（运动人体科学专业论文）力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响.pdf

扬州大学硕士学位论文d d h 2 0n b tc g 皿e gs e s gs c d e s ge c gh et 巳i 证g l y c o g e nl d hs d hm a 0a c h ea k pm o ds a na v na v bi a ssp ct cp f ca mv mc fo f rc c oa t p a s e5 n tl b b ，r b b符号说明表d o u b l ed i s f i u e dw a t e rn i t r ob l u et e t r u z o l i o mc o n w o jg r o u pm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s eg r o u ps i n g l ee x h a u s t e ds w i m m i n gg r o u ps e v e nc o n s e c u t i v ed a i l ye x h a u s t e ds w l m m m gg r o u pe l e c t r o c a r d i o g r a mh e m a t o x y l i na n de o s i nt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p el a c t a t ed e h y d r o g e n a s es u c c i n a t ed e h y d r o g e n a s em o n o a m i n eo x i d a s ea c e t y l c h o l i n e s t e r a s ea l k a l i n ep h o s p h a t a s em e a no p f i c a ld e n s i t ys i n o a t r i a ln o d ea t r i o v e n t r i c u l a rn o d ea t r i o v e n t r i c u l a rb u n d l ei n t e r a t r i a ls e p t u mi n t e r v e n t r i c u l a rs e p t u mp a c e m a k e rc e l lt r a n s i t i o n a le e l lp u k i n j ef i b e rc e l la t r i a lm y o c y t e sv e n t r i c u l a rm y o c y t e sc o l l a g e n o u sf i b e ro x y g e nf r e er a d i c a lc y t o c r h o m eco x i d a s ea d e n o s i n et r i p h o s p h a t e a s e5 - n u c l e o t i d a s er i g h ta n d1 e f tb u n d l eb r a n c h e s双蒸水氯化硝基四氮唑蓝安静对照组中等强度训练组一次力竭训练组一周力竭训练组心电图苏木精和伊红透射电镜糖原乳酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶单胺氧化酶乙酰胆碱脂酶碱性磷酸酶平均光密度窦房结房室结房室束房间隔室间隔p 细胞t 细胞浦肯野细胞心房肌细胞心室肌细胞胶原纤维氧自由基细胞色素氧化酶腺苷三磷酸酶5 - 核苷酸酶左右束支吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响中文摘要( 1 0 0 0 字左右)目的：通过大鼠力竭性游泳后，对心脏窦房结、房室结和房室束的组织学、组织化学和超微结构的研究，揭示力竭运动对心脏传导系统的影响。方法：大鼠力竭性游泳训练后即刻测试心电图，取心脏的窦房结、房室结和房室束分别进行石蜡切片样本处理、常规透射电镜标本处理和常规酶组织化学材料处理。石蜡切片分别进行h e 染色、m a s s o n 三色和n a g a r - o l s e n 染色，观察组织细胞的形态结构和胞浆的m o d 值改变；电镜标本进行醋酸铀柠檬酸铅染色后观察细胞内超微结构的改变；酶组织化学材料分别进行g l y c o g e n 、l d h 、s d h 、m a o 、a c h e 与a k p 染色。结果：( 1 ) 心电图显示：中等强度训练可使大鼠心率增加；一次力竭训练后即刻心率下降，p 波时程与p r 间期延长，p 波、r 波电压升高，q r s 时程延长、j 点上移，r 波与t 波出现融合，t 波电压与时程均增加，q t 间期、p - i 时相延长，j r 比值增加；一周力竭训练后与对照组相比出现相同的改变，但程度减轻。( 2 ) 窦房结的改变：中等强度训练可使细胞内肌原纤维与线粒体数量增多；一次力竭训练出现了损伤性改变，各细胞的损伤程度依次为心房肌细胞 t 细胞 p 细胞；一周力竭训练后各细胞的损伤性改变减轻，线粒体数目增多，但变性的比例较大且嵴密度水平不高；细胞间连接扭曲紊乱，凋亡细胞增多。