范錦勤，杜亞，翁錫全

(1．韶關(guān)學(xué)院體育學(xué)院，廣東韶關(guān) 512005;2．廣州體育學(xué)院，廣東廣州 510500)

2010年全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)、2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)［1－2］顯示我國(guó)已進(jìn)入了老年化社會(huì)，且老年人口的增長(zhǎng)速度驚人。機(jī)體在增齡性衰老時(shí)容易發(fā)生“骨骼肌減少癥”(Sarcopenia)，其將嚴(yán)重影響老年人的生活質(zhì)量。Sarcopenia是在1988年由Rosenberg在學(xué)術(shù)會(huì)議上首次提出的，指隨著年齡增加，骨骼肌質(zhì)量、力量及功能逐漸下降的現(xiàn)象。典型的Sarcopenia表現(xiàn)為肌肉橫截面積及體積下降，肌纖維類型比例發(fā)生變化，骨骼肌產(chǎn)生力量的能力下降［3］。Sarcopenia的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜過程，但現(xiàn)被認(rèn)為其主要與骨骼肌質(zhì)量控制失衡相關(guān)，包括蛋白質(zhì)質(zhì)量控制和肌纖維數(shù)目控制兩方面［4－6］。有研究［7－8］顯示長(zhǎng)期抗阻訓(xùn)練可保持骨骼肌功能，減少Sarcopenia發(fā)生。還有研究者［9－12］認(rèn)為年齡造成腺苷酸活化蛋白激酶(AMP－activated proteinkinase，AMPK)活性升高可能是抑制骨骼肌蛋白質(zhì)合成的原因。本研究擬觀察8周不同負(fù)重強(qiáng)度的抗阻訓(xùn)練對(duì)自然衰老大鼠股四頭肌蛋白質(zhì)總量和AMPK的影響，探討負(fù)重強(qiáng)度和骨骼肌蛋白質(zhì)之間的關(guān)系，明確AMPK活性對(duì)老年大鼠骨骼肌的影響。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物分組與運(yùn)動(dòng)方案

于廣東生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心購(gòu)買健康雄性SD大鼠40只，11月齡，體重(776.9±50)g。分籠飼養(yǎng)至18月齡，每籠3只，自由飲水，適量飲食(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物常規(guī)飼料喂養(yǎng))，室溫23±2℃，濕度40% －60%，自然晝夜節(jié)律變化光照，保持通風(fēng)。每天記錄大鼠攝食飲水情況，每周記錄大鼠體重。

參考翁錫全等［11］的跑臺(tái)抗阻訓(xùn)練模型，將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分為安靜組AQ(n=8)，0%最大負(fù)重訓(xùn)練組AC(n=8)，30%最大負(fù)重訓(xùn)練組ASE(n=8)，50%最大負(fù)重訓(xùn)練組AME(n=8)和70%最大負(fù)重訓(xùn)練組ALE(n=8)。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)獲取各鼠的最大負(fù)重量(判斷標(biāo)準(zhǔn):在大鼠尾部施加負(fù)荷直至大鼠在驅(qū)趕下持續(xù)前行時(shí)間不超過5秒)，運(yùn)動(dòng)方式為尾部負(fù)重爬跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，坡度 35°，跑速 15m/min，每次跑 15s，間歇休息 30s，循環(huán) 4次后休息3min，此為1組，跑3組為1個(gè)循環(huán)，每天運(yùn)動(dòng)2個(gè)循環(huán)，循環(huán)間歇為10min。適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)1周，正式運(yùn)動(dòng)從13:30開始，隔天1次，共8周。至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，AC組和ASE組大鼠均余7只，其余各組大鼠數(shù)量保持不變。

1.2 取材與樣品制備

最后一次訓(xùn)練結(jié)束，所有大鼠禁食12h后稱體重，使用10%水合氯醛(0.3g/kg．wt)腹腔注射麻醉，解剖大鼠取出股四頭肌組織，用冷生理鹽水漂洗去血液，濾紙吸干，錫箔紙包裹后即置于液氮中速凍，隨后于－70℃冰箱保存。

