崔 釗

1 前言

細胞凋亡是指細胞受到某些因素刺激后，自主性的死亡過程，可以說細胞凋亡是細胞為適應變化自主結(jié)束生命的過程。通過細胞凋亡，能將一些無生理功能的細胞清理出去，獲得組織中細胞生成與細胞死亡的平衡。細胞凋亡是很正常的一種現(xiàn)象，也是機體的一種自我保護反應。這與細胞壞死是完全不同的，基本上對機體是有積極影響的。運動作為一種特殊刺激，經(jīng)一些研究證明：可能會損傷機體，造成細胞壞死或凋亡，加快機體的代謝，使機體發(fā)生缺血、缺氧現(xiàn)象，使ATP減少、自由基增多，Ca2+濃度、線粒體結(jié)構(gòu)及功能等發(fā)生變化，引起細胞凋亡現(xiàn)象。本文主要對運動與骨骼肌、心肌、肝細胞凋亡的影響等方面綜述最新的研究進展，以期從新的角度理解運動對人體機能的影響，同時為深入研究運動型疲勞的發(fā)生機制開辟新的途徑。

2 運動對骨骼肌細胞凋亡的影響

2.1 運動致使骨骼肌細胞凋亡

人們對骨骼肌的研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌好像對凋亡有頑固的抵抗，這是因為內(nèi)源性的caspase抑制劑FLIP和ARC在骨骼肌中比其他組織的表達水平都高[1]。同時Burgess等研究也表明骨骼肌胞液中凋亡蛋白酶激活蛋白缺乏，所以骨骼肌與其他組織相比很難引發(fā)細胞凋亡[2]。傳統(tǒng)觀念中人們也認為運動中發(fā)生肌肉損傷主要是炎癥與骨骼肌細胞壞死引起的，但近來的研究發(fā)現(xiàn)骨骼肌細胞凋亡在正常肌肉和病理肌肉中都會出現(xiàn)，尤其是長期大量運動會誘導骨骼肌細胞凋亡，這對研究骨骼肌運動性疲勞具有重要意義。2000年Biral的研究就證實了這一點，認為正常肌肉過度拉伸后，會丟失一些肌細胞膜蛋白，導致骨骼肌細胞凋亡[3]。

2.2 運動強度、運動量對骨骼肌細胞凋亡的影響

運動與骨骼肌細胞凋亡有關，一些學者從運動量、運動強度與骨骼肌細胞凋亡的關系進行了研究。周未艾等通過不同速度的跑臺訓練模型，得出訓練后大鼠股四頭肌會立即出現(xiàn)肌細胞凋亡，并且運動速度越快，細胞凋亡就越快[4]。鄭師陵等研究發(fā)現(xiàn)：大鼠骨骼肌凋亡在游泳運動后會明顯增多[5]。金其貫等在不同的負荷情況下讓大鼠進行游泳訓練，觀察大鼠比目魚肌組織結(jié)構(gòu)，再檢測骨骼肌細胞凋亡情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：適當運動訓練狀況下，大鼠骨骼肌細胞中bcl-2蛋白表達升高，長期、大負荷的訓練會使大鼠骨骼肌細胞中的bcl-2蛋白表達下降，力竭訓練則會出現(xiàn)Fas蛋白陽性表達，導致骨骼肌細胞的凋亡[6]，從而認為大負荷運動訓練加大了肌肉的生理符合，會削弱肌肉的恢復能力，使骨骼肌細胞凋亡，降低骨骼肌的工作能力。蔡保塔等認為運動訓練強度不大時，機體能夠通過自身調(diào)控來抵御細胞凋亡[7]。運動訓練中致使骨骼肌細胞凋亡是多次訓練影響的，細胞凋亡或相對穩(wěn)定說明肌肉組織在適應運動。對運動減少引發(fā)的骨骼肌細胞凋亡這一問題的研究還有待通過更多的實驗來說明。

