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对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构的影响及机制探讨吴卫东，王宇，魏建翔（郑州大学体育学院，河南 郑州 ；安阳师范学院，河南 安阳 ）【摘要】目的：观察中等强度持续运动（）与高强度间歇运动（）对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构的影响并探讨其机制。方法：周龄雄性 大鼠随机分为普通膳食安静组（）、高脂膳食安静组（）、高脂膳食 组（）和高脂膳食 组（），每组 只，高脂膳食饲料脂肪含量为 。和 组进行 周坡度为 的跑台运动，组进行 强度的持续运动，组进行以 和 强度依次交替的间歇运动。干预结束后检测血清 、含量；透射电镜观察大鼠心肌和比目鱼肌超微结构；检测心肌和比目鱼肌 、及 的蛋白表达。结果：与 组比较，组大鼠体重、指数、血清 、和 含量均增加，含量降低（）；心肌和比目鱼肌 、蛋白表达升高，蛋白表达降低（），超微结构损伤。与 组比较，、组大鼠体重、指数降低、血清 、含量降低（）；心肌 、蛋白表达增加，比目鱼肌 、蛋白表达增加（），超微结构损伤减轻。与 组比较，组大鼠血清 含量增加（），心肌 、蛋白表达增加，超微结构损伤较轻；比目鱼肌 蛋白表达降低，蛋白表达增加（），超微结构损伤较重。结论：与 可通过干预 、蛋白表达，对高脂膳食大鼠心肌和比目鱼肌超微结构产生不同影响。【关键词】中等强度持续运动；高强度间歇运动；心肌；比目鱼肌；腺苷酸活化蛋白激酶；丙二酰辅酶 脱羧酶；肉毒碱棕榈酰转移酶 ；大鼠【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（）【】，（，；，）【】：（）（），：（），（），（）（），（），（），（）（），（）（）：，（），（），（），（），（），（），：，（）【】；【基金项目】河南省科技攻关项目（）；河南省高等学校青年骨干教师培养计划（）；河南省高等学校重点科研项目（）【收稿日期】【修回日期】【通讯作者】：；：长期高脂膳食可致心肌和骨骼肌脂质沉积，进而诱发组织结构损伤，严重时可造成心力衰竭和胰岛素抵抗 ，。运动可改善身体成分，调节脂肪代谢，减缓心肌、骨骼肌脂质异位沉积和超微结构损伤，保护心肌、骨骼肌功能 ，。中等强度持续运动（，）是传统的控制体脂、调节代谢的基本措施之一被临床广泛应用，但近年来多项研究显示，高强度间歇运动（，）改善身体成分和减少内脏脂肪效果更佳 。那么，和 延缓高脂膳食诱导心肌和骨骼肌超微结构损伤的效果是否不同？其效果异同的原因是否与两运动方式调节代谢的能力有关？腺苷酸活化蛋白激酶（，）作为“能量调节器”，在心肌、骨骼肌脂质代谢中发挥重要作用。可通过磷酸化乙酰辅酶 羧化酶促进肉毒碱棕榈酰转移酶 （，）表达增加，是脂肪酸 氧化中的关键限速酶，在脂肪酸 氧化中发挥重要作用 ；此外，还可激活丙二酰辅酶 脱羧酶（，），抑制丙二酰辅酶 生成，进而增强 的活性和表达，促进脂肪酸氧化代谢，减少组织脂质堆积 。有研究报道，运动可增强 、和 的蛋白表达，促进脂肪酸 氧化，进而保护组织结构 。那么，、对心肌和骨骼肌 的影响是否相同？这是否是两运动方式延缓高脂膳食诱导心肌和骨骼肌超微结构损伤效果异同的原因之一？本研究对 大鼠进行高脂膳食喂养，同时进行 周的 和 ，通过对比各组大鼠血脂四项，心肌、比目鱼肌超微结构和 、和 蛋白表达量的变化情况，比较 、延缓高脂膳食诱导大鼠心肌和比目鱼肌超微结构损伤的效果，并探讨其组织特异性的可能原因，为制定科学运动方案预防高脂膳食危害提供理论依据。