大強度耐力訓(xùn)練對發(fā)育期雄性大鼠骨骼肌運動終板形態(tài)學影響的研究

鄒明新

(包頭師范學院生物科學與技術(shù)學院,內(nèi)蒙古包頭 014030)

大強度耐力訓(xùn)練對發(fā)育期雄性大鼠骨骼肌運動終板形態(tài)學影響的研究

鄒明新

(包頭師范學院生物科學與技術(shù)學院,內(nèi)蒙古包頭 014030)

使用琥珀酸脫氫酶和乙酰膽堿酯酶聯(lián)合酶組化染色,光鏡下觀察大強度持續(xù)跑訓(xùn)練后,發(fā)育期大鼠腓腸肌外側(cè)各型肌纖維運動終板面積 (縱切面)的變化。結(jié)果表明,經(jīng)過大強度持續(xù)跑訓(xùn)練后,各型肌纖維上運動終板的面積與各自對照組都有所增加,并且各周運動組同型骨骼肌肌纖維的運動終板面積均有顯著性差異。

發(fā)育期大鼠;大強度耐力訓(xùn)練;運動終板

Abstract:To investigate the effect of the intensive endurance training on the motor-end-plate of lateral gastraocnem ium s in the growth Male rats,the specimens Were histochem ically stained With SDH-A chE.And the cross-sectional areas of all types of the motor-end-plate Were measured With IMage A nalyzer.There Were significant increase in the areas of thd motor end-plate in every exercise cycle,but the change Was different in every exercise cycle.

Key words:growth rat;intensity endurance training;motor end plate

運動終板是軀體運動神經(jīng)末梢下方特化的肌纖維部分,其在骨骼肌纖維上的分布既是骨骼肌神經(jīng)支配的表現(xiàn)形式,也是神經(jīng)系統(tǒng)引起肌肉收縮的關(guān)鍵部位。因此,運動終板的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機能狀態(tài)直接影響到骨骼肌的功能。有實驗證明,一定強度的運動訓(xùn)練在改變骨骼肌纖維形態(tài)的同時,相應(yīng)地伴有運動終板的形態(tài)、數(shù)量和分布狀況的改變,并且這種改變常隨肌纖維類型的不同而不同[1]。但也有實驗顯示骨骼肌纖維的變化并不一定與運動終板的變化平行出現(xiàn)[2]。導(dǎo)致這兩種不同結(jié)論出現(xiàn)的原因,可能是由于實驗標本取材部位的不同,或者是施加運動強度和持續(xù)時間的不同造成,但確切的定論還有待今后進行更深入細致的實驗研究。

關(guān)于運動訓(xùn)練對運動終板面積的影響已有不少文獻報道。但是大多報道傾向于運動訓(xùn)練對成年或老年鼠骨骼肌纖維上運動終板形態(tài)的研究[3,4],并且只是對各型肌纖維上運動終板的籠統(tǒng)研究,而不是對每一種肌纖維上運動終板的改變做詳細的論述。本實驗研究是從骨骼肌的基礎(chǔ)性研究出發(fā),探討大強度耐力訓(xùn)練對發(fā)育期雄性大鼠運動終板的形態(tài)學影響,其最終目的是為提高骨骼肌纖維的收縮效率和提高青少年運動員的運動成績提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與運動方案

實驗動物為 4周齡Wister雄性大鼠 48只 (由沈陽醫(yī)學院動物飼養(yǎng)部提供),根據(jù)體重隨機搭配分為 6組,每組 8只。非訓(xùn)練對照組與運動訓(xùn)練組各分為 3周組、6周組和 9周組。

運動組大鼠采用小動物跑臺 (天津產(chǎn))訓(xùn)練,設(shè)計負荷為26.8 m/min,坡度為 5°,運動時間為每天 60min。此運動強度相當于成年大鼠最大攝氧量的 75%左右[5]。

3周為一個訓(xùn)練階段,分為 3周、6周和 9周三個階段。

1.2 取材與染色方法

各周運動組及相應(yīng)的對照組分別在運動 3周、6周、9周后次日以 10%的水合氯醛腹腔麻醉取材。

本實驗采用琥珀酸脫氫酶和乙酰膽堿酯酶聯(lián)合酶組化染色方法。

使用顯微圖像分析儀,應(yīng)用軟件為 Image motic advanced 3.0(型號為 505073324),光鏡下測量縱切片上三種肌纖維上運動終板的面積。