2.3 運動對不同類型骨骼肌細胞凋亡影響

運動中，不同類型骨骼肌細胞凋亡表現(xiàn)不同。一些科學工作者也進行了研究，但結(jié)果存在不同。Libera等發(fā)現(xiàn)大鼠心力衰竭時，比目魚肌和脛骨前肌會出現(xiàn)細胞凋亡現(xiàn)象，但比目魚肌細胞凋亡數(shù)量少于脛骨前肌，似乎表明快肌纖維更易凋亡[8]。而周婕等研究發(fā)現(xiàn)，6只大鼠經(jīng)過一次中等強度力竭運動后，它們的比目魚肌都出現(xiàn)了散布的凋亡細胞核，但脛骨前肌則沒有。經(jīng)過大強度的力竭運動后，有兩只大鼠分別在脛骨前肌和比目魚肌檢測出凋亡的細胞核，似乎表明慢肌更易發(fā)生細胞凋亡[9]。同時周婕等發(fā)現(xiàn)大鼠經(jīng)過急性力竭運動后，其快慢肌線粒體的Ca2+濃度都上升了，中等強度力竭運動后比目魚肌線粒體Ca2+濃度增加最多，這一發(fā)現(xiàn)對研究線粒體Ca2+含量對骨骼肌細胞凋亡的影響有著重要意義。

綜上所述，目前可以認為運動對骨骼肌細胞凋亡的影響表現(xiàn)在：同樣的運動強度對不同群體造成的細胞凋亡結(jié)果不同，運動強度越大、運動速度越快，細胞凋亡就越快，隨著對運動的適應，凋亡減少；運動訓練中，運動強度增加，骨骼肌細胞凋亡數(shù)目增加；骨骼肌細胞凋亡在不同類型肌纖維中表現(xiàn)不同，研究結(jié)果存在一定的差異，很多研究者傾向認為慢肌纖維更易凋亡，但還需大量的實驗證實，有待進一步的深入研究，以期深入了解骨骼肌細胞凋亡的機制；細胞中線粒體Ca2+含量對骨骼肌細胞凋亡是否存在關系也是以后需要深入研究的問題。

3 運動對心肌細胞凋亡的影響

運動對心肌細胞凋亡的影響研究起步晚，主要是因為心肌細胞凋亡時間短、方法學限制、凋亡在心臟疾病中的作用未被重視等。近年來隨著分子生物學技術的豐富及分子心血管病學的研究進展，人們發(fā)現(xiàn)細胞凋亡在很多心血管系統(tǒng)的生理與病理變化中有所體現(xiàn)。目前，對心肌細胞的凋亡的研究已滲透到體育科學領域，成為運動科學研究的熱點問題之一。

3.1 有氧運動對心肌細胞凋亡的影響

現(xiàn)在關于有氧運動對大鼠心肌細胞凋亡的影響報道較多。沈志祥等認為運動會影響到心肌bax，bcl-2基因表達，適宜的運動能抑制心肌bax的表達，促進心肌bcl-2基因表達，優(yōu)化bcl-2/bax的比值，能抑制心肌細胞凋亡[10]。張鈞等研究發(fā)現(xiàn)長期中等強度的運動能使明顯增加大鼠心肌細胞中凋亡調(diào)控基因Bcl-2mRNA的表達，從而抑制心肌細胞凋亡[11]。胡亞哲等研究表明，有氧訓練能適度增加大鼠心肌細胞凋亡，過渡訓練能明顯升高心肌細胞凋亡，似乎表示運動強度越大心肌細胞凋亡越明顯[12]。上述研究說明，適宜的運動強度不會增加心肌細胞的凋亡，只是在運動過程中同樣會出現(xiàn)心臟缺血、缺氧現(xiàn)象，但不會對心臟造成損傷。

3.2 無氧運動對心肌細胞凋亡的影響

現(xiàn)在關于無氧運動對大鼠心肌細胞的研究引起了人們的關注，尤以過度訓練與心肌細胞凋亡的影響報道較多。金其貫等研究發(fā)現(xiàn)，過度訓練會降低大鼠心肌細胞中Bcl-2蛋白的表達，增加Fas蛋白的表達，而Fas蛋白能促進心肌細胞凋亡[13]。常蕓等就運動對心臟細胞凋亡的影響進行了研究，觀察大鼠在急性運動后二十四小時心室內(nèi)膜下心肌組織出現(xiàn)缺氧引發(fā)的變化[14]。研究發(fā)現(xiàn)，急性運動后，大鼠心肌會受到損傷，提示Bax與Bcl-2可能參與了運動性心肌細胞凋亡的調(diào)控過程。似乎可以這樣說，發(fā)生運動性心肌微損傷主要是因為細胞壞死和細胞凋亡引起的，并且與運動強度有著一定的關系。這提示心肌細胞凋亡可能會參與心臟實質(zhì)細胞的丟失，并在其中起著重要作用。

