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低氧及运动致大鼠骨骼肌形态学改变的实验研究

日期:2019-05-07 15:26
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摘要:

【摘要】目的 观察低氧及低氧复合运动时 大鼠体重及腓肠肌显微、超微结构的变化,旨在探讨低氧状态下适当运动对骨骼肌的影响。 方法 建立大鼠低氧及低氧复合运动模型,运用光镜及透射电镜观察大鼠腓肠肌显微、超微结构的变化。 结果 低氧复合运动组较低氧安静组大鼠体重差异有显著性意义()。低氧复合运动组骨骼肌结构正常 线粒体数量增加,骨骼肌纤维增粗****增生。 结论 低氧复合适当的运动能够维持骨骼肌的正常形态 增强骨骼肌的有氧代谢 起到保护骨骼肌的作用,从而提高骨骼肌的低氧适应能力,促进低氧习服。

【关键词】低氧 运动 骨骼肌 显微结构 超微结构初次进入高原低氧地区,由于整体或局部的缺氧会引起机体出现一系列反应,如急性高原反应。如何*大限度地减轻高原反应,提高初入高原者的劳动、训练能力,是高原医学研究的重要课题。有研究显示 ,适当体育锻炼可以促进高原习服,其表现为增强心、肺功能,改善机体对氧的摄取、运输和利用,提高机体*大用氧能力。本实验通过观察低氧及低氧复合运动时 大鼠体重及腓肠肌显微、超微结构的变化,旨在探讨低氧状态下适当运动对骨骼肌的影响。

材料与方法

一、实验材料

动物及分组: ( )雄性大鼠只由南方医科大学实验动物中心提供,周龄,体质量 。随机分为四组: 组,正常氧安静组(只);组,正常氧运动组( 只);组,低氧安静组( 只);组,低氧运动组( 只)。主要试剂及仪器:常压低氧帐篷系统(美国公司), 型电动动物跑台两部(杭州立泰科技有限公司), 透射电镜(日本电子),电子天平( )。

二、实验方法

动物模型:采用常压低氧帐篷系统,模拟氧含量 (相当于海拔 ),其中、两组动物

每天: :置入低氧帐篷内。实验用 型电动动物跑台两部,该跑台可自动记录大鼠训练时

间,运动距离和跑动速度,装备有光、电、声刺激装置,、两组大鼠每天在跑台上训练 ,跑台速度设定为 。组大鼠在正常条件下饲养,不施加任何处理因素。

取材:于实验开始后第、、、天在各组动物中随机抽取 只,称重, 水合氯醛溶液腹腔内麻

醉。迅速完整切除左侧腓肠肌。光镜切片的制备:取 左右的骨骼肌组织方块,经 福尔马林固定后,常规石蜡包埋,切片。 切片常规用二甲苯脱蜡,经各级乙醇至水洗:二甲苯( ) 二甲苯 乙醇蒸馏水洗 。苏木素染色 ,自来水洗。 盐酸乙醇分化 (提插数下)。 自来水浸

泡 。置伊红液 。常规脱水,封片:二甲苯 中性树脂封固。电镜超薄切片的制备:取上述骨骼肌组织少许用于制备电镜超薄切片标本。 锐利眼科剪将标本剪成 左右的骨骼肌组织方块。 肌肉组织投入含 戊二醛专用电镜固定液的小瓶中固定。 用 缓冲液洗 次。 锇酸

后固定 。 常规电镜样品制备程序脱水、渗透、包埋、超薄切片、铀铅染色。 透射电镜观察。

三、统计学分析

应用 软件对每组结果进行检验,结果以 表示。 差异有显著性意义。

结 果

大鼠体重:从表 可以看出,伴随时间的增加,各组大鼠体重随时间的改变差异有显著性意义;低氧安静组大鼠体重降低与其它组比较差异有显著性意义,慢性低氧尤为明显。运动可以促进大鼠体重增加,甚至可对抗低氧造成的体重减轻,并且这种改变超过常氧安静组大鼠自然体重的增加,与同样运动量的常氧运动组大鼠相比较稍有减少,但差异无显著性意义。低氧条件下适当的运动,可以增加机体对低氧的习服能力。