1.3 數(shù)據(jù)的采集和處理

從每組 8例腓腸肌外側(cè)頭的縱切片中,每例隨機分別記數(shù)各型肌纖維上完整運動終板各 10個的縱切面積,然后計算其均值。

全部數(shù)據(jù)在 SPSS10.0中處理,以平均數(shù)和標準差來表示。每個實驗組數(shù)據(jù)分別與其對照組進行配對 t檢驗,各周運動組同型肌纖維上的運動終板之間使用組間方差分析,顯著性水平以 P<0.05為具有顯著性意義。

2 結(jié)果

2.1 各周運動組、對照組同型骨骼肌肌纖維上運動終板面積之間的關(guān)系

經(jīng)過 3周、6周、9周的大強度耐力訓(xùn)練后,各周運動組同型骨骼肌肌纖維上運動終板面積經(jīng)過方差分析,顯示都有顯著差異 (表1)。各周對照組同型骨骼肌肌纖維上運動終板面積經(jīng)過方差分析亦顯示有顯著性差異 (表2)。

表1 各周運動組同型骨骼肌肌纖維上運動終板面積均值及方差分析統(tǒng)計表(±SD)

注:ANOVA:＊＊表示 P<0.01,＊P<0.05。下同。

紅肌 (μm2) 中間肌 (μm2) 白肌 (μm2)3W 279.394±32.528 338.528±41.382 366.362±41.701 6W 317.391±53.327 372.104±53.989 431.668±41.194 9W 356.111±43.065 405.360±45.238 462.637±46.794 3W與6W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊3W與9W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊6W與9W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊

表2 各周對照組同型骨骼肌肌纖維上運動終板面積均值及方差分析統(tǒng)計表(±SD)

2.2 3周大強度耐力訓(xùn)練對各型肌纖維運動終板面積的影響

經(jīng)過 3周大強度的耐力訓(xùn)練后,紅肌、中間肌和白肌肌纖維上運動終板的平均面積分別比各自對照組增長了8.153%(P<0.01)、9.496%(P<0.01)、6.554%(P<0.01)(圖1)。

圖1 3周對照組和運動組骨骼肌肌纖維上運動終板的面積均值比較(±SD)

2.3 6周大強度耐力訓(xùn)練對各型肌纖維上運動終板面積的影響

經(jīng)過 6周大強度的耐力訓(xùn)練后,紅肌、中間肌和白肌肌纖維上運動終板平均面積分別比各自對照組增長了 6.682%(P<0.01)、6.098%(P<0.01)、5.239%(P<0.05)(圖2)。

圖2 6周對照組和運動組骨骼肌肌纖維上運動終板面積均值比較 (±SD)

2.4 9周大強度耐力訓(xùn)練對各型骨骼肌肌纖維運動終板面積的影響

經(jīng)過 9周大強度的耐力訓(xùn)練后,紅肌、中間肌和白肌肌纖維上運動終板平均面積分別比各自對照組增長了 5.149%(P<0.01)、4.954%(P<0.05)、3.847%(P<0.05)(圖3)。

圖3 9周對照組和運動組運動骨骼肌肌纖維上運動終板面積均值比較(±SD)

2.5 各運動組骨骼肌肌纖維上運動終板面積增長百分比的趨勢

各周運動組同型肌纖維上運動終板面積增長百分比的趨勢是下降的 (圖4)。

圖4 各型骨骼肌肌纖維上運動終板面積增長百分比趨勢圖

3 分析與討論

運動終板在骨骼肌纖維上的分布既是骨骼肌神經(jīng)支配的表現(xiàn)形式,也是神經(jīng)系統(tǒng)引起肌肉收縮的關(guān)鍵部位,因此,運動終板的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機能狀態(tài)直接影響到骨骼肌的功能。不少學者認為,在正常生理情況下,運動終板有周期性退化和再生[6,7]。有實驗證明,運動終板的形態(tài)與生理負荷的改變存在著順應(yīng)性的變化[1,8],本實驗也證實了這樣的觀點。