從－70℃冰箱取出大鼠股四頭肌樣本，用電子天平稱取1g肌肉組織，置于冰浴小燒杯用眼科剪剪碎，按1:9比例加入生理鹽水，在0－4℃冰盒中用切割式勻漿器勻漿，制備成10%勻漿液，4℃下以2000prm離心10分鐘，取上清液用于股四頭肌組織指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法

大鼠股四頭肌總蛋白含量測(cè)定使用考馬斯亮藍(lán)蛋白測(cè)定法，儀器為S22PC分光光度計(jì);股四頭肌AMPK含量測(cè)定使用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)，試劑盒購(gòu)自南京建成生物工程研究所，儀器為RT－2100型多功能酶標(biāo)儀。測(cè)試過程嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和試劑盒說明書進(jìn)行，由專人操作完成。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS15.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差±S)表示。顯著性差異采用one－way ANOVA檢驗(yàn)T檢驗(yàn)和，顯著性水平為P＜0.05，極顯著性水平為 P＜0.01。

2 結(jié)果

2.1 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠體重的影響

表1 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠體重變化±S，g)

表1 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠體重變化±S，g)

注:與 AQ組相比，*P＜0.05，＊＊ P＜0.01;與 AC 組相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

AQ(n=8)AC(n=7)ASE(n=7)AME(n=8)ALE(n=8)訓(xùn)練前訓(xùn)練第3周末訓(xùn)練第6周末訓(xùn)練第8周末784.25±35.32 771.25±68.74 776.37±67.62 770.77±78.19 785.25±60.07 775.50±74.12 772.57±71.79 760.29±64.67 752.00±93.50 750.37±31.16 726.50±22.93 710.71±22.51 777.75±71.87 773.56±75.63 758.25±76.09 734.63±79.70 776.77±78.19 693.37±57.54*#676.75±62.70＊＊#658.50±33.34＊＊##

由表1可看出，與訓(xùn)練前相比，各組大鼠的體重在訓(xùn)練第8周末均出現(xiàn)了下降，提示隨著年齡的增加，大鼠體重出現(xiàn)了一定程度的下降。不同負(fù)重的抗阻訓(xùn)練對(duì)體重的影響也較為明顯，四組進(jìn)行抗阻訓(xùn)練的大鼠在訓(xùn)練后的體重均較訓(xùn)練前下降，且體重的減少量隨著負(fù)重重量的增加而增加。

與安靜組(AQ)相比，各抗阻訓(xùn)練組大鼠體重下降更為明顯，其中70%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(ALE)的體重在訓(xùn)練第3周末即出現(xiàn)了顯著性差異(P＜0.05)，至訓(xùn)練第6周末其體重變化的差異更顯著(P＜0.01)，其差異顯著性保持至訓(xùn)練第8周末(P＜0.01)。與0%負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(AC)相比，其余各負(fù)重抗阻訓(xùn)練組的體重下降與負(fù)重重量有關(guān)。負(fù)重重量越大，其體重減少越明顯，其中70%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(ALE)的體重在訓(xùn)練第3周末即出現(xiàn)了顯著性差異(P＜0.05)，其差異顯著性保持至訓(xùn)練第6周末(P＜0.05)，至訓(xùn)練第8周末時(shí)，其體重變化的差異更具顯著性(P＜0.01)。

2.2 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠攝食量的影響

從表2可知，各組大鼠攝食量在8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練前后并沒有明顯變化，但隨著抗阻訓(xùn)練負(fù)重量的增加，大鼠攝食量稍有下降。

從表3可知，各組大鼠飲水量在8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練前后并沒有明顯變化，但隨著抗阻訓(xùn)練負(fù)重量的增加，大鼠飲水量稍有增加。

表2 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠攝食量的變化(±S，g)

表2 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠攝食量的變化(±S，g)