组织化学显示中等强度训练后糖原含量轻度下降，m a o 、a k p 活性增强；一次力竭后内糖原含量与s d h 反应均减弱，l d h 的反应增强，k a o 和a c h e 的反应均减弱；一周力竭训练后糖原与s d h染色较一次力竭组有所增强，l d h 与m a o 的活性减弱，a c h e 的活性增强，与一次力竭组相比a k p 活性增强。( 3 ) 房室结的改变：与窦房结的变化类似；细胞结构的变化以t 细胞的改变为主，一次力竭后出现浊肿，一周力竭训练后t 细胞的改变较为复杂，部分肌原纤维增生紊乱，部分细胞出现颗粒样变性，凋亡细胞增多。组织化学的改变类似于窦房结，不同的是中等强度训练对m a o 与a c h e 活性影响不明显，a k p 活性增强。( 4 ) 房室束的改变：与房室结的变化类似，但力竭运动后组织细胞的病理改变比房室结略重；组织化学改变类似于房室结。结论：( 1 ) 中等强度训练可增加心脏自律细胞的兴奋性和传导性，一次力竭训练可使心脏自律细胞的兴奋性、窦房传导与房室传导的速度下降，心房与心室的除极和复极化的时间延长，经过一周力竭游泳后心脏的自律细胞出现了某种程度的适应。( 2 ) 对窦房结的影响表现为，中等强度训练后细胞结构对运动负荷产生适应性改变，交感神经的兴奋性与细胞的跨膜转运能力增强i 一次力竭训练使窦房结内细胞出现损伤性改变，其中p 细胞与t 细胞对力竭运动造成损害的敏感性没2扬州大学硕士学位论文有心房肌高，糖原被大量消耗，有氧代谢的能力下降，而无氧代谢的能力上升，交感神经和副交感神经的兴奋性减弱，毛细血管的内皮受损；一周力竭性游泳训练后窦房结出现了一定程度的适应性改变，糖原出现了一定的恢复，而糖酵解能力下降而有氧代谢的能力上升，交感神经活性减弱而副交感神经的活性增强，毛细血管的损害程度减轻。( 3 ) 力竭训练对房室结与房室束的影响与窦房结类似，但细胞的损伤程度比窦房结轻；各部的损伤程度依次为：心房 心室 窦房结 房室柬 房室结。关键词大鼠；力竭运动；窦房结；房室结；房室束：m o d ；超微结构；组织化学吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响a b s t r a c t3o b j e c t i v et oe x p l o r et h ee f f e c to f e x h a u s t i v ee x e r c i s eo nt h ec a r d i a cc o n d u c t i o ns y s t e m ，t h ec h a n g e so f h i s t o l o g y 、h i s t o c h e m i s t r ya n du l t r a s t r u c t u r ew e r eo b s e r v e di nt h es a n 、删a n d w ba f t e rr a t s e x h a u s t i v es w i m m i n g m e t h o da f t e rt h el a s te x e r c i s eo f r a t se c gw a st e s t e d , t h e ns a n 、a v na n da v bw e r ec u to 最t h e s es p e c i m e n sw e r et r e a t e dr e s p e c t i v e l yw i t hr e g u l a rp r o c e d u r e so fp a r a f f i ns e c t i o n s ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p ea n de n z y m eh i s t o c h e m i s t r y 殇ep a r a f f i ns e c t i o l l sw e r es t a i n e db yh e 、m a s s o na n dn a g a r - o l s e ns t a i n s t h et e ms p e c i m e n sw e r es t a i n e db yu r a n y la n dl e a dc i t r a t e 1 1 l eo t h e r sw e r es t a i n e db yg l y c o g e n 1 a c t a t ed e h y d r o g e n a s e ，s u c c i n a t ed e h y d r o g e n a s e ，m o n o a m i n eo x i d a s e ，a c e t y lc h o l i n e s t e r a s ea n da l k a l i n ep h o s p h a t a s e r e s u l t ( 1 ) e c gs h o w e dt h a tr a t sh e a r tr a t ew a si n c r e a s e da f t e rm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s e ，b