從圖1、圖2、圖3可以看出,經(jīng)過 3周、6周和 9周的大強度持續(xù)跑訓(xùn)練,可以導(dǎo)致各型肌纖維上運動終板的面積都增大,但是各型肌纖維上運動終板面積增大的幅度在不同發(fā)育階段是不同的。前人的實驗中,只是關(guān)于成年動物最大吸氧量的標準。如果實驗期望檢測整個發(fā)育不同階段動物的最大吸氧量有很大的困難,現(xiàn)今的文獻中一直未見這方面報道。筆者采用的是發(fā)育期大鼠,而運動強度卻是一種,因此對整個發(fā)育期的各個階段來講,運動強度是不一致的。所以,在各個運動周期中,運動訓(xùn)練對各種肌纖維上終板面積的影響也不是平行一致的。有研究顯示,運動訓(xùn)練對不同性質(zhì)的肌肉上運動終板形態(tài)的影響是不同的[9],其實這與本實驗的結(jié)論是基本一致的。

骨骼肌生理性的收縮,開始于神經(jīng)刺激引起的終板電位,覆蓋在肌纖維表面的肌細胞膜產(chǎn)生興奮。神經(jīng)興奮經(jīng)肌原纖維傳遞,作為收縮蛋白的肌球蛋白和肌動蛋白發(fā)生連鎖反應(yīng)而引起肌肉的收縮。這種肌肉收縮機制即是興奮 -收縮藕連學說。而終板面積增大的生理學意義可能在于:當相同數(shù)量的神經(jīng)遞質(zhì)到達終板膜時,由于面積大的終板膜上受體的數(shù)量相對多,與遞質(zhì)結(jié)合的速度快,因此能以更快的速度引起終板電位的發(fā)生。這就為提高骨骼肌纖維的收縮效率提供了保障。

本實驗是從發(fā)育期鼠的不同階段觀察大強度持續(xù)跑訓(xùn)練對大鼠骨骼肌纖維上運動終板形態(tài)的影響,并且得出了這樣的結(jié)論,各型肌纖維上運動終板面積的改變與肌纖維面積的變化是基本平行的。

4 結(jié)論

大強度耐力訓(xùn)練使發(fā)育期大鼠三型骨骼肌肌纖維上運動終板的面積增大,但在發(fā)育各個階段,增大的程度不同。且隨動物日齡的增長,趨勢是逐漸下降的。

[1]張 霖,趙連科,高 潔,等.不同負荷訓(xùn)練對小白鼠腓腸肌外側(cè)頭肌纖維型和運動終板影響的組織化學研究[J].中國運動醫(yī)學雜志,1991,10(3):155-157.

[2]DeschenesMR,Judelson DA,KraemerWJ,et al.Effects of resistance training on neuromuscular junction morphology[J].Muscle and Nerve,2000,23(10):1576-1581.

[3]AndonianMH,Fahim MA.Effects of endurance exercise on the morphology ofmouse neuromuscular junctions during aging[J].Neurocytol,1987,16(5):589-599.

[4]Andonian MH,Fahim MA.Endurance exercise alter the morphology of fast-and slow-twith rat neuromuscular junctions[J].Sports Med,1988,9(3):218-222.

[5].Bedford TG,Tipton CM,Wilson nC,et al.Maximal oxygen consumption of rats and its changeswith various experimentalprocedures[J].Appl Physiol,1979,47(6);1278-1283.

[6]Herscovich S,Gershon D.Effects of aging and physical training on the neuromuscular junction of the mouse[J].Gerontology,1987,33(1):7-13.

[7]ElkerdanyMK,Fahim MA.Age change in neuromuscular junction of massetermuscle[J].Anat Rec,1993,237(2):291-295.

[8]陳 平,于 哲,宋吉銳,等.不同負荷對小白鼠脛骨前肌肌纖維和運動終板的影響[J].中國運動醫(yī)學雜志,1992,11(3):144-146.

[9]Waerhaug O,DDahl HA,Kardel K.Different effects of physical training on the morphology ofmotor nerve terminals in the rat extensor digitorum longgus and soleusmuscles[J].Anat Embryol(Berl),1992,186(2):125-128.

責任編輯:喬艷春

Effects of Intensive Endurance Training on the Morphologhy of motor-end-plate in the Growth Male Rats

ZOU Mingxin
(Department of Biology Science and Technology,Baotou Teachers college,Baotou014030,Innermongolia,China)

G804.4

A

1004-0560(2010)04-0079-02

2010-04-04;

2010-04-26

鄒明新 (1972-),女,講師,碩士,主要研究方向為運動解剖。