不同訓練方式對大鼠腓腸肌乙酰膽堿和煙堿型乙酰膽堿受體含量的影響

周思紅 王艷春

紹興文理學院體育學院（浙江紹興 312000）

不同運動方式對肌肉力量增長有一定的影響。向心訓練在肌肉力量訓練中較常見。離心訓練使肌肉承受的負荷明顯大于向心收縮，因此，離心收縮被視為在不變肌肉重量條件下提高骨骼肌負荷最有效的方法之一。離心訓練也受到普遍重視[1-3]。盡管離心訓練增長肌力的作用比較顯著，但影響肌肉力量的因素較多，如肌肉橫斷面積、肌纖維類型、肌肉初長度、關節(jié)運動角度、神經(jīng)源性因素、年齡、性別、激素作用、力量訓練方法等，其中神經(jīng)對肌肉的支配在影響肌肉力量方面有重要意義。目前關于離心訓練對運動員神經(jīng)肌肉影響的報道還較少。神經(jīng)對肌肉的支配是通過神經(jīng)肌肉接點處的信息傳遞實現(xiàn)的，信息傳遞到神經(jīng)末梢時，誘發(fā)突觸前膜釋放遞質(zhì)乙酰膽堿（acetylcholine，ACh），進入突觸間隙之后，與分布在突觸后膜表面的乙酰膽堿受體結合而起作用[4，5]。煙堿型乙酰膽堿受體（Nicotinic acetylcholine receptors，nAChR）含量及分布影響神經(jīng)肌肉的功能狀態(tài)。ACh、nAChR作為運動終板處信息傳遞過程的主要載體，不同運動方式對它們及骨骼肌的神經(jīng)調(diào)控的影響尚未完全明了。本實驗通過觀察大鼠離心訓練和向心訓練后腓腸肌ACh和nAChR的變化，探討不同運動方式對大鼠神經(jīng)肌肉適應性的影響。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇雄性SD大鼠30只，體重180～200 g，購自上海西普爾－必凱實驗動物有限公司[準SCXK（滬）2003-0002]。在實驗室適應3 d后隨機分為離心訓練組（EE）、向心訓練組（CE）和安靜對照組（C），每組10只。大鼠分籠飼養(yǎng)，自由飲食，保持室溫22℃，相對濕度50%～60%，晝夜節(jié)律用日光燈控制。

1.2 訓練方案

離心訓練坡度按照 Armstrong[6，7]報道的 -16°調(diào)整為-14°。實驗前離心訓練組大鼠先在水平跑臺上適應練習2天。再于-14°跑臺上適應訓練2天。為了保證實驗條件相同，向心訓練組大鼠也先在水平跑臺上適應訓練2天，再于4°跑臺上適應訓練2天。

實驗前，通過尾部采血測定大鼠血乳酸值評定離心訓練和向心訓練的運動強度，確定合理運動負荷和方案。按照循序漸進原則，EE組大鼠從靜止開始，在坡度為–14°的跑臺上，每天進行1次速度為17～21 m/min、總時間25～40 min的離心運動；EC組大鼠從靜止開始，在坡度為4°的跑臺上，每天進行1次速度為19～23 m/min、訓練時間為25～40 min的向心運動。大鼠每周訓練5天，周六、日休息。訓練持續(xù)8周。C組不訓練，與訓練組保持相同條件的生活環(huán)境。

1.3 取材與Elisa測定

大鼠處死前12 h禁止飲食。最后一次運動結束24 h，麻醉EE組與EC組大鼠（C組同時）取材。剝離肌肉，5 min內(nèi)迅速于左側腓腸肌中部靠近比目魚肌的位置取材，將選取的組織用雙面刀片取4 mm×4 mm×7 mm組織塊，錫箔紙分裝迅速放入液氮中，后移入–80℃冰箱保存待測。

取組織塊（0.2～1g）在生理鹽水中漂洗，除去血水，濾紙吸干，稱重，放入離心管中，加入體積是組織塊重量9倍的0.86%的冷生理鹽水，用小眼科剪盡快剪碎組織。使用JY92-II超聲波細胞粉碎機400W粉碎組織，5s/次，間歇10s，重復3～5次。10%勻漿2000 r/min離心10～15 min，取上清液。

采用酶聯(lián)免疫分析（Elisa）檢測大鼠腓腸肌ACh、nAChR水平。試劑盒由南京建成生物工程研究所生產(chǎn)，按操作說明書，依次為標準品的稀釋與加樣、37℃溫育30 min、配液、洗滌、加酶、溫育、洗滌、37℃避光顯色15 min、終止、用450 nm波長測量吸光度（OD值），測出樣品的實際濃度。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結果