u ta f t e rt h es i n g l ee x h a u s t i v es w i m m i n gt h eh e a r tr a t ed e c r e a s e d 、t h ed u r a t i o no f p 、tw a v ea n dp - r 、q r s 、q t 、p ji n t e r v a lp r o l o n g e d 、a m p l i t u d eo f p 、ta n dri n c l e a s e d 、jp o i n te l e v a t e d 、ra n dtw a v em i x e dt o g e t h e r 、t h er a t i oo f j ri n c r e a s e d a f t e rs e v e nc o n s e c u t i v ed a i l ye x h a u s t i v es w i m m i n gt h ec h a n g e so fe c gw c l es i m i l a rt oc gb u tl e s ss e v e r et h a nt h es e s g ( 2 ) t h ea ns h o w e dt h a tt h ea m o u n to fm y o f i l a l m e n t sa n dm i t o c h o n d r i ai ne e l l sw e r ei n c r e a s e da f t e rm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s e ；b u tw e r ed i s s o l v e da f t e rt h es i n g l ee x h a u s t i v es w i m m i n g ，a n dc y t o a r c h i t e c t u r ei n j u r yi ns a nw a sa sf o l l o w s ：a t r i a lf i b e r s tc e l l s pc e l l s a f t e rs e v e nc o n s e c u t i v ed a i l ye x h a u s t i v es w i m m i n gc y t o a r c h i t e c t u r eh a dl o w e rd a m a g el e v e lt h a ns e s gpa n dtc e l l ss h o w e dt h a tt h ea m o u n to fm y o f i l a l m e n t sw e r ei n c r e a s e da n di r r e g u l a r l ya r r a n g e d 1 1 1 ea m o u n to fm i t o c h o n d r i aw e r ei n c r e a s e db u ts h o w e dm o r ed e g e n e r a t i o n 。a n dl e s sd e n s i t yo fc d s t a t h ei r r e g u l a ra r r a n g ea n da b n o r m a lj u n c t i o n sb e t w e e nc e l l sa n dm o r ea p o p t o s i sw e r eo b s e r v e d t h eh i s t o c h e m i c a ls t a i ns h o w e dt h a ta f t e rm e d i u mi x t t e n s i t ye x e r c i s et h ec o n t e n to fg l y c o g e ni ns a nw a sr e d u c e da n dt h ea c t i v i t yo fm a oa n da k pw e r ei n c r e a s e d a f t e rt h es i n g l ee x h a u s t i v es w i m m i n gt h ec o n t e n to f g l y c o g e n 、t h ea c t i v i t yo fs d h 、m a 0a n da c h ew a sd e c r e a s e d ，w h i l el d hi n c r e a s e d c o m p a r e dw i t ht h es e s qa f t e rs e v e nc o n s e c u t i v ed a l l ye x h a u s t i v es w i m m i n g c o n t e n to fg l y c o g e n 、t h ea c t i v i t yo f a c h ea n da k pw a si n c r e a s e d w h i l el d h 、s d ha n dm a od e c r e a s e d ( 3 ) t h ec h a n g e so fa v nw e r