高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對(duì)大鼠心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性的影響

王增喜 李潔 王悅

1西北師范大學(xué)體育學(xué)院（蘭州 730070）2甘肅警察職業(yè)學(xué)院（蘭州 730046）

心肌肥大是由于心肌纖維受到病理性（如冠心病、高血壓、主動(dòng)脈縮窄等）或生理性（如長(zhǎng)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練）刺激而發(fā)生的一種結(jié)構(gòu)代償性反應(yīng)，相應(yīng)的分為病理性和生理性心肌肥大兩種類型。病理性心肌肥大最終由于心功能失代償而發(fā)生心力衰竭，而生理性心肌肥大時(shí)心功能正?；蝻@著改善。心臟是人體耗氧量最大的器官，線粒體則是心肌能量產(chǎn)生的主要場(chǎng)所，通過(guò)其呼吸鏈的氧化磷酸化作用生成ATP為心肌細(xì)胞提供生命活動(dòng)所需的能量，不同類型心肌肥大時(shí)往往伴隨線粒體結(jié)構(gòu)與功能的差異性改變[1]。

研究發(fā)現(xiàn)[2]，體力活動(dòng)具有健康促進(jìn)作用，且運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與有氧運(yùn)動(dòng)能力呈現(xiàn)劑量-反應(yīng)關(guān)系，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的心臟健康效應(yīng)是中等強(qiáng)度的2倍。然而亦有研究證實(shí)[3-7]，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可造成心肌損傷和病理性重塑，增加某些易感者心源性猝死與心肌梗塞等心血管不良事件的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，運(yùn)動(dòng)的健康效應(yīng)可能存在“強(qiáng)度閾值”（intensity threshold），超出這一閾值則造成負(fù)面效應(yīng)（適應(yīng)不良）。高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（high intensity interval training，HIIT）是一種省時(shí)有效的運(yùn)動(dòng)模式，2周HIIT（3次/周）即可改善健康無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷受試者[8]、慢性病患者[9]甚至運(yùn)動(dòng)員[10]的運(yùn)動(dòng)能力，與傳統(tǒng)持續(xù)中等強(qiáng)度訓(xùn)練（moderate intensity continuous training，MICT）產(chǎn)生相似的骨骼肌適應(yīng)，然而不同運(yùn)動(dòng)方式對(duì)心肌的作用尚未明確。值得注意的是，多項(xiàng)針對(duì)HIIT和MICT的對(duì)比研究均以一次急性運(yùn)動(dòng)后即刻或運(yùn)動(dòng)結(jié)束后24～48 h進(jìn)行觀察[11-14]，而長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同階段心臟和線粒體功能的變化鮮有關(guān)注。本研究旨在探討長(zhǎng)期HIIT和MICT誘導(dǎo)大鼠運(yùn)動(dòng)性心肌肥大過(guò)程中心功能以及線粒體呼吸鏈活性的變化。我們假設(shè)，10周不同方式運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心臟生理性肥大，同時(shí)心功能增強(qiáng)，線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性上調(diào)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

90只健康SPF級(jí)雄性Wistar大鼠，2月齡，購(gòu)自甘肅中醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)：SCXK（甘）2005-0007。分籠飼養(yǎng)，每籠5只。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼料喂養(yǎng)，自由進(jìn)食水，室溫23±2℃，相對(duì)濕度（50 ±10）%，12/12 h光暗交替。

