Irisin在运动改善动脉粥样硬化中的作用及分子机制
背景:动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)是心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)的重要病理基础,作为一种慢性、多因素的炎症性疾病,具有高发病率和高死亡率,严重威胁人类健康。鸢尾素(Irisin)是一种由骨骼肌分泌的肌细胞因子,在运动的刺激下由Ⅲ型纤连蛋白域蛋白5(FNDC5)裂解而来,对改善心血管疾病有着积极的作用。运动作为一种经济、安全的非药物干预手段,通过刺激骨骼肌生成Irisin,在改善内皮功能、调节脂质代谢、抑制炎症反应和氧化应激等方面发挥积极的作用,从而可以有效缓解AS发生发展的进程。然而,目前关于Irisin在运动防治AS中的潜在分子机制尚不明晰。目的:以Irisin和AS的关系为切入点,研究Irisin在AS病程发展过程中的具体作用,以及不同的运动方式对Irisin产生的影响,深入分析靶向Irisin的运动治疗策略在防治AS中的潜在作用机制,旨在为运动防治AS提供新的理论依据。方法:以"动脉粥样硬化,心血管疾病,鸢尾素,炎症反应,内皮细胞功能障碍,脂质代谢,氧化应激,运动"等为中文检索词;以"atherosclerosis,cardiovascular disease, Irisin, FNDC5, inflammatory response, endothelial cell dysfunction, lipid metabolism, oxidative stress, exercise"等为英文检索词,分别检索中国知网、万方数据库、PubMed和Web of Science数据库,搜寻各数据库建库至2024年6月发表的所有研究文献,根据纳排标准共获得核心相关文献96篇。结果:(1)炎症、脂质代谢紊乱、内皮细胞功能障碍和氧化应激是AS发生发展的主要致病因素,这些因素相互作用,共同促进了AS的病理进程;(2)Irisin水平与AS的严重程度呈负相关, Irisin可以通过抑制炎症反应和氧化应激,促进细胞增殖,直接调节内皮功能,从而延缓AS的发生发展;(3)在运动的刺激下,过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1(PGC-1α)的表达上调,刺激FNDC5的蛋白表达增加,并在肌肉细胞中被特定的蛋白水解酶裂解,形成Irisin;(4)不同强度、持续时间和频率的运动,包括有氧运动、抗阻运动和高强度间歇训练均可以提高血清Irisin水平。结论:(1)运动通过调节Irisin水平能够改善血管内皮功能。血管内皮细胞功能障碍是AS的重要致病基础,其中氧化应激和内皮细胞凋亡的增加是主要的潜在机制。内皮发挥正常功能依赖于一氧化氮(NO),NO由内皮一氧化氮合酶(eNOS)生成,具有抑制血管平滑肌增殖、血小板聚集及血管炎症等多种抗AS的特性。运动通过诱导Irisin的分泌,能够激活AMPK/PI3K/AKT/eNOS信号通路,促进内皮细胞NO的生成,抑制氧化应激和凋亡、促进内皮细胞增殖,从而缓解血管内皮功能障碍,在AS的控制和防治过程中起到了关键作用;(2)运动通过调节Irisin水平能够抑制炎症反应。炎症在AS的发生发展过程中起关键作用,是心血管疾病的早期病理基础,在内皮功能障碍、斑块破裂以及血栓形成等各个阶段都发挥着关键作用。在运动过程中,肌肉因子Irisin通过骨骼肌释放,在肝脏、骨骼、白色脂肪组织以及免疫系统细胞等中诱导积极的生理和代谢作用,能够降低AS斑块中促炎细胞因子的表达、抑制炎症信号通路的激活并促进抗炎细胞因子的产生,从而抑制炎症反应,对AS的预防和治疗具有显著的促进效果;(3)运动通过调节Irisin水平能够调节脂质代谢。脂质代谢紊乱在AS的发生发展过程中起着关键作用。血脂异常,特别是氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)的积聚,会诱导血管发生炎症反应,招募巨噬细胞吞噬脂质,形成泡沫细胞,这是AS发展的重要环节。运动通过促进Irisin的表达与释放,能够诱导白色脂肪组织褐变,调节葡萄糖和脂质稳态,并激活AMPK信号通路,降低总胆固醇(TC)、总甘油三酰(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)以及ox-LDL水平,提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,从而改善脂质代谢紊乱,在AS的防治领域扮演了重要的角色;(4)运动通过调节Irisin水平能够抑制氧化应激。氧化应激是指体内氧化剂和抗氧化剂之间的平衡失调,在AS的发病过程中扮演着重要的角色。当活性氧(ROS)过量生成时会导致氧化应激。Irisin有助于维持器官和组织中的氧化平衡,运动诱导Irisin分泌,能够减少氧化应激信号分子的表达,激活抗氧化信号通路并减少ROS的积累,从而抑制氧化应激,从而在预防和治疗AS等心血管疾病中发挥重要作用。综上所述,Irisin作为一种由运动诱导分泌的肌细胞因子,在运动改善AS的过程中扮演了关键角色。规律的运动通过刺激肌肉进行收缩,引起PGC-1α表达增加,刺激FNDC5蛋白的合成和分泌,最终生成Irisin。而Irisin能够通过多种分子机制恢复内皮细胞功能、改善血脂异常、促进抗炎、抑制氧化应激,进而预防和改善AS的发生发展,降低心血管疾病发生的风险。