es i m i l a rt os a n a f t e rt h es i n g l eo d a a n s t i v es w i m m i n gt h etc e l l ss h o w e dc l o u d ys w e l l i n g ，w h i l et h ec h a n g e so ftc e l l sw a sc o m p l i c a t e d ，s o m em y o f i l a l m e n t si r r e g u l a r l ya r r a n g e d ，s o m eg r a n u l a rd e g e n e m d o n ，a n d4损赠大学颈学证论文m o r ea p o p t o t i cc e l l s t h ec h a n g eo fh i s t o c h e m i s t r yw e r es i m i l a rt os a n ，w h i l ea f t e rm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s e 啦ea c t i v i t yo fm a oa n da c h ew e r er i os i g n i f i c a n tc h a n g ea n dt h ea c t i v i t yo f a k pi n c r e a s e d t h ec h a n g e so f 黼w e r es i m i l a rt oa v n b u ta f t e re x h a u s t i v ee x e r c i s et h ep a t h o l o g i c a lc h a n g ew e r em o r es e v e r et h a na v n c o n c l u s i o n ( 1 ) a f t e rm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s et h ee x c i t a b i l i t ya n dc o n d u c t i v i t yo fs e l f - e x c i t a b l ec e l lw a si n c r e a s e d t h ea u t o m a t i c i t yo fs e l f - e x c i t a b l ec e l la n dv e l o c i t yo fs i n o - a t r i a la n da t r i a l - v e n t r i e u t a rc o n d u c t i o nw a sd e c r e a s e d , a n dt h et i m eo fd e p o l a r i z a t i o na n dr e p o l a r i z a t i o no fa t r i u ma n dv e n t r i c l ew e r ep r o l o n g e d ，a n dt h ev e n t r i c l em y o c a r d i a li s e h e m i c a n o x i ci n j u r yu n d e rt h ee n d o c a r d i u mw a sa g g r a v a t e da f t e rt h es i n g l ee x h a u s t i v es w i m m i n g 。a f t e rs e v e nc o n s e c u t i v ed a i l ye x h a u s t i v es w i m m i n gs e l f - e x c i t a b l ec e l l ss h o w e ds o m ea d a p t i v ec h a n g e st ou l t r a s t r u c t u r e ( 2 ) a f t e rm e d i u mi n t e n s i t ye x e r c i s ec y t o a r c h i t e c t u r eo fs a ns h o w e ds o m ea d a p t i v ec h a n g e st oe x e r c i s el o a d ，a n dg l y c o g e nc o n s u m e d 、s y m p a t h e t i ca c t i v i t ya n dc a p a b i l i t yo ft r a n s m e m b r a n et r a n s p o r te n h a n c e d a f t e rt h es i n g l ee x h a u s t i v es w i m m i n g ，c y t o a r c h i t e e t u r es h o w e di n j u r yc h a n g e si ns a n ，w h i l epa n dtc e l l s 蝎u r yc a u s e db ye x h a u s t i v