讨 论

高原环境影响人体的主要因素是低氧。平原人进入高原后,机体在神经体液调节下发生一系列的代偿适应性变化,以适应高原环境,这个过程称之为习服。由于个体的差异,每个人的习服能力不一样。大多数平原人进入高原后,通过机体的代偿适应性反应可以获得对高原环境的良好习服,能够在高原环境中正常工作、生活而无任何不适。但也有一部分人,从平原

进入高原后,由于代偿适应性反应不足或过于强烈而发生习服不佳,从而出现各种急、慢性高原病。如何提高劳动者的低氧适应能力和高原保健水平,提高高原部队的作战能力和运动员的训练成绩,有效的干预低氧对人体损害具有重要意义。维持骨骼肌正常的结构和功能对提高高原劳动能力具有重要作用。本实验研究结果显示:在单纯低氧情况下大鼠表现出种种不适应现象如体重降低,肌纤维明显萎缩,急性期骨骼肌线粒体体积增大,嵴稍肿胀、嵴内腔扩大,嵴紊乱,高尔基体、内质网稍肿大,细血管形成可缩短氧从****向组织细胞弥散的距离改善组织的供氧是机体在局部组织水平上对低氧习服的重要机制之一。

在单纯低氧条件下骨骼肌纤维明显萎缩,这对于处在低氧条件下的机体减少局部氧耗、保持主要器官的能量代谢具有一定的代偿适应意义。骨骼肌萎缩可能与低氧时骨骼肌的氧供减少、合成代谢降低以及低氧时动物活动量减少所致的功能性“废用”有关。单纯低氧时骨骼肌****增生与否一直存有争议。早期的研究发现动物生活在高原环境中****密度增加从而推断有****增生 。但 等提出低氧时骨骼肌****密度增加是由于骨骼肌纤维的萎缩所致。该观点被随后的一些实验所肯定。血管密度增加但由于骨骼肌纤维的萎缩使单位面积内****数与肌纤维数的比值 不变。说明在低氧安静条件下****数目无明显增加。但由于肌纤维的萎缩、变细 ****密度增加使氧的弥散距离缩短从而有利于骨骼肌组织氧的供应。这可能是低氧时骨骼肌组织对低氧习服适应的特点。低氧复合适当运动时 骨骼肌肌纤维不发生萎缩并且出现新生****以此来适应骨骼肌功能增强的需要。机体在低氧复合运动的初期骨骼肌氧的供需比值失衡可能是引起骨骼肌****增生的基础。而低氧安静时由于红细胞数增加使氧供相对增多机体的活动量减少及肌纤维萎缩使骨骼肌对氧的需求相对减少这样氧的供 需失衡现象并不明显因此****不增生。有研究表明在低氧复合适当运动的大鼠骨骼肌****在增生的同时 血管内皮生长因子()表达量显著增加而低氧安静大鼠骨骼肌****并没有增生 的量也没见明显变化。低氧复合运动引起骨骼肌****增生的机制可能与低氧复合运动时低氧诱导因子()表达增加有关。 作为调节 的转录因子,直接从基因水平调节 在组织中的表达。 能增加血管尤其是微小血管的渗透性,使血浆大分子外渗。通过与血管内皮细胞表面的特异性受体结合而明显促进成纤维细胞、血管内皮细胞生长,合成和分泌胶原等细胞外基质,并能强烈促进新血管形成,是生理条件下和病理生理适应过

程中血管生长的主要调节因子 。低氧复合运动能够通过 表达的增加来提高 在组织中的表

达,从而促进新血管形成。

综上所述,我们认为低氧复合适当的运动能够维持机体的正常重量,稳定骨骼肌的正常结构增加线粒体数量,抑制骨骼肌萎缩并且能够促使骨骼肌****新生改善骨骼肌的血液供应有利于骨骼肌的有氧代谢促进机体对高原低氧环境的习服。

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