材料与方法 实验对象及分组周龄 健康雄性大鼠 只，购自辽宁长生生物技术有限公司（生产许可证号：（辽），初始体重（），单笼饲养，自由进水和摄食，温度 ，湿度 。每天通过称量剩食量和喂食量计算摄食量，每 测量一次体重。经一周适应性喂养后根据饮食方式随机分为 组（）：普通膳食安静组（组）、高脂膳食安静组（组）、高脂膳食中等强度持续训练组（组）和高脂膳食高强度间歇训练组（组），高脂膳食饲料脂肪含量为 。运动训练方案和 组不运动。和 组进行 周坡度为 的跑台运动，运动强度根据 和李方晖的研究 ，进行制定。组进行 强度的持续运动，组进行以 和 强度依次交替的间歇运动，控制 和 组大鼠跑动距离相同。根据大鼠昼伏夜出的生活习性，训练安排在灯控夜间进行，时间为 ：之间，每次约 ，次 日，日 周。为确保实验强度始终符合实验设计，每两周进行一次递增负荷测试。样品采集及处理末次运动后 ，禁食 取材。异氟烷气体麻醉，测量体长，心尖取血，以 离心 后，取上清液。生理盐水进行心脏灌流，取心脏和比目鱼肌并用生理盐水冲洗，称重后一部分置于 多聚甲醛溶液中室温保存待测，另一部分置液氮冷冻后 保存。血脂测试严格按照试剂盒说明书操作，分别测定大鼠血清低密度脂蛋白（，）、高密度脂蛋白（，）、游离脂肪酸（，）、甘油三酯（，）含量。心肌、比目鱼肌超微结构观察将心肌和比目鱼肌处理成 左右的立方体，放入 的戊二醛固定，磷酸缓冲液浸洗 次，每次 ，的锇酸固定 后，再用磷酸缓冲液浸洗 次，每次 ，用 、中国应用生理学杂志，（）、和 的丙酮逐级脱水，每次 ，环氧树脂包埋，纵切成 左右的超薄切片，醋酸双氧铀和柠檬酸铅双重染色 ，透射电镜下观察、拍照。心肌、比目鱼肌 、蛋白表达检测将待测组织使用超声粉碎机粉碎，离心 取上清后测定蛋白浓度，加入 煮沸 变性，电泳分离。将电泳后的凝胶转移至 膜上，脱脂奶粉封闭 ，用 液洗膜后加一抗稀释液，水平摇床孵育过夜。次日，液清洗后，加入山羊抗兔二抗室温孵育，加 发光液显影，用凝胶系统分析软件扫描各条带灰度值，以细胞因子与 的比值作为相对表达量。统计学处理所有数据以平均数 标准差（珋 ）表示，采用 进行整理统计分析。以 组作为普通膳食对照组，对 组高脂膳食作用进行分析，采用独立样本 检验；以 组作为高脂膳食安静对照组，对、组训练效果进行分析，采用单因素方差分析，两两比较采用 法。结果 各组大鼠体重比较实验前各组大鼠体重无差异；周喂养后，与组比较，组大鼠体重和 指数增加（，表）；与 组比较，两运动组大鼠体重、指数均降低（）；两运动组大鼠体重、指数无差异。结果表明：周高脂膳食可致大鼠体重和 指数增加；与 均可有效延缓其增长。（珋 ，）（）（）：；：；：；：；各组大鼠日均摄食量及摄入热量比较与 组比较，组每只大鼠日均摄食量降低（，表 ），日均摄入热量增加（）；与 组比较，和 组每只大鼠日均摄食量及摄入热量均降低（），但两组间无显著性差异。结果表明：周高脂膳食可致每只大鼠日均摄入热量增加；与 均可有效抑制大鼠食欲，减少每只大鼠日均摄食量和摄入热量。（珋 ，）（）（）：；：；：；：，；各组大鼠血清脂质含量比较与 组比较，组大鼠血清 、和 含量均增加（或 ，表），含量降低（）；与 组比较，两运动组大鼠的血清 、含量降低（），组 、含量无显著性差异，组 含量增加（），含量降低（），且 组较 组大鼠的血清 含量增加（），其它无差异。结果表明：周高脂膳食可致大鼠血清脂质增加；与 均可有效改善，且 对 的改善效果更佳。