ee x e r c i s eh a ds l i g h t e rt h a na t r i a lm u s c l ec e l l s ，a n dg l y c o g e nl a r g e l yc o n s u m e d 、t h ec a p a c i t yo fa e r o b i cm e t a b o l i s mr e d u c e d 、a n a e r o b i cm e t a b o l i s mi m p r o v e d 、t h es y m p a t h e t i ca n dt h ev a g a la c t i v i t yd i m i n i s h e da n dc a p i l l a r i e sd a m a g e d a f t e rs e v e nc o n s e c u t i v ed a i l ye x h a u s t i v es w i m m i n gt h ei n j u r yo fc y t o a r c h i t e c t u r eo fs a nw a sr e d u c e d ，a n dt h ec o n t e n to f g l y c o g e ni m p r o v e d 、t h ec a p a c i t yo f a n a e r o b i ca n da e r o b i cm e t a b o l i s mr e d u c e d 、t h es y m p a t h e t i ca c t i v i t yd i m i n i s h e dw h i l ev a g a la c t i v i t ye n h a n c e da n dt h ed a m a g eo fc a p i l l a r i e sr e d u c e d ( a ) e f f e c to fe x h a u s t i v ee x e r c i s eo l la v na n da v bw e r es i m i l a rt os a n ，w h i l em y o c a r d i a li s c h e m i c - a n o x i ci n j u r yh a ds l i g h t e rt h a na v na n da v b ；a n dt h ee f f e c to fh e a r ti n j u r yw a sa sf o l l o w s ：a t r i a lm y o c y t e s v e n t r i c u l a rm y o c y t e s s a n a v b a v n k e yw o r d sr a t ；e x h a u s t i v ee x e r c i s e ；s a n ；a 、厂n ；a v b ；m o d ；u l t r a s 廿u c t u r e ；h i s t o c h e m i s t r y吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响!综述部分1 前言运动对心脏具有较大的影响，它是促进心脏健康的重要手段之一，合理的训练强度有利于提高运动成绩，也有利于心肌细胞的保护。然而运动也可引起各种非创伤性意外，其中心血管意外占首位；在运动接近终点时易发生，可能与机体处于衰竭状态有关。一些著名运动员在运动中或运动后猝死的现象引起了人们的关注：一些学者认为，在过量运动时和运动后，心脏供血不能满足心脏做功的需要，从而引起心肌的损害，引发心功能不全和心电的不稳定，严重者可导致猝死，由此提出过量运动对心脏有损害。目前力竭性运动对心脏有何影响，一直是运动医学工作者最为感兴趣的课题；关于力竭运动对普通心肌组织的影响，国内外的研究多有报道；但对运动过程中心脏传导组织如窦房结、房室结、房室束、左右束支和p u r k i n j e 纤维等方面的研究较少。目前对心脏传导系统的一般研究已经相当深入，形态学研究已进入超微结构领域，功能上的研究已深入到自律细胞内膜电位变化；心律失常的基础研究已进入到了分子和基因水平。研究发现运动员发生心律失常的概率要高于一般健康人群，主要表现为窦性心动过缓( 5 4 9 4 ) ，窦性心律不齐( 4 2 7 7 ) ，早搏( 3 8 3 ) ，房室传导阻滞( g 8 6 ) ，束支传导阻滞( 1 5 4 6 ) 等症状，其发生机理主要是由于心脏传导系统产生了相应的结构和功能的变化“1 。但对力竭运动中心脏传导组织是否受到损害? 损害了哪些结构? 损害的程度如何? 这些情况末见报道。在研究过度训练所致心律失常的发生机理中，有必要研究力竭运动对传导组织的形态结构和细胞学方面的影响；为运动性心律失常提供形态学基础资料。2 力竭运动对心脏的影晌2 1 力竭运动对心脏形态结构的影响：2 1 1 对心脏显微结构的影响适宜的训练可使心脏产生生理性重塑，对运动产生良好的适应”3 ，而力竭运动则会对心肌造成损害0 1 。研究发现力竭运动后心脏的左壁内层、心内膜下和心尖处改变较为明显，肌纤维出现空泡状变性，游离壁的中内层和心尖部出现嗜酸变性，整体表现为缺血缺氧性心肌改变“3 ；这些变化在一次力竭运动后即刻较为明显，3小时后出现炎性细胞浸润，2 4 小时出现坏死：而周反复力竭运动后心肌的病理损伤程度明显减轻，认为一周训练后心肌的适应能力得到提高嘲。