1.2 動(dòng)物分組與運(yùn)動(dòng)方案

將大鼠隨機(jī)分為HIIT組、MICT組和安靜對(duì)照組（rest control，RC），每組按照觀察時(shí)間點(diǎn)（2周、6周和10周）再分為3個(gè)亞組，共9組，每組n＝10。RC組大鼠保持安靜狀態(tài)，HIIT組和MICT組動(dòng)物參考Kemi等[11]的運(yùn)動(dòng)方案（稍作修飾）并根據(jù)Bedford等[15]關(guān)于大鼠體重/攝氧量回歸方程確定跑臺(tái)坡度和速度，進(jìn)行5 d/周、共10周的跑臺(tái)訓(xùn)練。大鼠先以50%VO2max（8 m/min，0°）進(jìn)行10 min熱身，隨后開(kāi)始正式訓(xùn)練：HIIT組以90%VO2max（27 m/min，10°）運(yùn)動(dòng)4 min，間歇期以50%VO2max（8 m/min，0°）繼續(xù)運(yùn)動(dòng)2 min，重復(fù)7個(gè)循環(huán)；MICT 組以 65%VO2max（15 m/min，5°）持續(xù)運(yùn)動(dòng)50 min。HIIT組和MICT組總運(yùn)動(dòng)負(fù)荷（運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度×運(yùn)動(dòng)時(shí)間×運(yùn)動(dòng)頻率）基本保持一致，即HIIT組運(yùn)動(dòng)負(fù)荷＝（0.9×4+0.5×2）×7×5＝161，MICT組運(yùn)動(dòng)負(fù)荷＝0.65×50×5＝162.5。

1.3 心臟結(jié)構(gòu)與功能檢測(cè)

利用超聲心動(dòng)圖檢測(cè)大鼠心臟結(jié)構(gòu)與功能。動(dòng)物麻醉后取仰臥位，胸部備皮，探頭頻率為12 MHz，取左心室乳頭肌水平進(jìn)行二維短軸掃描（M超），掃描速度100 mm/s。檢測(cè)指標(biāo)包括：左心室舒張末期內(nèi)徑（left ventricular end-diastolic dimension，LVEDD）、左心室收縮末期內(nèi)徑（left ventricular end-systolic dimension，LVESD）、左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）和左心室縮短分?jǐn)?shù)（left ventricular fractional shortening，LVFS）。

1.4 取材、線粒體制備以及檸檬酸合酶（citrate syne syn--thasethase，CSCS）活性測(cè)定

動(dòng)物末次訓(xùn)練后24 h于安靜狀態(tài)下稱量體重（body weight，BW），隨后斷頭處死動(dòng)物，迅速取心臟稱重（heart weight，HW）后轉(zhuǎn)移至預(yù)冷的心臟停搏液中，去掉心房，將心室肌剪碎。按照每g心肌加入10 mL勻漿緩沖液（10 mmol/L Tris-HCl、5 mmol/L EDTA、250 mmol/L蔗糖、pH值7.4）的比例混勻后勻漿30 s（9000 rpm），取2 mL勻漿液待用。線粒體制備：剩余勻漿液離心10 min（800 g）后取上清，12000 g離心15 min棄上清，沉淀物加入適量緩沖液（100 mmol/L KCl、50 mmol/L MOPS、0.5 mmol/L EGTA、pH 值7.4）充分懸浮后12000 g離心15 min，所得沉淀物即為線粒體[16]。以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，Bradford法測(cè)定線粒體蛋白濃度。利用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）分別測(cè)定心肌勻漿液以及線粒體檸檬酸合酶（citrate synthase，CS）活性。

1.5 線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性測(cè)定

參照課題組前期建立的方法[16]用分光光度法測(cè)定線粒體呼吸鏈復(fù)合體（Ⅰ～Ⅳ）活性。將10～20 μg線粒體蛋白加入終體積為2 mL的緩沖液中，以蒸餾水作為空白管，校正吸光度到0點(diǎn)，分別測(cè)定 340、600和550 nm處 3 min吸光度值。測(cè)試儀器為UVmini-1240島津紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)。

1.6 心臟蛋白表達(dá)水平測(cè)定

Western blot法檢測(cè)心肌過(guò)氧化物酶體增生物激活受體 1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1α，PGC-1α）、α-肌球蛋白重鏈（αmyosin heavy chain，α-MHC）、β-MHC、心鈉素（atrial natriuretic factor，ANF）和腦鈉素（brain natriuretic peptide，BNP）蛋白相對(duì)表達(dá)量，β-actin定為內(nèi)參蛋白。SDS-PAGE分離蛋白樣品，PVDF轉(zhuǎn)膜后加入一抗孵育12 h，二抗孵育1 h，ECL顯影。采用Quantity One軟件掃描各條帶灰度值。以RC組蛋白相對(duì)灰度值為1，計(jì)算HIIT組和MICT組目的蛋白相對(duì)灰度值與RC的比值，即為其相對(duì)表達(dá)量。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用“算術(shù)平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，同一時(shí)間點(diǎn)組間比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，同組不同時(shí)間點(diǎn)比較使用單因素方差分析，多重比較使用LSD檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 15.0 for Windows。P＜0.05表示差異具有顯著性。

