信号转导通路的健康工程

来源 :2015年中国生物医学工程联合学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:smallfishyl
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  信号转导通路通常是信号特异的,但在健康工程学中截然不同.根据无标度网络,机体的整体活动和内部功能分为必需、关键非必需和普通非必需三类.健康机体的必需和关键非必需活动/功能都由被称为功能内稳态(function-specific homeostasis,FSH)的负反馈机制维持.FSH 维持的功能/活动称为正则功能/习惯性行为.没有FSH 维持的功能/行为称为失调功能/目的性行为.FSH 的品质称为正则功能/习惯性行为的功适能.FSH 不但抵抗外界干扰,而且抑制相关细胞内其它信号转导通路的激活,维持正则功能/习惯性行为特异的信号转导通路(normal function/habitual action-specific signal transduction pathways,NSPs/HSPs)的充分激活.维持同一正则功能/习惯性行为的NSP/HSP 不止一套,彼此称为冗余通路.同时激活的冗余通路越多,每一条冗余通路激活程度越高,所维持的正则功能/习惯性行为的功适能越高.现有机体行为研究虽然深入到细胞分子层次,但根据定量差异可以鉴别出NSP/HSP.定量差异定义为两个平均值比值的常用对数除以0.618 的常用对数的商值的绝对值.小于0.47/0.80、大于等于0.47/0.80 但小于0.80/1.27、大于等于0.80/1.27 分别定义为机体器官层次/细胞分子层次没有显著性定量差异、显著性定量差异和非常显著性定量差异.对于习惯性耐力运动,骨骼肌的HSP 为过氧化物酶体增殖物激活受体γ 共激活因子1α(peroxisome proliferator activated receptor-γ coactivator-1α,PGC-1α)及其下游核呼吸因子1(nuclear repiratory factor 1,NRF-1)和线粒体转录因子(mitochondrial transcription factor A,TFAM),导致线粒体增多.对于习惯性力量运动,骨骼肌的HSP 为胰岛素类生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)及其下游雷帕霉素的哺乳动物靶点(the mammalian target of rapamycin,mTOR),导致肌肉增多.我们的研究发现,增龄大鼠的习惯性耐力运动充分激活了PGC-1α通路,但在每次运动前进行弱激光预照射的大鼠骨骼肌可以同时激活IGF-1 通路,而且存在两条通路的协同作用,导致大鼠骨骼肌质量的显著性增加.根据文献研究发现,只有缺氧通路和常氧通路同时充分激活才能提高运动成绩;无氧运动可以借助有氧运动提高运动成绩;运动员可以借助兼项提高运动成绩;项群理论的细胞基础可能就是HSP.只有每日严格重复的行为可以形成HSP 维持的习惯性行为,少数HSP 的充分激活不但维持最经济的最佳行为,而且内部系统之间没有无意义的相互影响.目的性行为导致海量信号转导通路的激活,不但行为失调,而且内部系统之间大量无意义的相互影响,增加罹患各种疾病的风险,造成各项资源的极大浪费.
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