（，珋 ，）：；：；：；：；：；：；：；：，；各组大鼠心肌、比目鱼肌超微结构观察结果比较透射电镜观察心肌细胞显示，组大鼠的心肌纤维排列整齐，肌节分布规律整齐，细胞间间隙清晰，明暗带清晰可辨，线、带、界限清晰，线粒体丰富，外膜完整，呈圆形或椭圆形，排列规则且紧密；组大鼠的心肌细胞发生明显变化，细胞肌丝排列和走向基本正常，但 线稍模糊扭曲，线粒体数量减少，外膜形态模糊，部分出现空泡化，且线粒体旁出现大量脂滴；和 组大鼠的心肌细胞形态结构比较完好，线粒体数量较多，且空泡较少，组线粒体旁脂滴较少，组脂滴略多（图 ）。结果提示，周高脂膳食可致大鼠心肌超微结构损伤，两种运动方式均可有效延缓，且 的效果较好。，（）透射电镜观察比目鱼肌细胞显示，组大鼠的比目鱼肌肌原纤维排列整齐，全长呈现出有规则的明带和暗带交替，且明暗带在平行排列的各肌原纤维之间几乎在同一水平上，线粒体完整排列；组大鼠的比目鱼肌肌原纤维排列不整齐，肌小节紊乱，明、暗带不清晰，线出现锯齿形或波形变化，有溶解趋势，线粒体大小和分布不均，模糊不清；和 组大鼠的比目鱼肌细胞形态结构基本正常，肌纤维排列较整齐规则，线、线更完整清晰，明带与暗带更易区分，线粒体数量较多，脂滴明显减少，且与组相比，组线粒体旁脂滴较多（图 ）。结果提示，周高脂膳食可致大鼠比目鱼肌超微结构损伤，两种运动方式均可有效延缓，且 的效果较好。（）：；：；：；：；：；：；各组大鼠心肌、比目鱼肌 、蛋白表达比较与 组比较，组大鼠心肌 、蛋白表达升高（或 ，表 ，图 ），蛋白表达降低（）；与 组比较，、组大鼠心肌 、蛋白表达均增加（或 ）；与 组比较，组大鼠心肌 、蛋白表达水平增加（），蛋白无差异。与 组比较，组大鼠比目鱼肌 、蛋白表达升高（，表 ，图 ），蛋白表达降低（）；与 组比较，、组大鼠比目鱼肌 、蛋白表达增加（或 ），蛋白无显著变化；与 组比较，组大鼠比目鱼肌 蛋白表达降低（），蛋白表达增加（），蛋白无显著变化。结果表明，周高脂膳食可导致大鼠心肌、比目鱼肌 、蛋白表达代偿性增加，蛋白表达减少；两种运动方式均可促进大鼠心肌、比目鱼肌 、蛋白表达增加，但 对心肌 蛋白表达的促进效果较好，对比目鱼肌 蛋白表达的促进效果较好。，（珋 ，）：；：；：；：；：；：；：，；，；，（珋 ，）：；：；：；：；：；：；：；，；，：；：；：；：；：；：；：讨论本研究结果显示，周高脂膳食会导致大鼠摄入热量、体重与 指数增加。和 均可抑制大鼠摄食量及摄入热量，这是它们可有效控制体重和 指数增长的一个重要原因。运动不仅中国应用生理学杂志，（）可以减少热量的摄入，还可增加脂质的消耗。血脂测试结果显示，周高脂膳食可致大鼠血清脂质含量增加，和 均可有效改善。值得注意的是，对增加 含量效果较好，大量研究显示 较 改善血脂效果更好，究其原因可能有两个：一方面由于 运动强度不断变化，机体难以较快适应，不易出现能量利用节省化现象，因而机体能量消耗更多，体内血脂代谢率升高 ；另一方面 更易造成运动后过量耗氧 。在运动后恢复期内，机体新陈代谢率仍保持较高水平，此过程更多依赖脂质供能，更有利于改善血脂代谢。心肌是主要以长链脂肪酸氧化供能的动力性组织，长期高脂膳食可导致心肌脂质代谢紊乱，脂肪异位堆积，心肌结构损伤，严重可导致心肌病、冠心病和猝死的发生 。本研究发现，周高脂膳食可导致大鼠心肌超微结构受损，和 均可延缓。运动不仅可有效减少机体心肌脂质含量，提高射血分数，改善心功能 ，还可提高心肌纤维的 酶活性，加快 合成速率，使心肌氧化代谢能力和收缩能力增加 。对防治心肌超微结构损伤效果更好，可能是运动强度不断变换影响了心肌代谢底物选择 ，高低强度交替的 会极大刺激心肌细胞，导致心肌对底物的利用和能量的传递有所改变。