1 引言

骨骼肌的收縮和舒張是人體產(chǎn)生各種運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)其，機(jī)能在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的作用一直備受人們重視，而骨骼肌的收縮能力與肌纖維類(lèi)型有著密切的關(guān)系[1]。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)不同強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌纖維類(lèi)型的影響做了大量的研究。研究表明，小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練使骨骼肌Ⅰ型肌纖維百分比增多，Ⅱ型肌纖維百分比減少；中等強(qiáng)度和大強(qiáng)度訓(xùn)練使Ⅰ型肌纖維百分比減少，Ⅱ型肌纖維百分比增多。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)不同年齡大鼠骨骼肌纖維類(lèi)型轉(zhuǎn)化的研究還不多見(jiàn)，而本研究采用同等強(qiáng)度的訓(xùn)練對(duì)青年、中年和老年大鼠進(jìn)行訓(xùn)練，旨在探討同等強(qiáng)度訓(xùn)練對(duì)不同年齡大鼠比目魚(yú)肌肌纖維類(lèi)型的變化，從一個(gè)新的角度去觀察有氧訓(xùn)練對(duì)不同年齡大鼠骨骼肌肌纖維類(lèi)型的影響。

不同類(lèi)型的骨骼肌纖維從不同側(cè)面反映了肌纖維的不同特點(diǎn)，為學(xué)者們?nèi)媪私?、認(rèn)識(shí)骨骼肌肌纖維類(lèi)型的結(jié)構(gòu)與功能提供了重要的線索；另外，觀察不同類(lèi)型骨骼肌纖維在一些后天環(huán)境因素作用下的變化規(guī)律，也有助于我們從多方面探討骨骼肌肌纖維的結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)的機(jī)理。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)肌肉的功能產(chǎn)生巨大的影響，它直接影響著運(yùn)動(dòng)成績(jī)的提高與肌體的健康水平。骨骼肌的收縮能力與肌纖維類(lèi)型有密切關(guān)系，具有不同類(lèi)型肌球蛋白重鏈的肌纖維在收縮力量[2]。收縮速度和抗疲勞能力方面有明顯的差異。從基因角度、基因表達(dá)水平，研究骨骼肌肌纖維類(lèi)型的變化規(guī)律及機(jī)制，是當(dāng)前國(guó)際運(yùn)動(dòng)生理學(xué)界研究熱點(diǎn)。研究結(jié)果可以為科學(xué)的訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)健身提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組

健康3.0月齡，14月齡和22月齡雄性（Sprague-Dawley，SD）大鼠72只，（購(gòu)自長(zhǎng)沙市開(kāi)福區(qū)東創(chuàng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技服務(wù)部，證號(hào)：湘scxk2009-003），分為青年對(duì)照組（YC，n=12）、青年運(yùn)動(dòng)組（YE，n=12）、中年對(duì)照組（MC，n=12）、中年運(yùn)動(dòng)組（ME，n=12）、老年對(duì)照組（OC，n=12）和老年運(yùn)動(dòng)組（OE，n=12）。以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)動(dòng)物飼料飼養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)期間室溫保持20-23℃，相對(duì)濕度為45%-55%。大鼠自由飲水，并保持每天換飲水和加足飼料，堅(jiān)持1～2天換一次墊料，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均無(wú)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)史。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)動(dòng)物的處置符合中華人民共各國(guó)科學(xué)技術(shù)部2006年頒布的《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見(jiàn)》規(guī)定。

2.2 訓(xùn)練方案

采用PT動(dòng)物跑臺(tái)，0坡度，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物每天訓(xùn)練1次，每周運(yùn)動(dòng)6天。第一周訓(xùn)練強(qiáng)度為15m/min×15min，第二周訓(xùn)練強(qiáng)度為15m/min×20min，第三周訓(xùn)練強(qiáng)度為18m/min×25min，第四周訓(xùn)練強(qiáng)度為18m/min×30min，第五周訓(xùn)練強(qiáng)度為21m/min×35min，第六周訓(xùn)練強(qiáng)度為21m/min×40min，第七周訓(xùn)練強(qiáng)度為22m/min×45min，第八周訓(xùn)練強(qiáng)度為22m/min×45min，第九周訓(xùn)練強(qiáng)度為22m/min×45min，第十周訓(xùn)練強(qiáng)度為22m/min×45min。

2.3 取材與標(biāo)本制備

達(dá)到預(yù)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間后24h將大鼠用2%的戊巴比妥鈉腹腔麻醉，斷頭處死。取大鼠右后肢比目魚(yú)肌，用冰生理鹽水洗去殘留的血跡，盡可能去掉脂肪組織和結(jié)締組織，部分置于4%中性多聚甲醛固定液中固定24小時(shí)后，進(jìn)行常規(guī)石蠟包埋，用于組織切片標(biāo)本的制備；另外一部分比目魚(yú)肌組織立即放入液氮中冷凍，最后放入-80℃超低溫冰箱中保存。

2.4 指標(biāo)檢測(cè)