注:與 AQ 組相比，*P＜0.05，＊＊ P＜0.01;與 AC組相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

AQ(n=8)AC(n=7)ASE(n=7)AME(n=8)ALE(n=8)訓(xùn)練前訓(xùn)練第3周末訓(xùn)練第6周末訓(xùn)練第8周末240.00±0.00 240.00±0.00 240.00±0.00 240.00±0.00 240.00±0.00 240.00±0.00 240.00±0.00 237.76±6.33 240.00±0.00 240.00±0.00 239.70±1.20 239.65±1.94 240.00±0.00 236.13±2.68 239.80±1.30 237.33±6.28 240.00±0.00 235.05±4.33 239.10±2.10 237.61±4.66

2.3 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠飲水量的影響

表3 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠飲水量的變化±S，ml)

表3 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練過程中老年大鼠飲水量的變化±S，ml)

注:與 AQ 組相比，*P＜0.05，＊＊ P＜0.01;與 AC組相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

AQ(n=8)AC(n=7)ASE(n=7)AME(n=8)ALE(n=8)訓(xùn)練前訓(xùn)練第3周末訓(xùn)練第6周末訓(xùn)練第8周末360.71±20.56 377.92±10.14 438.65±16.97 412.60±12.56 435.70±26.46 314.33±15.86 339.36±7.09 348.20±12.55 383.56±16.93 370.05±20.06 386.45±13.82 388.43±12.06 382.91±26.64 364.37±14.40 407.17±11.55 399.89±11.78 377.14±27.06 380.06±21.26 403.64±11.43 393.07±12.85

2.4 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌總蛋白質(zhì)含量的影響

表4 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌總蛋白質(zhì)含量的影響(±S，g/L)

表4 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌總蛋白質(zhì)含量的影響(±S，g/L)

注:與 AQ 組相比，*P＜0.05，＊＊ P＜0.01;與 AC組相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

AQ(n=8)AC(n=7)ASE(n=7)AME(n=8)ALE(n=8)0.61±0.07總蛋白質(zhì)定量 0.56±0.02 0.61±0.07 0.98±0.39*# 0.80±0.33*

由表4可知，8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練后，與安靜組(AQ)相比，各負(fù)重運(yùn)動(dòng)組大鼠的股四頭肌總蛋白質(zhì)含量均有增多，其中30%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ASE)和50%最大負(fù)重訓(xùn)練組(AME)的總蛋白質(zhì)含量增多具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.05)。與0%最大負(fù)重訓(xùn)練組(AC)相比，30%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ASE)的股四頭肌總蛋白質(zhì)含量升高具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，50%最大負(fù)重組(AME)的總蛋白質(zhì)含量稍有升高，70%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ALE)的總蛋白質(zhì)含量與AC組持平。

2.5 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌AMPK含量的影響

由表5可知，與安靜組(AQ)相比，經(jīng)過8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練，各訓(xùn)練組大鼠的股四頭肌AMPK含量均出現(xiàn)了上升，其中30%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ASE)和50%最大負(fù)重訓(xùn)練組(AME)的AMPK含量增多具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.01)。與0%最大負(fù)重訓(xùn)練組(AC)相比，30%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ASE)和50%最大負(fù)重訓(xùn)練組(AME)的AMPK含量增多具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均＜0.01)，70%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ALE)的AMPK含量與AC組非常接近。

表5 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌AMPK含量的影響±S，ng/ml)

表5 8周不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌AMPK含量的影響±S，ng/ml)

注:與 AQ組相比，*P＜0.05，＊＊ P＜0.01;與 AC 組相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

AQ(n=8)AC(n=7)ASE(n=7)AME(n=8)ALE(n=8)144.23±13.50 AMPK含量 130.06±8.75 141.28±17.47178.25±21.68＊＊##185.42±13.70＊＊##