l u c e n am c 等发现力竭运动可导致心肌细胞与间质的比值降低，这种降低是由于细胞间质水肿扬州大学硕士学位论文所致，在运动后1 小时最为明显；而心室肌发生的退行性变化，在运动后最初几分钟内较为明显，1 2 小时之间达最高峰2 3 小时之间消失o 。，说明力竭运动引起的心肌变化是可逆的。2 1 2 对心肌组织超微结构的影响梅焰等发现过度训练的大鼠力竭运动后，出现肌纤维紊乱，肌节短缩；右室心肌改变更为明显；心肌细胞闰盘局部呈囊性扩状，失去台阶状结构；胞内糖原颗粒减少，溶酶体增多，核周间隙增宽，肌细胞边缘水肿；反复力竭训练后出现结缔组织增生、毛细血管密度下降等现象。1 ”“”+ ”“1 。对心肌线粒体的影响为，适宜的运动可增加线粒体的数目和嵴密度，但超长时间的运动可使线粒体出现肿胀，基质电子密度降低，部分成絮状，甚至出现空泡，嵴破裂，以及整体崩解、数目减少，且认为这种变化是可逆的“6 ”1 8 , 1 9 , 2 0 j 。t h o m a sd p 在对急性和慢性运动至力竭的大鼠心肌进行超微结构研究发现，从线粒体形态学看来，一次急性力竭性运动后正常心脏并不表现出缺氧，但出现肌浆网和横管膨胀，肌小管肿胀和间隙增加，高倍镜下显示肌小管全部崩溃；7 天同1 天的力竭性运动相比，膜损伤的范围明显增加；这些发现为以前观察到的反复力竭性运动所致心肌肌浆网的减少和线粒体的钙吸收提供了结构基础o ”：据此b r i e n ej 提出了肌浆网的损坏是过分刺激或工作能力的降低或过度的兴奋收缩偶联所致心肌疲劳的共同特征的假说 2 3 3 。分析其结果与前述不一致的原因可能与运动模型不同或测试方法的差异有关。2 1 3 对心肌微血管的影响研究发现大强度耐力训练后即刻，大鼠心脏明显充血，心房更为显著，小动脉水肿，外周隙增大，心内膜下出现血小板聚集和散在出血点，认为心肌发生了早期缺氧性改变啪1 ；不适当训练引起的心脏损害，对毛细血管的影响要早于心肌纤维，微循环障碍应是心肌缺氧性损害的主要病理学基础之。“。t h o m a sd p 发现慢性力竭性运动对心脏的影响，主要表现在心内血管方面，有大冠状动脉的直径和毛细血管数量的增加，对小冠状动脉的影响尚不清楚。“；b o n e l t i r + 通过运动对心脏影响的回顾性实验研究显示，慢性力竭性训练所致的结构改变对冠心病具有一定的预防作用，同时具有促进其恢复的意义。，究其原因有待进一步探讨。2 2 力竭运动对心脏代谢的影响2 2 1 对心肌酶组织化学的影响研究发现力竭运动后即刻心肌线粒体内s d h 、c c 0 以及a t p a s e 活性升高，n a d h脱氢酶与琥珀酸一细胞色素c 还原酶活性下降；而分布于线粒体膜外的n a d h - 细胞色素c 还原酶活性无变化，说明力竭运动可引起线粒体内膜结构的紊乱，由酶的变化可推断力竭运动造成心肌线粒体结构和功能的改变“。l a n g f o r tj 发现急、慢吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响!性运动均能增加心肌5 - n 的活性，但对a d a ( 腺苷脱氨酶) 的活性无影响；而由急性运动至力竭时5 - n 的活性无变化，慢性运动至力竭却能明显降低5 _ n 的活性；一次力竭和慢性运动至力竭a d a 的活性升高，急性运动至力竭却下降，揭示体育训练能影响心肌腺苷的代谢，不同训练类型至力竭则对瞟呤核苷酸的代谢有明显的影响汹，。过度训练到力竭状态时，心肌酶活性改变的基本特点是有氧代谢酶活性一直下降，无氧酵解酶早期有所增高，继之持续下降，说明心肌损害的基本原因在于心肌细胞缺氧o “”1 ；溶酶体酶a c p ( 酸性磷酸酶) 、 b - g l u ( 葡萄糖醛酸酶)升高；刘铁民等认为心肌组织可能出现以下两方面的变化：( 1 ) 白细胞浸润心肌组织，使心肌组织内a c p 和i b - g l u 增高；( 2 ) 部分心肌细胞内溶酶体酶活性被激活，心肌细胞出现自溶现象。田振军等发现过度训练后局部心肌内s o d ( 超氧化物歧化酶) 、l d h 和c k 、a s t ( 天门冬氨酸氨基转移酶) 及其同功酶c k m b 、a s t s 、a s t m下降，说明心肌细胞清除0 f r 的能力、糖原有氧代谢的能力、蛋白质代谢能力减弱瞰“，说明力竭运动可导致心肌发生疲劳性损伤，引起与代谢相关的酶的改变。2 2 2 对心肌代谢的影响p i e r c eg n 等发现一次力竭运动后心肌内糖原、肾上腺素、去甲肾上腺索和儿茶酚胺出现耗竭，而血浆中肾上腺素和去甲肾上腺素浓度升高；心肌肌浆网中c a ”转运能力下降：连续3 天反复力竭运动后，肌浆网内c a ”含量下降，而线粒体内c a ”转运能力增强；连续一周力竭运动后，线粒体内c a 2 啥量下降；而心肌细胞膜的功能没有发生改变。”：冯照军等发现力竭运动后即刻心肌肌球蛋白c a 2 十一a t p a s e活性显著下降，但恢复较快，在运动停止后0 5 h 可基本恢复。”；说明力竭运动对肌浆网和线粒体膜的c a ”转运能力有较明显的影响，但对肌细胞膜的影响不大啪1 。g o l d f a r b 等发现力竭运动后大鼠心肌内c a m p 浓度升高，糖原耗竭，认为运动时糖原的代谢受激素的调节，与细胞内c a m p 的量有关。