2.4.1ATP酶染色

2.4.2細(xì)胞凋亡檢測(cè)

2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；各組間顯著性差異采用方差分析，組內(nèi)采用T檢驗(yàn)，顯著性水平為α=0.05，即Ρ<0.05具有顯著性差異或意義，Ρ<0.01具有非常顯著性差異或意義。所有數(shù)據(jù)均用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行處理。

3 結(jié)果

3.1 比目魚(yú)肌ATP酶染色結(jié)果

3.1.1比目魚(yú)?、裥秃廷蛐图±w維面密度變化

如表1所示，十周訓(xùn)練后，與對(duì)照組相比，青年運(yùn)動(dòng)組，中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組大鼠比目魚(yú)?、裥图±w維面密度均增加，但差異均不顯著（p>0.05）。不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 比目魚(yú)?、裥秃廷蛐图±w維面密度變化（mm2）

組別 Ⅰ Ⅱ

YC 0.7092±0.014 0.2405±0.012

YE 0.8073±0.071 0.1875±0.02

MC 0.7153±0.018 0.2413±0.017

ME 0.8055±0.060 0.1877±0.03

OC 0.7014±0.024 0.2452±0.022

OE 0.8038±0.049 0.1890±0.04

3.1.2比目魚(yú)?、裥秃廷蛐图±w維數(shù)密度變化

如表2所示，十周訓(xùn)練后，與對(duì)照組相比，青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌Ⅰ型纖維數(shù)密度均增加，差異顯著（p<0.05），Ⅱ型纖維數(shù)密度均減少，但差異不顯著，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 比目魚(yú)?、裥秃廷蛐图±w維數(shù)密度變化（條/mm2）

組別 Ⅰ Ⅱ

YC 0.1781±0.032 0.1385±0.027

YE 0.3159±0.038 0.1265±0.075*

MC 0.1795±0.028 0.1388±0.032

ME 0.3154±0.035 0.1247±0.072*

OC 0.1813±0.034 0.1375±0.041

OE 0.3121±0.029 0.1239±0.074*

注：*表示與安靜對(duì)照組相比，P<0.05.

3.2 比目魚(yú)肌TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)結(jié)果

如表3所示，十周訓(xùn)練后，與對(duì)照組相比，青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡率都有明顯的下降，差異顯著（p<0.05）。中年運(yùn)動(dòng)組與青年運(yùn)動(dòng)組相比比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡率差異不顯著（p>0.05），不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但青年運(yùn)動(dòng)組與老年運(yùn)動(dòng)組相比，比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡率差異顯著（p<0.05）。

表3 細(xì)胞凋亡檢測(cè)（%）

組別 細(xì)胞凋亡率

YC 3

YE 20

MC 7

ME 30

OC 10

OE 60

4 討論

4.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)不同年齡大鼠比目魚(yú)肌纖維的影響

比目魚(yú)肌屬于典型慢肌。ATP酶染色結(jié)果顯示：十周訓(xùn)練后，與對(duì)照組相比，青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)?、裥图±w維面密度均增加，Ⅱ型肌纖維面密度均相對(duì)減少，由此推測(cè)，有氧運(yùn)動(dòng)能夠引起慢肌纖維橫截面積增大[3]。而實(shí)驗(yàn)證明有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)不同年齡層次的大鼠所產(chǎn)生的影響也不同。一定范圍內(nèi)年齡越小，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)比目魚(yú)?、裥图±w維面密度的作用越強(qiáng)。觀察青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組，經(jīng)過(guò)組間的比較，比目魚(yú)?、裥图±w維面密度隨年齡的遞增而減少。青年運(yùn)動(dòng)組與老年運(yùn)動(dòng)組相比較，差異顯著，而中年運(yùn)動(dòng)組和青年運(yùn)動(dòng)組、老年運(yùn)動(dòng)組相比較，差異不是很明顯。已有研究表明，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以使骨骼肌收縮蛋白含量增加，肌纖維面積增大，肌肉功能得到改善。通常認(rèn)為，耐力訓(xùn)練可以引起慢肌纖維選擇性肥大[4]。

ATP酶染色結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，有氧運(yùn)動(dòng)可誘導(dǎo)青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌Ⅰ型肌纖維數(shù)密度顯著增加，Ⅱ型肌纖維數(shù)密度減少，但差異不顯著[5]。青年運(yùn)動(dòng)組與老年運(yùn)動(dòng)組相對(duì)照，有氧運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)青年運(yùn)動(dòng)組Ⅰ型肌纖維數(shù)密度顯著大于有氧運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)老年運(yùn)動(dòng)組的Ⅰ型肌纖維數(shù)密度，而中年運(yùn)動(dòng)組相對(duì)于青年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)Ⅰ型肌纖維數(shù)密度則不太顯著。本研究推測(cè)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)Ⅰ型肌纖維數(shù)密度顯著增加，Ⅱ型肌纖維數(shù)密度減少的原因可能有兩方面，一方面為有氧運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)比目魚(yú)Ⅱ型肌纖維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致Ⅰ型肌纖維數(shù)量增多，而Ⅱ型肌纖維數(shù)量減少。另一方面可能為運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)比目魚(yú)肌Ⅱ型肌纖維發(fā)生細(xì)胞凋亡，使Ⅱ型肌纖維數(shù)密度減少。雖有研究顯示一定強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)能夠誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡，但本研究?jī)A向于支持第一種推測(cè)，即有氧運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)比目魚(yú)?、蛐图±w維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化，且大鼠的年齡越小，Ⅱ型肌纖維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化的數(shù)量就越多，年齡越大，則轉(zhuǎn)化的數(shù)量越少[6]。