3 討論

3.1 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠體重、攝食量和飲水量的影響

流行病學(xué)調(diào)查顯示，近13%的60歲以上老人受Sacopenia的影響，在80歲以上老人中則高達(dá)50%［13］。從表1可知，隨著增齡的發(fā)展，老年大鼠的體重出現(xiàn)一定程度的下降，結(jié)合表2、表3的數(shù)據(jù)分析，在整個(gè)負(fù)重抗阻訓(xùn)練周期中，盡管大鼠的攝食量隨著負(fù)重強(qiáng)度增加而略有下降，飲水量略有上升，但整體變化不大，說明老年大鼠體重的下降與攝食飲水之間并沒有太大的關(guān)系，其體重下降極有可能是老年大鼠骨骼肌系統(tǒng)中蛋白質(zhì)合成減少而分解增加所致，而負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)骨骼肌萎縮則有一定的作用。有研究證實(shí)［14］，伴隨著機(jī)體衰老的發(fā)展，日?；顒?dòng)的機(jī)械刺激難以抵抗骨骼肌含量及功能的下降，但規(guī)律的抗阻訓(xùn)練能減緩該過程，成年人如果缺乏規(guī)律的抗阻練習(xí)，其50歲后的肌肉含量將以每年0.46kg的速度遞減，在80歲時(shí)，僅Ⅱ型肌纖維丟失量就超過了50%?？紤]70%最大負(fù)重訓(xùn)練組(ALE)的體重下降最為明顯，推測(cè)可能是70%的最大負(fù)重量超出了老年大鼠所能承受的范圍，加重了骨骼肌損傷有關(guān)。林文弢等［15］的研究也提出，低、中等負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)大鼠衰老過程腓腸肌凋亡調(diào)控基因的影響要好于大強(qiáng)度負(fù)重抗阻訓(xùn)練。

3.2 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌總蛋白質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)合成減少、分解增加導(dǎo)致蛋白質(zhì)大量丟失被認(rèn)為是Sarcopenia的重要機(jī)制［16］。王順利等［17］把老年人骨骼肌對(duì)較低濃度的氨基酸敏感性下降，蛋白質(zhì)合成速率減弱的現(xiàn)象稱作“蛋白質(zhì)合成抵抗(Protein Synthesis Resistance)”。而骨骼肌總蛋白含量可從總體上反映骨骼肌蛋白質(zhì)代謝的狀況，對(duì)于評(píng)價(jià)骨骼肌的功能具有十分重要的作用［18］。從表4可知，抗阻訓(xùn)練對(duì)提高股四頭肌總蛋白質(zhì)含量效果明顯，這種效果與不同負(fù)重重量間有密切的關(guān)聯(lián)，其中30%和50%的最大負(fù)重量對(duì)增加總蛋白質(zhì)的效果最好。這與林文弢等［15］的研究成果相一致，也提示合適的負(fù)重抗阻訓(xùn)練可減輕老年機(jī)體的蛋白質(zhì)合成抵抗現(xiàn)象，有助于骨骼肌保持一定的蛋白質(zhì)含量。正如Marzetti等［19］提出的，只有較大強(qiáng)度的力量訓(xùn)練才能增加骨骼肌蛋白合成，弱化衰老骨骼肌凋亡信號(hào)，從而阻止肌細(xì)胞大范圍地進(jìn)入凋亡程序而導(dǎo)致Sacopenia加劇，逆轉(zhuǎn)老年人骨骼肌質(zhì)量和力量下降。

3.3 不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練對(duì)老年大鼠股四頭肌AMPK含量的影響