2 結(jié)果

2.1 最終樣本量

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于拒跑、死亡等原因共剔除8只大鼠，最終納入統(tǒng)計(jì)的樣本量為n＝82。2周時(shí)：RC組n＝10、HIIT組n＝9、MICT組n＝10；6周時(shí)：RC組n＝10、HIIT組n＝9、MICT組n＝8；10周時(shí)：RC組n＝10、HIIT組n＝8、MICT組n＝8。

2.2 體重和心臟重量的變化

2周和6周時(shí)，HIIT組HW高于RC組和MICT組（P＜0.05），HW/BW高于RC組（P＜0.05）；10周時(shí)，HIIT組和MICT組BW、HW/BW高于RC組（P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1 體重和心臟重量的變化

2.3 心臟結(jié)構(gòu)與功能的變化

2周和10周時(shí)，各組心臟結(jié)構(gòu)與功能均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；6周時(shí)，HIIT組LVEDD和LVESD高于RC組和MICT組（P＜0.05），LVEF和LVFS低于RC組和MICT組（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

2.4 CSCS和線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性的變化

各時(shí)間點(diǎn)各組心肌和線粒體CS活性均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。見(jiàn)表3。6周時(shí)，HIIT組CⅠ、CⅢ和CⅣ活性低于RC組和MICT組（P＜0.05），2周和10周時(shí)各組CⅠ、CⅢ和CⅣ活性均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；各時(shí)間點(diǎn)各組CⅡ活性均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。見(jiàn)圖1。

表2 心臟結(jié)構(gòu)與功能

表3 心肌和線粒體CS活性的變化

圖1 線粒體呼吸鏈復(fù)合體CⅠ（a）、CⅡ（b）、CⅢ（c）和CⅣ（d）活性的變化

2.6 蛋白表達(dá)的變化

2周和10周時(shí)，各組心肌PGC-1α、α-MHC、β-MHC、ANF和BNP蛋白表達(dá)均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；6周時(shí)，HIIT組α-MHC低于RC組和MICT組（P＜0.05），β-MHC和BNP高于RC組和MICT組（P＜0.05）。見(jiàn)圖2。

圖2 心肌PGC-1α（a）、α-MHC（b）、β-MHC（c）、ANF（d）和BNP（e）蛋白表達(dá)的變化

3 討論

本研究結(jié)果部分驗(yàn)證了前述假設(shè)，即10周不同方式運(yùn)動(dòng)（HIIT和MICT）均可誘導(dǎo)大鼠心肌生理性肥大；然而6周HIIT則造成心功能降低，心肌α-MHC表達(dá)上調(diào)而β-MHC和BNP表達(dá)下調(diào)，同時(shí)伴隨CⅠ、CⅢ和CⅣ活性下降，MICT組各指標(biāo)均無(wú)顯著性變化。上述結(jié)果提示，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠誘導(dǎo)大鼠病理性心肌肥大，其機(jī)制可能與心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性下調(diào)有關(guān)，這一現(xiàn)象呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依賴性和暫時(shí)可逆性特征。