4.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)不同年齡大鼠比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡的影響

早期的研究已經(jīng)證實(shí)在哺乳動(dòng)物的肌肉發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞凋亡是調(diào)節(jié)肌纖維數(shù)量和形態(tài)的主要因素，而近來(lái)大量的研究關(guān)注于成肌纖維的凋亡情況，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在某些刺激因素的作用下，如肌營(yíng)養(yǎng)不良、缺血再灌注、去神經(jīng)肌萎縮、廢用性肌肉萎縮及慢性心力衰竭等情況下，骨骼肌會(huì)出現(xiàn)凋亡，一些研究也發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中伴隨著骨骼肌細(xì)胞凋亡。

對(duì)于引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制，有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)快肌纖維和慢肌纖維進(jìn)行比較研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于單位體積慢肌纖維中含有的線粒體數(shù)量大于快肌纖維，而慢肌纖維的代謝特點(diǎn)是有氧氧化型的。因此在運(yùn)動(dòng)中，尤其是中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)中，慢肌纖維中更容易產(chǎn)生大量的氧自由基，攻擊細(xì)胞膜，可能會(huì)誘導(dǎo)更多細(xì)胞凋亡。Radak等（1995）研究發(fā)現(xiàn)，大鼠進(jìn)行力竭性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后即刻比目魚(yú)肌和脛骨前肌中MDA含量顯著性升高，并且，比目魚(yú)肌中MDA的含量在運(yùn)動(dòng)后即刻，運(yùn)動(dòng)后1天和3天都顯著性高于脛骨前肌中MDA的含量。分析認(rèn)為，氧化型肌纖維（慢肌纖維）由于具有更多的線粒體，可能會(huì)通過(guò)電子遞氫鏈生成更多的自由基，這可能是引起慢肌纖維出現(xiàn)更為嚴(yán)重的損傷的原因之一。

本研究發(fā)現(xiàn)，未進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的大鼠骨骼肌中也出現(xiàn)了凋亡的細(xì)胞，但數(shù)量卻很少，而進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)的大鼠的比目魚(yú)肌出現(xiàn)了更多的散在分布的TUNEL陽(yáng)染的細(xì)胞核。周婕等人研究發(fā)現(xiàn)，相比較快肌而言，慢肌更容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，而且中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)更容易導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[7]。比目魚(yú)肌是典型的慢肌，因此在有氧運(yùn)動(dòng)的前提下，比目魚(yú)肌發(fā)生凋亡的概率比較高。比較青年運(yùn)動(dòng)組、中年運(yùn)動(dòng)組和老年運(yùn)動(dòng)組，采用同等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，老年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌細(xì)胞發(fā)生凋亡的數(shù)量顯著高于青年運(yùn)動(dòng)組和中年運(yùn)動(dòng)組，且中年運(yùn)動(dòng)組比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡的數(shù)量高于青年運(yùn)動(dòng)組。雖然細(xì)胞凋亡發(fā)生在個(gè)體成熟的過(guò)程中，年齡層次對(duì)細(xì)胞凋亡存在著很大的影響，但從本實(shí)驗(yàn)的研究成果來(lái)看，經(jīng)過(guò)對(duì)照組的比較，年齡這個(gè)因素卻并沒(méi)有干擾到本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果。但施加運(yùn)動(dòng)的因素后，隨著年齡的遞增，細(xì)胞凋亡的個(gè)數(shù)也逐漸增多。

5 結(jié)論

5.1有氧運(yùn)動(dòng)能夠誘導(dǎo)大鼠比目魚(yú)肌Ⅱ型肌纖維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化，且隨著年齡的增大，轉(zhuǎn)化的數(shù)量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，年齡越小，Ⅱ型肌纖維向Ⅰ型肌纖維轉(zhuǎn)化的數(shù)量就越多。

5.2有氧運(yùn)動(dòng)能夠誘導(dǎo)一定的比目魚(yú)肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，其中誘導(dǎo)老年運(yùn)動(dòng)組發(fā)生細(xì)胞凋亡最為顯著，誘導(dǎo)青年運(yùn)動(dòng)組發(fā)生細(xì)胞凋亡的數(shù)量最少，因此，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)比目魚(yú)肌細(xì)胞凋亡的影響隨著年齡的遞增而增加。

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作者簡(jiǎn)介

魏霞（1992-），女，湖南岳陽(yáng)人，在讀碩士，研究方向：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)。