张钧等发现大鼠力竭运动后血清和心肌中t 3 含量显著增加，t 45 一脱单碘酶活性增高，说明力竭运动时甲状腺激素分泌增加可造成心肌的能源耗竭，线粒体呼吸链供能负担加重，造成心肌损伤和心功能异常；心肌中c a m p 和c g m p 含量增加，引起心肌细胞内分泌功能及一些基因表达水平改变，使基因转录调控紊乱“，导致心肌损伤。研究发现反复力竭运动后大鼠心肌线粒体内k + 、p 、c a “、m g ”明显增高，增高程度由高到低依次为c 矿、k + 、m g “和p ；线粒体内钙总量约为对照组的三倍1 ，说明线粒体膜离子通透性发生改变，内部出现c a “反常增高o “，而高浓度的c a ”对时一a t p a s e 起抑制作用，使矿一a t p a s e 活性降低。张勇等发现力竭运动后心肌线粒体内膜荧光偏振度值和膜微粒度增高，流动性下降，意味着膜磷脂分子活动性下降1 ；a t p a s e 、c c o 活性显著下降，表明呼吸链内膜分子动力学改变影响影晌1 0扬卅l 大学硕士学位论文电子传递和内膜偶联磷酸化的进行”“蛾“，。张钧等研究发现力竭运动可使心肌线粒体膜p l a ：( 磷脂酶& ) 活性升高，线粒体释放c a 2 + 增加，胞浆内升高的c a 2 + ，又激活p l a ：，p l a ：使磷脂氧化酶系统产生脂质过氧化反应，膜磷脂分解，膜上出现大量新的钙通道，释放c a ”加强，造成线粒体膜结构的损伤1 。2 3 力竭运动对心脏功能的影响2 3 1 力竭运动对心电活动的影响研究发现力竭游泳后小鼠e c g 中p r 间期、p 波时程及p r 段均延长，说明兴奋由窦房结传到两侧心室肌的过程中，速度变慢，认为房室束、左右束支和浦肯野氏纤维受到的损伤程度可能要大于心房内传导组织和房室结，而心室肌细胞对损伤的耐受力要高于心房肌细胞和传导组织细胞“”。赵敬国等发现大鼠力竭运动后e c g 中q r s 波群中s 波逐渐加深、增宽，r 波降低，且这种改变不仅出现于运动过程中及力竭性运动后即刻，而且在运动后3 h 又进一步发生，t 波倒置和或s t 段下移，运动后卜2 4 h 内更为显著，部分出现心律不齐；次力竭与反复一周力竭运动的心电图类似；心率的变异性逐渐降低( 可能是交感一肾上腺系统的活动加强所致) ，运动后即刻变异性明显增加( 可能是运动终止后交感活动降低、副交感活动相对加强所致) ，然后恢复，在运动后1 - 3 小时变异性又一次显著升高，即存在即刻性和延迟性两个时相池“。心率的交异性，可作为心脏交感神经活动性改变的标志，p i c h o n 等发现，在运动开始后高频峰功率( h f ) 和低频峰功率( l f ) 明显降低，然而随着运动达到力竭状态时，高频峰功率显著增高( 反映副交感神经调节增强) ，低频峰功率和l f h f 比率明显下降( 两者都反映交感神经调节增强) ；大强度训练中副交感神经的兴奋性、呼吸的频率及其他非自主机制会影响高频峰的转换，而心率变异性和一般的交感神经功能活动不能准确反映力竭运动过程中心律的自主调控”“3 。l s u c h 在对慢性力竭性运动的家兔离体心脏进行电生理的测试中，发现运动后心律变慢，r r 间期缩短，窦房结恢复时间延长( s n r t ) ，房室结前传文氏周期( w c l )延长，房室结内部兴奋的传导性下降；认为这些改变与心脏的肥大、脂质过氧化及冠脉流量无关，为大强度运动易引起房室传导阻滞提供了电生理学依据o “。2 3 2 力竭性运动对心脏舒张功能的影响n i e m e l ak 发现达到力竭状态时二尖瓣开放延迟，心室舒张早期充盈量减少，充盈期延长，心率下降；心室后壁的厚度变化减少，处于超力竭状态时这些变化更为明显，但这种对心肌舒张功能造成的损害是可逆的。u s i t a l o a l 在研究力竭运动对女性耐力运动员心脏功能影响时发现，静息状态时的心率和心脏的自主调节功能没有发生改变，它们与最大吸氧有关嘲3 。s e w a r dsw 测量了未经训练的大吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响旦鼠运动至力竭之后离体心脏的心输出量、心率、血压乘积、最大左室压等指标的变化，发现健康未受训练的大鼠进行力竭性运动时氧化应激的积累并未达到影响心肌内在功能的程度m ”。t i b b i t s 发现大鼠以最大吸氧量6 0 的强度作跑台运动达到力竭状态后，离体的心肌组织的等长收缩张力明显降低，认为机制与心肌达到力竭后内部的肌浆网c a 2 + 超载有关”1 。p o k a n r 研究力竭性自行车功量计运动时心率做功曲线( r e w ) 和心肌功能的相关关系，指出f c w 通常是s 形但顶部的变平并非总能见到；在f c w曲线变形的存在和程度与以左室射血分数做功曲线表示的心肌功能之间存在有显著的负相关，提示f e w 变形的消失与运动所致的心肌功能的降低有关o ”。m o l epa 等对有关长时间运动对心肌功能动力学影响的研究文献进行了综述：运动时耗氧量和产热的增加将导致心血管功能改变，表现为平均动脉压以及心搏量的进行性降低，同时心率增加以保持心输出量；心搏量的降低是由于皮肤静脉容积的增加而使中心静脉容积减少使心室充盈压降低所致；有限的间接证据显示在力竭性运动中心脏的变力状态降低：健康人在l 小时适度运动之后心脏做功以及一t h , 肌动能学均未发生改变。