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低氧及運動致大鼠骨骼肌形態學改變的實驗研究

日期:2020-02-26 01:16
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摘要:

【摘要】目的 觀察低氧及低氧復合運動時 大鼠體重及腓腸肌顯微、超微結構的變化,旨在探討低氧狀態下適當運動對骨骼肌的影響。 方法 建立大鼠低氧及低氧復合運動模型,運用光鏡及透射電鏡觀察大鼠腓腸肌顯微、超微結構的變化。 結果 低氧復合運動組較低氧安靜組大鼠體重差異有顯著性意義()。低氧復合運動組骨骼肌結構正常 線粒體數量增加,骨骼肌纖維增粗****增生。 結論 低氧復合適當的運動能夠維持骨骼肌的正常形態 增強骨骼肌的有氧代謝 起到保護骨骼肌的作用,從而提高骨骼肌的低氧適應能力,促進低氧習服。

【關鍵詞】低氧 運動 骨骼肌 顯微結構 超微結構初次進入高原低氧地區,由于整體或局部的缺氧會引起機體出現一系列反應,如急性高原反應。如何*大限度地減輕高原反應,提高初入高原者的勞動、訓練能力,是高原醫學研究的重要課題。有研究顯示 ,適當體育鍛煉可以促進高原習服,其表現為增強心、肺功能,改善機體對氧的攝取、運輸和利用,提高機體*大用氧能力。本實驗通過觀察低氧及低氧復合運動時 大鼠體重及腓腸肌顯微、超微結構的變化,旨在探討低氧狀態下適當運動對骨骼肌的影響。

材料與方法

一、實驗材料

動物及分組: ( )雄性大鼠只由南方醫科大學實驗動物中心提供,周齡,體質量 。隨機分為四組: 組,正常氧安靜組(只);組,正常氧運動組( 只);組,低氧安靜組( 只);組,低氧運動組( 只)。主要試劑及儀器:常壓低氧帳篷系統(美國公司), 型電動動物跑臺兩部(杭州立泰科技有限公司), 透射電鏡(日本電子),電子天平( )。

二、實驗方法

動物模型:采用常壓低氧帳篷系統,模擬氧含量 (相當于海拔 ),其中、兩組動物

每天: :置入低氧帳篷內。實驗用 型電動動物跑臺兩部,該跑臺可自動記錄大鼠訓練時

間,運動距離和跑動速度,裝備有光、電、聲刺激裝置,、兩組大鼠每天在跑臺上訓練 ,跑臺速度設定為 。組大鼠在正常條件下飼養,不施加任何處理因素。

取材:于實驗開始后第、、、天在各組動物中隨機抽取 只,稱重, 水合氯醛溶液腹腔內麻

醉。迅速完整切除左側腓腸肌。光鏡切片的制備:取 左右的骨骼肌組織方塊,經 福爾馬林固定后,常規石蠟包埋,切片。 切片常規用二甲苯脫蠟,經各級乙醇至水洗:二甲苯( ) 二甲苯 乙醇蒸餾水洗 。蘇木素染色 ,自來水洗。 鹽酸乙醇分化 (提插數下)。 自來水浸

泡 。置伊紅液 。常規脫水,封片:二甲苯 中性樹脂封固。電鏡超薄切片的制備:取上述骨骼肌組織少許用于制備電鏡超薄切片標本。 銳利眼科剪將標本剪成 左右的骨骼肌組織方塊。 肌肉組織投入含 戊二醛專用電鏡固定液的小瓶中固定。 用 緩沖液洗 次。 鋨酸

后固定 。 常規電鏡樣品制備程序脫水、滲透、包埋、超薄切片、鈾鉛染色。 透射電鏡觀察。

三、統計學分析

應用 軟件對每組結果進行檢驗,結果以 表示。 差異有顯著性意義。

結 果

大鼠體重:從表 可以看出,伴隨時間的增加,各組大鼠體重隨時間的改變差異有顯著性意義;低氧安靜組大鼠體重降低與其它組比較差異有顯著性意義,慢性低氧尤為明顯。運動可以促進大鼠體重增加,甚至可對抗低氧造成的體重減輕,并且這種改變超過常氧安靜組大鼠自然體重的增加,與同樣運動量的常氧運動組大鼠相比較稍有減少,但差異無顯著性意義。低氧條件下適當的運動,可以增加機體對低氧的習服能力。