綜上所述，運動與心臟關系的研究是體育科學領域的重大課題，研究表明適度的運動不會損傷心臟，但持續(xù)大強度耐力訓練、急性力竭運動等過度訓練可能損傷心臟，存在不同程度的心肌細胞凋亡現(xiàn)象。這表明細胞凋亡與運動強度可能有著關系。運動與心肌細胞凋亡的調(diào)控基因、運動性心臟結(jié)構(gòu)與功能的發(fā)展、轉(zhuǎn)歸等需要進一步研究，對運動性損傷的預防有著重要的意義。

4 運動與肝細胞凋亡的影響

肝細胞凋亡大都是生理過程，屬于程序性死亡，是肝細胞調(diào)節(jié)自我的重要機制。肝細胞凋亡多發(fā)生在肝發(fā)育或肝細胞更新時，也可能與肝臟疾病有關系。近來年研究發(fā)現(xiàn)運動與肝細胞凋亡、損傷等有著一定的關系，但這方面的研究較少。

4.1 適量運動對肝細胞凋亡的影響

運動強度與體育鍛煉效果有著直接的關系，適宜的運動能引起機體生理機能的正常變化，從而改善體質(zhì)。適宜運動中機體受到刺激會出現(xiàn)細胞凋亡現(xiàn)象，這是機體通過清理損傷、不適應的肝細胞達到調(diào)節(jié)自身適應外界刺激的表現(xiàn)，使機體更新細胞，提高運動效果。大量的實驗證明，長期有氧運動后，機體會慢慢適應運動刺激，增強機體能力，這與抗氧化系統(tǒng)能力的增強有著密切的關系。Chang等研究也表明，長期的耐力運動能提高機體抗氧化能力，保護機體[15]。

4.2 不適量運動對肝細胞凋亡的影響

不適量運動訓練會增加機體自由基，削弱肝細胞的清除能力，降低機體抗氧化防御能力，引發(fā)肝細胞凋亡，甚至損傷機體。袁海平等研究表明，大鼠肝細胞凋亡數(shù)目會隨著運動強度的增加而增加，肝細胞凋亡的異常增加會打破肝細胞形態(tài)的平衡，需要深入研究[16]。目前已有研究表明細胞凋亡與肝細胞壞死關系密切。王熙梅等研究證明過渡訓練，大鼠肝臟內(nèi)自由基增多，會增加肝細胞損傷[17]。Kayatekin等研究表明，大鼠重復跑臺運動后，肝組織的血乳酸水平會急速上升，劇烈的間歇性疾跑運動會提高骨骼肌中的TBARS，致使機體損傷[18]。所以，隨著運動強度的增加，肝細胞凋亡數(shù)量增加，這可能是引發(fā)運動性肝損害和運動性疲勞的主要因素。

綜上所述，一定強度及持續(xù)時間的運動能誘發(fā)肝細胞凋亡，隨著運動強度的增加而明顯增加，并引起機體的疲勞與損傷。運動致使肝細胞凋亡，降低機體抗氧化能力，說明兩者存在一定的關系。因此提高運動中機體的抗氧化能力可能會成為抑制肝細胞凋亡的途徑。目前，運動與肝細胞凋亡的研究還存在起步階段，還需要大量的實驗進行深入研究。

5 運動科學領域細胞凋亡研究的前景展望

綜上所述，生理條件下的細胞凋亡是機體自身平衡的重要手段，與細胞增殖一起維持機體細胞群的穩(wěn)定。運動能引起人體肝細胞、心肌細胞、骨骼肌細胞等的凋亡，同時會損傷機體各組織，出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象。運動中細胞凋亡與過度疲勞關系密切。研究過度運動時細胞凋亡發(fā)生的機制，有助于從新的角度研究疲勞的發(fā)生機制，從而科學安排運動訓練計劃，對開辟新的運動恢復途徑有著積極作用。細胞凋亡是部分可逆的過程，能借助一些手段減少細胞凋亡，這為訓練學與營養(yǎng)學研究提供了新的方法，需要我們進一步探索。對細胞凋亡中基因調(diào)控的研究，有助于從新的角度認識運動狀態(tài)下組織細胞損傷后的變化，為過度訓練的預防與治療提供參考，從而從全新的角度認識運動性疾病的發(fā)展規(guī)律。運動與細胞凋亡關系的深入研究，可能會給臨床疾病治療帶來的新的方法，對人類健康有著重要的意義。

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