多項(xiàng)研究證實(shí)，HIIT和MICT能夠誘導(dǎo)相似的骨骼肌生理適應(yīng)，包括線粒體數(shù)量增加、氧化酶活性上調(diào)、糖原含量升高等，然而兩種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)心肌的作用是否存在差異尚未明確。Hafstad等[12]發(fā)現(xiàn)，10周HIIT和MICT均可通過(guò)改善線粒體功能、減輕氧化應(yīng)激而抑制肥胖小鼠心臟重塑；有研究發(fā)現(xiàn)[17，18]，MICT能夠增加健康青年每搏輸出量并減慢心率、降低心肌的能量需求，而HIIT則無(wú)上述效應(yīng)；Lu等[13]讓心梗后心力衰竭大鼠進(jìn)行8周不同方式運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與MICT比較，HIIT能夠顯著改善心功能、有氧運(yùn)動(dòng)能力和心肌糖脂代謝并減輕氧化應(yīng)激；Hafstad等[14]發(fā)現(xiàn)，10周HIIT和MICT雖然誘導(dǎo)相似的心肌肥大程度（HW/BW增加約10%），但HIIT能夠顯著改善線粒體功能、心肌代謝譜以及心肌收縮力；Kemi等[11]證實(shí)，心肌對(duì)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依賴性，即與MICT比較，10周HIIT能夠更為顯著地提高大鼠心肌肥大程度、心肌收縮力以及VO2max。研究結(jié)果不一致可能與實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、運(yùn)動(dòng)方案以及干預(yù)時(shí)間等因素有關(guān)。值得注意的是，在 Hafstad 等[14]和 Kemi等[11]的研究中，由于 HIIT 和MICT運(yùn)動(dòng)時(shí)間和組數(shù)相同，使得兩種方式的運(yùn)動(dòng)距離和總做功存在顯著差異，因此HIIT的優(yōu)勢(shì)有可能是由于其總運(yùn)動(dòng)負(fù)荷高于MICT造成的。本研究設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方案保證了HIIT組和MICT組運(yùn)動(dòng)負(fù)荷相匹配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2周時(shí)HIIT組即發(fā)生心肌肥大，但心功能并無(wú)顯著性變化，與Jacobs等[8]的研究一致，他們發(fā)現(xiàn)，2周HIIT后骨骼肌氧化能力提高，而心功能無(wú)顯著性變化，提示短期HIIT的健康效應(yīng)主要發(fā)生在外周水平（骨骼?。?。10周運(yùn)動(dòng)后，HIIT和MICT組大鼠BW、HW/BW高于RC組，同時(shí)心臟結(jié)構(gòu)與功能以及胚胎基因（ANF、BNP、β-MHC）表達(dá)均無(wú)顯著性差異，提示長(zhǎng)期不同方式運(yùn)動(dòng)（HIIT或MICT）均可誘導(dǎo)生理性心肌肥大，這與前人的多項(xiàng)研究基本一致。然而亦有研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可造成心肌損傷，例如，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行一次長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度劇烈運(yùn)動(dòng)后心臟出現(xiàn)暫時(shí)性收縮功能障礙[3-5]；大鼠被動(dòng)運(yùn)動(dòng)（跑臺(tái)或游泳）可引起應(yīng)激激素（皮質(zhì)酮、促腎上腺皮質(zhì)激素）水平上調(diào)[19，20]以及心功能異常[21]；健康大鼠長(zhǎng)期高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能夠誘導(dǎo)致心律失常性心肌重塑[6]；高血壓大鼠長(zhǎng)期高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)則進(jìn)一步加速心臟病理性重塑[7]。本研究以健康大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象并發(fā)現(xiàn)，6周時(shí)HIIT組大鼠心肌收縮力下降，胚胎基因β-MHC重新激活并表達(dá)上調(diào)，收縮蛋白α-MHC表達(dá)下調(diào)。由于α-MHC上ATP酶活性是β-MHC的3倍，因此α-MHC→β-MHC亞型轉(zhuǎn)變減弱了肌纖維收縮速率和心肌收縮力并導(dǎo)致心功能下降。心力衰竭標(biāo)志物ANF和BNP水平升高與心功能下降密切相關(guān)。6周時(shí)HIIT組BNP升高，而ANF則無(wú)顯著性變化。左心室擴(kuò)張（LVEDD和LVESD增加）造成充盈壓升高誘導(dǎo)心肌BNP釋放，其作用在于舒張血管以及鈉尿增多。ANF在運(yùn)動(dòng)中升高，運(yùn)動(dòng)后數(shù)小時(shí)即恢復(fù)至正常水平[22]，本研究中ANF無(wú)顯著性變化可能與取材時(shí)間有關(guān)。上述結(jié)果表明，6周HIIT誘導(dǎo)心臟表型和基因型均發(fā)生病理性變化，即呈現(xiàn)病理性心肌肥大。針對(duì)心力衰竭模型的研究同樣發(fā)現(xiàn)[23]，4周HIIT加速高血壓大鼠病理性心臟重塑，表現(xiàn)為左心室肥大、BNP含量顯著增加；然而ANF和β-MHC含量無(wú)顯著性變化，其原因可能與心力衰竭處于早期階段有關(guān)。本研究中，HIIT組在10周時(shí)心功能恢復(fù)，提示長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌適應(yīng)不良與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)且呈現(xiàn)暫時(shí)性可逆性特征。