李昭波在研究大鼠一次力竭后左心室内压的变化时，发现反映心脏舒张功能的各种指标均发生明显降低，说明心脏舒张功能受到严重的损伤”1 ；但由于心脏舒张功能本身及检测方法也受多种因素影响，所以试验结果尚待进一步研究和证实。2 4 力竭运动对心钠素的影响心钠素a n p 是由心肌细胞产生与分泌的一种循环激素，具有强大的利钠、利尿、舒张血管及抑制肾素一血管紧张素系统的作用 6 0 , 6 1 oa n p 在心肌组织中分布是不均匀的，一般右心房含量最高，其次为左心房、右心室、左心室，室间隔含量最低，心传导系统也存有心钠素的分布”“。t a n a k a 等发现有训练的运动员在运动至力竭时可引起血浆中a n p 大幅度上升，其增高的幄度与运动负荷强度相关“3 “6 ，t o r uk i n u g a w a 等报道非运动员在力竭运动后，血浆中a n p 同样增高且无性别差异。7 。h b n i e l s e n 等发现在极限运动后运动员血浆g 日p r o a n p ( 1 3 0 ) 显著增高，而p r o a n p( 3 1 6 7 ) 的含量在耐力性运动变化较为明显，这些变化与右心房所受的张力和有效循环血量呈正相关“”1 。g i u s e p p e 等认为a n p 的分泌与左心房和心室的充盈度有关，力竭状态时心率与心脏充盈量最大，血浆内a n p 达到最大值“2 ”。潘珊珊等研究发现经过训练的大鼠力竭运动后，心房肌内心钠素含量增加，而未经训练的大鼠心钠素含量下降，认为力竭运动对心钠素的表达产生了损伤性影响”“。这些结果表明有训练的运动员达到力竭状态时，a n p 升高有利调节血容量，是机体的一种应激表现。扬州大学硕士学位论文2 5 力竭运动与心肌细胞的凋亡袁箭峰等发现运动训练可使大鼠心肌细胞凋亡增加，且随着运动强度的增大而增多，反复大强度运动可导致凋亡率的明显增加，无训练大鼠一次力竭运动即刻心肌的凋亡率超过有训练大鼠”，提示心肌细胞凋亡参与由于运动超负荷而致的病理性失代偿的心肌转变过程，并在此过程中起重要作用。金其贯等对大鼠进行力竭游泳建立过度训练模型，发现力竭运动后大鼠心肌组织在常规h e 染色上未发现明显病理变化，通过o n a 原位末端标记法发现心肌细胞中b c l 一2 和f a s 基因蛋白的表达，显示凋亡细胞显著增加：而b c l 2 减少，f a s 表达增加，说明心肌细胞凋亡可能是过度训练影响心脏功能的病理生理机制”。s i up 研究发现中等强度训练后，心肌内寡核苷酸数量减少，b c l 2 、h s p 7 0a n dm n 。s o d 基因蛋白的表达增加，a p a f - 1 基因蛋白表达量下降；b e l - 2m r n a 含量增高，b a xm r n a 下降，表明适当训练可使心肌细胞正常凋亡的数量下降”7 ”1 ；而常芸等发现无训练大鼠力竭运动后心肌细胞凋亡检出率低，心肌中b a x 表达较低，b a x b c l 2 比值较低，心肌很大程度上向坏死的病理方向发展；而经过系统耐力训练后心肌对力竭运动的应激耐受能力较强，心肌受损细胞多以凋亡形式出现，凋亡发生比率较高，有利于受损细胞的清除以及心肌结构与功能的恢复3 ；这些说明细胞凋亡的发生与心脏自身的防御系统有关”7 ” 。郭勇力等发现力竭运动后，心肌细胞凋亡数目和凋亡指数显著增加，而中等强度运动则无此现象，认为不适宜的运动会导致心肌组织损伤，细胞凋亡可能参与细胞的损害过程；关于细胞凋亡的机制，张钧等认为力竭运动和过度训练造成心肌组织产生大量的自由基，干扰细胞膜和肌质网膜上的钙通道，引起细胞内钙超载，为缓冲此现象，线粒体大量摄钙，造成线粒体钙超载，引起线粒体肿胀破裂，从而引起线粒体介导的细胞色素c 释放，进而激活心肌细胞内的c m p a s e s 蛋白酶家族，启动心肌细胞的凋亡；力竭运动后心肌组织发生缺血、缺氧性损伤，心肌细胞与间质胶原间正常比例遭到破坏等因素都可诱发细胞的凋亡呻1 8 。“，在心脏由生理代偿向病理发展过程中起着重要作用。但在有关力竭运动诱发心律失常的实验中，心脏传导组织内是否有凋亡的发生，尚有待于进一步的研究2 6 力竭运动对心肌细胞内0 f r 的影响力竭运动时由于心肌需氧量增加，冠状动脉供血不足使心肌产生“能量需求过高性”缺氧。；细胞内a t p 不足，导致组织内抗氧化酶活性下降，使自由基生成增多，具体的途径有：通过线粒体呼吸链中的辅酶q 氧化还原循环，使0 生成增多，丙二醛( m d a ) 含量升高；由于c c o 活性降低，沿呼吸链传递的电子不能顺利地经细胞色素c 氧化酶传递给氧，使呼吸链中还原程度增大，增加o 。的单电吴庚华：力竭运动对大鼠心脏传导系统的影响子还原速度，最终使0 。的单电子还原途径激活；经黄嘌呤氧化酶产生旷途径，在力竭运动时，黄嘌呤脱氢酶通过二硫键的氧化或通过酶蛋白水解转变成以o 。为电子受体的氧化酶，致使0 生成增加1 ；时庆德等认为，力竭运动中心肌组织内0 2 - 的产生以黄嘌呤氧化酶代谢途径为主肿1 ；大量研究表明，黄嘌呤氧化酶是组织损伤的重要原因之一1 。研究发现力竭运动后，心肌胞浆中超氧化物歧化酶( s o d )活性显著升高o ”，而线粒体中的s o d 却显著下降；线粒体内g s h ( 谷胱甘肽还原形式) 下降，主要是g s h g c s ( 谷胱甘肽合成酶) 比值下降，从而激活线粒体膜p l a 2 ，导致膜蛋白硫基