表1顯示，EE組和CE組之間ACh含量無顯著差異，兩組均顯著高于C組（P< 0.05）。EE組和EC組之間nAChR含量無顯著差異，EE組nAChR含量顯著高于C組（P< 0.05）。

表1 三組大鼠腓腸肌ACh與nAChR含量比較

3 討論

3.1 不同運動方式對肌肉ACh的影響

ACh屬于神經(jīng)遞質(zhì)，它能特異性地作用于AChR，誘發(fā)骨骼肌收縮，在組織內(nèi)能被乙酰膽堿酯酶（AChE）迅速破壞。具體過程是，神經(jīng)細胞中，在膽堿乙?；复呋拢憠A和乙酰輔酶A合成ACh。因膽堿乙?；复嬖谟诎麧{，ACh的合成位置在胞漿中，合成后通過小泡攝取后貯存起來。ACh通過突觸間隙然后作用于突觸后膜，與AChR結合發(fā)揮生理作用。隨后被AChE水解成乙酸和膽堿，這個過程稱為失活。失活后，新的ACh被合成釋放繼續(xù)起傳遞信息的作用[9，10]。本實驗結果顯示，C組大鼠腓腸肌ACh含量（活性）顯著低于其他兩組，表明大鼠經(jīng)過8周向心或離心運動訓練后，體內(nèi)ACh含量顯著升高。兩種訓練方式之間無顯著性差異，效果相同。分析認為，ACh含量顯著升高可能是機體對8周訓練的一種適應。運動時間越長，ACh消耗越多，如果ACh儲備較多，可能減慢運動能力下降，推遲運動疲勞發(fā)生。運動神經(jīng)末梢接收的電刺激強度、電刺激頻率也會影響ACh的合成量，影響信息在運動終板處的傳遞速度及神經(jīng)適應性，進而影響運動能力。殷勁等[11]報道，骨骼肌接受2.2次/s刺激至疲勞時，骨骼肌中ACh堆積過多，引起神經(jīng)－肌肉接點處的ACh下降，阻礙興奮沖動由運動神經(jīng)傳至肌肉，導致運動能力突然下降。因此ACh對機體運動能力有一定的影響。孫朋[12]對大鼠進行向心運動方式的跑臺訓練，發(fā)現(xiàn)有氧跑步訓練可能通過上調(diào)雌性去卵巢小鼠海馬區(qū)nAChR，增加ACh合成量，增強中樞膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)的功能，從而提高其學習記憶能力。正常情況下運動終板處ACh的數(shù)量增加顯著，將會導致動作電位在運動終板處的傳遞速度提高，也會相應改善神經(jīng)肌肉適應性。

3.2 不同運動方式對肌肉nAChR的影響

nAChR為5聚體寡蛋白，是5個亞單位通過不同組合形式構成的，在神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)廣泛表達。因為亞基組合不同，因此，nAChR有不同的配體親和力、離子選擇性、調(diào)控機制等[13，14]。哺乳類動物運動終板的突觸后膜上分布最多的AChR是nAChR。nAChR是一種配體門控型特殊離子通道，當nAChR與其配體ACh結合時就會打開此通道，選擇性地通透Na+、K+、Ca2+等陽離子，離子流動造成突觸后膜去極化，肌膜產(chǎn)生興奮，引起骨骼肌收縮。nAChR通道是連接神經(jīng)信號和肌肉運動的樞紐。nAChR在骨骼肌完成正常收縮功能方面有特殊的生理作用[15]。

本實驗結果顯示，EE組nAChR含量顯著高于C組，CE組nAChR含量和C組比較無顯著性差異，表明不同運動方式對nAChR含量影響不同。與向心運動相比，下坡跑時大鼠有不積極、畏懼、不配合等表現(xiàn)，體型也比其他兩組消瘦。表明運動方式不同，運動效果也不同。EE組nAChR數(shù)量較多，使ACh與nAChR結合過程能夠在肌膜的皺折處大面積進行并且快速完成，從而使更多的腓腸肌纖維產(chǎn)生興奮，動員更多運動單位快速參與收縮，加強運動單位募集，增強坐骨神經(jīng)支配腓腸肌收縮的能力[16，17]。這對保證動作電位在運動終板處的迅速傳遞非常有利，對腓腸肌神經(jīng)肌肉的適應性改變也有利。金荒漠等[18]通過比較老齡和成年大鼠腓腸肌神經(jīng)肌肉接頭處突觸后膜乙酰膽堿受體表達和空間分布的差異發(fā)現(xiàn)，老化導致神經(jīng)肌肉接頭處的受體基因下調(diào)。隨著月齡增加，大鼠腓腸肌乙酰膽堿受體的基因表達量明顯下調(diào)，受體合成速度低于降解速度，使神經(jīng)肌肉接頭處突觸后膜乙酰膽堿受體密度下降，受體分布連續(xù)性產(chǎn)生中斷。張盈帆等[19]研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)再生后，運動終板區(qū)nAChR數(shù)量影響肌肉功能最終的恢復，終板區(qū)保持一定數(shù)量的nAChR對肌肉完成正常收縮功能十分重要。離心訓練方式導致EE組大鼠腓腸肌nAChR數(shù)量顯著升高，表明nAChR活性也隨之增強，這將有利于腓腸肌神經(jīng)肌肉的興奮傳遞，也會對腓腸肌運動單位的募集和腓腸肌的神經(jīng)肌肉適應性產(chǎn)生良性影響。