AMPK可啟動(dòng)分解代謝途徑，如脂肪酸氧化和糖酵解，從而增加ATP的產(chǎn)生，同時(shí)也關(guān)閉合成代謝途徑，例如脂肪酸合成和蛋白質(zhì)合成，從而減少ATP的消耗［20］。骨骼肌中 AMP含量升高是促進(jìn)AMPK激活的主要因素。現(xiàn)有研究認(rèn)為AMPK活性增加，可減少骨骼肌蛋白質(zhì)合成或促進(jìn)其蛋白質(zhì)降解。馬延超等［21］發(fā)現(xiàn)，一次性大強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)后1－6 h，骨骼肌蛋白質(zhì)降解可能增強(qiáng)，其原因可能是 AMPK活化，促進(jìn)了 MAFbx mRNA、MuRF1 mRNA基因表達(dá)。Thomson等［9］用老年大鼠和成年大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行機(jī)械刺激促使大鼠肌肉肥大，觀察到隨著年齡增大，大鼠快肌肥大情況隨之下降而其中的AMPK活性反而增加;大鼠慢肌纖維隨著年齡增大，其肥大情況及其中的AMPK活性均沒有差異。其認(rèn)為年齡造成AMPK活性的升高可能是造成快肌肥大程度減弱的原因。Nakashima等［10］的研究也認(rèn)為AMPK活化刺激了C2C12肌管中肌纖維蛋白的降解。

分析本研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與安靜組(AQ)相比，不同負(fù)重抗阻訓(xùn)練后老年大鼠股四頭肌的AMPK含量均有上升，且不同的負(fù)重強(qiáng)度組別其AMPK含量不同，提示抗阻訓(xùn)練可以激活A(yù)MPK，這種激活與負(fù)重強(qiáng)度有一定的關(guān)系。而無論是與安靜組(AQ)比較，還是與0%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(AC)組比較，老年大鼠股四頭肌的AMPK含量在30%和50%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(ASE和AME)中均有顯著性升高(P＜0.01)，這與股四頭肌總蛋白質(zhì)含量水平相一致，提示著在本研究中，AMPK活性的增加并沒有引起相關(guān)骨骼肌蛋白質(zhì)的過多降解，考慮這可能是運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)合成及降解的調(diào)控表現(xiàn)出了一定的矛盾性。邱守濤等［22］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)既可通過哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的活性促進(jìn)蛋白合成，又可通過AMPK/Sirt1信號(hào)通路增強(qiáng)泛素－蛋白酶體系統(tǒng)及細(xì)胞自噬功能，并抑制mTOR活性促使蛋白降解。由于70%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(ALE)的股四頭肌AMPK含量與0%最大負(fù)重抗阻訓(xùn)練組(AC)組接近，其總蛋白質(zhì)含量也基本一致，考慮過大的負(fù)重強(qiáng)度并不利于蛋白質(zhì)的合成，也可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大導(dǎo)致自噬抑制有關(guān)。于亮等［23］指出能量消耗僅能在一定程度上調(diào)控自噬水平變化，最佳的自噬水平表達(dá)可能為低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié)論

隨著機(jī)體的增齡發(fā)展，骨骼肌可能出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象，引會(huì)機(jī)體體重下降，影響機(jī)體正常生理功能。8周不同負(fù)重量抗阻訓(xùn)練可有效抵抗骨骼肌由于衰老而引起的肌肉減少情況，提高老年大鼠股四頭肌總蛋白質(zhì)的含量，且30%和50%最大負(fù)重量抗阻訓(xùn)練的效果更為明顯。70%最大負(fù)重量的抗阻訓(xùn)練可能由于強(qiáng)度過大，加重了骨骼肌細(xì)胞損傷，不建議在老年機(jī)體中采用。本研究中老年大鼠股四頭肌的AMPK含量變化與相關(guān)肌肉的總蛋白質(zhì)含量一致，提示運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)合成及降解的調(diào)控表現(xiàn)出一定的矛盾性，具體機(jī)制尚需進(jìn)一步研究探討。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.2010年第六次全國(guó)人口普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)(第 1號(hào))［EB/OL］.2011－04－28，http://www.stats.gov.cn/tjsj/tjgb/rkpcgb/qgrkpcgb/201104/t20110428_30327.html

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.2014年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào) 2014年［EB/OL］.2015－02－26，http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201502/t20150226_685799.html

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