有研究发现，当运动强度超过 时，心肌糖代谢水平开始发生改变，当运动强度超过 时，心肌脂代谢水平开始发生变化 ，心肌脂代谢水平对高强度的运动更敏感。骨骼肌是身体运动的动力部分，在控制全身代谢方面发挥重要作用。骨骼肌由红肌纤维和白肌纤维组成，它们有着不同的生理和代谢功能。以红肌纤维为主的比目鱼肌含有大量线粒体和线粒体酶，其有氧代谢能力较强，在长时间有氧运动时主要以脂肪供能为主，随运动强度增加，供能方式由脂肪代谢向糖代谢转变，因此比目鱼肌代谢底物的选择可能与运动强度关系更为密切。此外，不同运动强度的交替变化可促使交感神经兴奋，激素含量随之发生变化，加强了糖代谢水平，随之引起乳酸浓度持续升高，进而降低比目鱼肌的脂代谢水平 ，由此可见，比目鱼肌的脂代谢水平对中强度运动更敏感。本实验结果表明，周高脂膳食可导致大鼠比目鱼肌肌丝溶解和排列紊乱，和 均可延缓高脂膳食大鼠比目鱼肌超微结构损伤，减少脂质沉积，但 的干预效果更好。本实验结果显示，经 周高脂膳食喂养后，大鼠心肌、比目鱼肌中 、蛋白表达量均增加，这可能是机体为保持组织线粒体结构和功能稳定，维持机体正常代谢的代偿性增加。经 周 和 干预后，大鼠心肌组织 、和 蛋白表达量均增加，比目鱼肌组织 、蛋白表达量增加，由此推测 和 均可通过 促进脂肪酸氧化，调节脂质代谢。本研究同时发现，对心肌 、蛋白表达较 显著，对比目鱼肌 蛋白表达较 显著，结合超微结构实验结果，推测 对预防心肌结构损伤效果较好，对预防比目鱼肌结构损伤效果较好与此有关。脂肪只能通过线粒体进行有氧代谢，而葡萄糖不仅可在线粒体中进行有氧代谢，还可直接在细胞内进行无氧代谢。葡萄糖和脂肪酸的代谢通常是相互交织和调节的，这可能是 和 对高脂膳食大鼠心肌、比目鱼肌 、蛋白表达的调节具有差异性的原因。心肌是体内耗氧量最大的组织之一，含有丰富的肌原纤维，线粒体体积大且数量多，含量约占心肌细胞总体积的 ，健康心脏中约 的 是通过脂肪酸氧化产生的，在供氧充分时，运动强度增加需要更多的脂肪酸氧化合成足够的 供能，此时糖代谢受到抑制 ，因此 对心肌 和 蛋白表达的增加更显著。长时间运动干预可促使骨骼肌线粒体数量增加、酶活性提高，并激活细胞自噬，保证线粒体周转的良好状态 。运动强度从 增加到 过程中，骨骼肌脂肪氧化总量占比不断升高，随着运动强度升高和运动时间加长，骨骼肌内脂肪大量排空，由脂代谢逐渐向糖代谢转变 。比目鱼肌以慢肌纤维为主，因此 对比目鱼肌 蛋白表达影响更为显著。综上所述，两运动方式对延缓高脂膳食大鼠心肌、比目鱼肌结构损伤效果不同，即 对预防心肌结构损伤效果较好，对预防比目鱼肌结构损伤效果较好，其机制可能是 和 对心肌、比目鱼肌组织 、蛋白表达的影响不同，其调节脂代谢紊乱的效果存在组织特异性。【参考文献】，（）：，（），（）：王海涛，杨雯茜，刘玉倩有氧运动对高脂膳食小鼠心肌损伤中 通路的作用 中国应用生理学杂志，（）：，（）：，：，（）：王天源，王晓慧有氧运动对糖尿病大鼠 信号通路的影响及其与 关系 中国应用生理学杂志，（）：，：，（）：，（）：李方晖，艾竞一，李涛高强度间歇训练对大鼠骨骼肌细胞自噬的影响及其调节机制 体育科学，（）：林鹏杰，蓝道忠，翁锡全短期有氧运动与高强度间歇运动对男性青年血脂代谢指标的影响 体育学刊，（）：，（）：，（）：，：，：，：，（）：，（）：，（）：赵永才，高炳宏运动诱导骨骼肌线粒体生物合成调控机制研究进展 中国运动医学杂志，（）：沈文清，何标，丁树哲 运动调控骨骼肌糖脂代谢的重要激酶 生命科学，（）：中国应用生理学杂志，（）