討 論

高原環境影響人體的主要因素是低氧。平原人進入高原后,機體在神經體液調節下發生一系列的代償適應性變化,以適應高原環境,這個過程稱之為習服。由于個體的差異,每個人的習服能力不一樣。大多數平原人進入高原后,通過機體的代償適應性反應可以獲得對高原環境的良好習服,能夠在高原環境中正常工作、生活而無任何不適。但也有一部分人,從平原

進入高原后,由于代償適應性反應不足或過于強烈而發生習服不佳,從而出現各種急、慢性高原病。如何提高勞動者的低氧適應能力和高原保健水平,提高高原部隊的作戰能力和運動員的訓練成績,有效的干預低氧對人體損害具有重要意義。維持骨骼肌正常的結構和功能對提高高原勞動能力具有重要作用。本實驗研究結果顯示:在單純低氧情況下大鼠表現出種種不適應現象如體重降低,肌纖維明顯萎縮,急性期骨骼肌線粒體體積增大,嵴稍腫脹、嵴內腔擴大,嵴紊亂,高爾基體、內質網稍腫大,細血管形成可縮短氧從****向組織細胞彌散的距離改善組織的供氧是機體在局部組織水平上對低氧習服的重要機制之一。

在單純低氧條件下骨骼肌纖維明顯萎縮,這對于處在低氧條件下的機體減少局部氧耗、保持主要器官的能量代謝具有一定的代償適應意義。骨骼肌萎縮可能與低氧時骨骼肌的氧供減少、合成代謝降低以及低氧時動物活動量減少所致的功能性“廢用”有關。單純低氧時骨骼肌****增生與否一直存有爭議。早期的研究發現動物生活在高原環境中****密度增加從而推斷有****增生 。但 等提出低氧時骨骼肌****密度增加是由于骨骼肌纖維的萎縮所致。該觀點被隨后的一些實驗所肯定。血管密度增加但由于骨骼肌纖維的萎縮使單位面積內****數與肌纖維數的比值 不變。說明在低氧安靜條件下****數目無明顯增加。但由于肌纖維的萎縮、變細 ****密度增加使氧的彌散距離縮短從而有利于骨骼肌組織氧的供應。這可能是低氧時骨骼肌組織對低氧習服適應的特點。低氧復合適當運動時 骨骼肌肌纖維不發生萎縮并且出現新生****以此來適應骨骼肌功能增強的需要。機體在低氧復合運動的初期骨骼肌氧的供需比值失衡可能是引起骨骼肌****增生的基礎。而低氧安靜時由于紅細胞數增加使氧供相對增多機體的活動量減少及肌纖維萎縮使骨骼肌對氧的需求相對減少這樣氧的供 需失衡現象并不明顯因此****不增生。有研究表明在低氧復合適當運動的大鼠骨骼肌****在增生的同時 血管內皮生長因子()表達量顯著增加而低氧安靜大鼠骨骼肌****并沒有增生 的量也沒見明顯變化。低氧復合運動引起骨骼肌****增生的機制可能與低氧復合運動時低氧誘導因子()表達增加有關。 作為調節 的轉錄因子,直接從基因水平調節 在組織中的表達。 能增加血管尤其是微小血管的滲透性,使血漿大分子外滲。通過與血管內皮細胞表面的特異性受體結合而明顯促進成纖維細胞、血管內皮細胞生長,合成和分泌膠原等細胞外基質,并能強烈促進新血管形成,是生理條件下和病理生理適應過

程中血管生長的主要調節因子 。低氧復合運動能夠通過 表達的增加來提高 在組織中的表

達,從而促進新血管形成。

綜上所述,我們認為低氧復合適當的運動能夠維持機體的正常重量,穩定骨骼肌的正常結構增加線粒體數量,抑制骨骼肌萎縮并且能夠促使骨骼肌****新生改善骨骼肌的血液供應有利于骨骼肌的有氧代謝促進機體對高原低氧環境的習服。