4 總結

不同訓練方式對神經(jīng)肌肉適應性產(chǎn)生不同影響。離心訓練和向心訓練后大鼠腓腸肌ACh均顯著升高，兩種方式的影響無顯著差異。離心訓練后，大鼠腓腸肌nAChR含量顯著升高，向心訓練后則無顯著變化。

[1]Babault N. Effects of electromyostimulation training on muscle strength and power of elite rugby players. J Strength Cond Res，2007，21（2）:5-7.

[2]Probst MM. A comparison of lower-body flexibility，strength，and knee stability between karate athletes and active controls. J Strength Cond Res，2007，21（2）:1-5.

[3]周思紅，劉宇. 離心訓練動物模型的研究進展. 上海體育學院學報，2010，27（1）:90-92.

[4]Son YJ，Thomp son WJ. Nerve sprouting in muscle is induced and guided by processes extended by Schwann cells. Neuron，1995，14:133-141.

[5]Miana-Mena FJ，Roux S，Benichou JC，et al，Neuronal activity-dependent membrane traffic at the neuromuscular junction. Proc Natl Acad Sci USA，2002，99（8）:3234-3239.

[6]Amstrong RB，Ogilvie RW，Schwane JA. Eccentric exercise-induced injury to rat skeletal muscle. J Appl Physiol，1983，54（1）:80-93.

[7]Armstrong BR. Mechanisms of exercise-induced DOMS:abriefreviews. Med Sci Sports Exerc，1984，16（1）:529-538.

[8]盧紋岱. SPSS for Windows統(tǒng)計分析. 第2版. 北京:電子工業(yè)出版社，2002. 9.

[9]劉揚，董振明. 神經(jīng)和肌肉共同作用——神經(jīng)肌肉接頭形成及其分子機制的研究進展. 神經(jīng)解剖學雜志，2005，21（1）:81-86.

[10]李玉彩，劉萍，賈曉靜，等. 明礬對大鼠腦組織中單胺氧化酶、乙酰膽堿酯酶和乙酰膽堿的影響. 山東大學學報（醫(yī)學版），2010，48（12）:150-152.

[11]殷勁，楊范昌，樊開明. 疲勞時肌肉中的ACh量變.中國運動醫(yī)學雜志，1987，6（1）:11-15.

[12]孫朋，李世昌，馬濤. 有氧訓練對雌性去卵巢小鼠海馬區(qū)ChAT、AChE、nAChR mRNA基因表達的影響.天津體育學院學報，2010，25（6）:515-517.

[13]周國勇，胡森. 煙堿型乙酰膽堿受體與臨床疾病. 基礎醫(yī)學與臨床，2007，27（5）:584-587.

[14]郭 晨云，李卓玉，袁靜明. 乙酰膽堿受體結構與功能的研究進展. 中國生物工程雜志，2002，22（4）:40-43.

[15]張盈帆，江華，林子豪. 煙堿型乙酰膽堿受體亞型的表達調(diào)控及其生理意義. 第二軍醫(yī)大學學報，2005，26（1）:44-47.

[16]王秋雨，金莉莉. 煙堿型乙酰膽堿受體及其亞單位的結構功能. 細胞生物學雜志，2004，26（3）:221-223.

[17]Gaertner S，de Graaf KL，Olsson T，et al. Immunogenicity of Torpedo acetylcholine receptor in the context of different rat MHC class II haplotypes and non-MHC genomes. Immunogenetics，2004，56（1）:61-64.

[18]金荒漠，張歡，楊拔賢. 成年和老齡大鼠神經(jīng)肌肉接頭處突觸后膜乙酰膽堿受體表達和分布的比較. 中華麻醉學雜志，2010，30（2）:178-180.

[19]張盈帆，江華卜，林子豪，等. 周圍神經(jīng)損傷再生后肌肉nAChR 亞單位基因表達的變化. 第二軍醫(yī)大學學報，2005，26（1）:13-16.