调UCP1的表达水平[2]。通过p38 MAPK和ERK1/2信号通路，Irisin不仅负责WAT的褐化，还能诱导神经细胞分化、成骨细胞增殖、肌肉对葡萄糖的摄取，并减少胰岛素抵抗。研究证实，白色脂肪的棕色化不仅有助于减少脂肪储存，还能改善糖代谢、减少胰岛素抵抗，从而有助于防治肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病[3]。因此，Irisin被认为在未来的代谢性疾病的治疗中具有重要价值。

3.Irisin在骨代谢中的作用

随着年龄的增长，骨质流失会增加骨折的易感性，降低生活质量和运动能力，并缩短寿命。一项对小鼠的研究表明，Irisin直接作用于骨组织，重组Irisin治疗可增加皮质骨矿物质密度，改善骨几何形态和骨强度[4]。在骨髓中，Irisin能更有效地促进间充质干细胞向成熟成骨细胞的分化。Irisin治疗能够提高血浆硬骨蛋白的水平，并且在骨细胞培养中，硬骨蛋白的mRNA表达水平也呈剂量依赖性上升。这些结果表明，Irisin可以在体外保护骨细胞免受凋亡，并在体内诱导硬骨蛋白的表达[5]。体外实验表明，Irisin能够促进成骨细胞的增殖，并上调一系列与成骨相关的转录因子和分化标志物的表达，包括osterix/sp7、Runt相关转录因子2（Runx2）、碱性磷酸酶（ALP）、Ⅰ型胶原α1、骨桥蛋白（osteopontin）和骨钙素（osteocalcin）等[7]。此外，Irisin还能够增强培养成骨细胞中的钙沉积和碱性磷酸酶的活性，进一步支持其在成骨过程中的作用。机制研究表明，Irisin通过激活ERK和p38 MAPK信号通路来发挥其促骨生成效应。使用特定的信号通路抑制剂可显著减弱Irisin对碱性磷酸酶活性及Runx2表达的上调作用，提示Irisin通过直接作用于成骨细胞，激活P38/ERK MAPK信号通路，从而促进其分化和增殖[6]。这一结果与Colaianni等人的研究发现相一致，后者表明Irisin通过ERK信号通路促进骨髓间充质干细胞的成骨分化[8]。除了在成骨方面的作用，Irisin还表现出对抗性激素的功能，能够直接作用于破骨细胞前体，增强其分化并促进骨吸收[7]。通过RNA测序分析，研究发现Irisin能够调控多种差异基因的表达，其中包括上调破骨细胞分化及其吸收功能的标志物。进一步的研究表明，在骨折愈合过程中，Irisin的血液浓度显著升高，这可能是由于Irisin受体在骨骼组织中的存在，从而影响骨折愈合的进程[8]。另外，某项研究还发现，与正常女性运动员和非运动员相比，女性运动员的Irisin水平较低[9]。此外，在所有运动员中，Irisin浓度与体积骨密度之间存在正相关。综上可得，研究者们认为Irisin是骨骼代谢中一种新的关键参与者，它正在成为治疗骨骼疾病的潜在治疗剂。

4.Irisin在其他疾病中的作用

以往研究证实，Irisin是一种多功能蛋白，并具有有益的健康效应。近年来的研究表明，AMPK和PI3K/AKT信号通路在Irisin介导的增殖、抗炎和抗转移等生物学效应中发挥了重要作用。有研究报告指出，Irisin能够通过激活STAT3信号通路促进H19-7细胞的增殖，而非通过AMPK和/或ERK通路，暗示Irisin可能通过STAT3通路部分实现其神经保护作用[10]。此外，Irisin处理能够激活AMPK通路并下调mTOR通路，进而抑制胰腺癌细胞的增殖，并抑制其上皮-间充质转化（EMT）。在肺癌的研究中，Irisin也通过PI3K/AKT通路发挥重要作用。一项研究表明，Irisin通过PI3K/AKT信号通路显著减少EMT标志物的表达，并抑制Snail的表达，从而抑制肺癌细胞的侵袭、迁移及增殖[11]。此外，Irisin还被发现能够刺激cAMP/PKA/CREB通路，从而调节神经可塑性，防止记忆损伤。研究还表明，Irisin通过激活Wnt表达并抑制转录因子的作用来抑制脂肪生成。

5.FNDC5/Irisin与网球运动

网球作为一项高强度的全身性运动，能够显著刺激肌肉活动，因此被认为是一种有效促进FNDC5/Irisin分泌的运动方式。FNDC5/Irisin近些年来也受到了广泛关注，尤其是在脂肪代谢和能量平衡的调节中发挥着重要作用。有研究发现小鼠通过有氧运动训练后，其骨骼肌中FNDC5的表达量显著上升，血液中Irisin水平也明显增加。也有研究发现，运动通过上调FNDC5的表达，能够促进Irisin的释放，Irisin能激活白色脂肪细胞中的UCP1基因，促进脂肪的褐色化，进而增加热量消耗。人体临床实验也证实了Irisin在运动中的作用。健康志愿者进行了4周的有氧运动训练，结果显示，Irisin的血液浓度显著上升，同时参与者的体脂率明显下降[12]。此外，这项研究还表明，Irisin的增加与改善胰岛素敏感性及血糖水平的调节也密切相关，这提示Irisin可能在运动调节脂肪代谢方面有积极影响。除此之外，运动诱导的Irisin抗炎作用也得到了证实。一项研究发现，irisin能够降低与代谢综合症相关的炎症标志物，如TNF-α和C反应蛋白（CRP）的水平。另有研究发现，Irisin还可能对骨骼和神经系统产生积极影响。研究表明，Irisin能够通过刺激神经生长因子的表达，促进神经元的生长和修复。在运动后，Irisin的浓度上升可能对神经系统提供保护作用，有助于改善认知功能并预防与年龄相关的神经退行性疾病[13]。此外，有研究指出，Irisin通过与骨代谢的关系，可能在骨骼健康中起到一定的作用，促进骨形成和减少骨质流失。运动能够通过增加FNDC5的表达，促进Irisin的分泌，从而改善体重控制、增强代谢、促进脂肪燃烧，并具有抗炎、保护神经等多重效应。这些发现不仅为运动干预提供了新的理论依据，也为代谢疾病的预防和治疗开辟了新的研究方向。

6.结论

综上可得，未来关于网球运动与Irisin关系的研究应进一步探索该激素在不同运动强度、频率和时长下的变化规律，以及其在不同人群中的表现差异。例如，研究可以聚焦于网球运动对不同年龄段（如儿童、老年人）或不同健康状况（如肥胖、糖尿病患者）群体中Irisin水平的具体影响。此外，未来研究还应考虑Irisin在运动恢复中的作用，探讨网球运动后Irisin分泌如何促进肌肉修复和疲劳恢复，尤其是在高强度训练后的反应。研究还应探索Irisin对运动适应性的长期效应，以及它如何影响网球运动员的训练效果和比赛表现。这可能为运动医学、体重管理及代谢疾病的干预提供新的理论依据和实践策略。

文章来源：《网球天地》https://www.zzqklm.com/w/qt/31013.html