雖然諸多研究對(duì)生理性和病理性心肌肥大的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行了深入探討，然而目前尚無(wú)定論，有些結(jié)果甚至相互矛盾。線粒體功能在心肌能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)以及凋亡中扮演關(guān)鍵角色，推測(cè)心肌肥大過(guò)程中線粒體的作用至關(guān)重要。生理性心肌肥大時(shí)，調(diào)控線粒體生物合成的主要調(diào)控因子-PGC-1α表達(dá)上調(diào)，同時(shí)線粒體數(shù)量增加、功能改善，呼吸鏈復(fù)合體活性升高，而病理性心肌肥大時(shí)則發(fā)生相反變化，即PGC-1α表達(dá)下降伴線粒體功能受損并最終導(dǎo)致心功能降低甚至心力衰竭[1]。因此我們針對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)過(guò)程中心肌線粒體生物合成調(diào)控蛋白（PGC-1）和標(biāo)志物（CS）以及呼吸鏈復(fù)合體活性進(jìn)行了深入探索，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6周時(shí)HIIT組出現(xiàn)病理性心肌肥大同時(shí)伴心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性下降，但心肌PGC-1α表達(dá)量和CS卻無(wú)顯著性差異。PGC-1α表達(dá)無(wú)變化的原因可能有三：第一，與取材時(shí)間有關(guān)。本研究在動(dòng)物末次訓(xùn)練后24 h進(jìn)行取材，因此與Ikeda等[24]針對(duì)骨骼肌的研究一致，他們證實(shí)，一次急性運(yùn)動(dòng)后12 h骨骼肌PGC-1α表達(dá)量上調(diào)，24 h恢復(fù)。第二，與PGC-1α亞細(xì)胞定位有關(guān)。安靜狀態(tài)下，PGC-1α主要存在于細(xì)胞漿中，運(yùn)動(dòng)應(yīng)激誘導(dǎo)PGC-1α向核轉(zhuǎn)位后發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用，因此，總PGC-1α蛋白含量并不能完全代表激活狀態(tài)。Little等[25，26]證實(shí)，一次急性HIIT后3 h骨骼肌細(xì)胞核PGC-1α表達(dá)上調(diào)，而細(xì)胞勻漿液中PGC-1α總表達(dá)量并無(wú)顯著性變化；2周HIIT上調(diào)骨骼肌細(xì)胞核PGC-1α含量，而總PGC-1α表達(dá)量則無(wú)顯著性差異。第三，PGC-1α并非線粒體生物合成的唯一調(diào)節(jié)因子。有研究證實(shí)[27]，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在PGC-1α表達(dá)上調(diào)之前線粒體生物合成已經(jīng)開(kāi)始，提示線粒體合成受多種信號(hào)途徑的調(diào)控，并不完全依賴于PGC-1α。Jacobs等[8]的研究同樣指出，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的線粒體功能改變可能與線粒體相關(guān)基因表達(dá)的變化并不一致。CS是線粒體生物合成的標(biāo)志物，6周時(shí)HIIT組心肌CS活性同樣無(wú)顯著性變化，可能是心肌擁有強(qiáng)大的氧化能力以提供運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量需求。研究發(fā)現(xiàn)[28]，HIIT和MICT均可誘導(dǎo)骨骼肌CS活性增加，然而對(duì)于心肌，只有HIIT能夠上調(diào)CS活性，提示心肌對(duì)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的可塑性不及骨骼肌，即運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心肌發(fā)生反應(yīng)和適應(yīng)的閾值較高（敏感性較低）。

6周時(shí)HIIT組心肌線粒體呼吸鏈CⅠ、CⅡ和CⅣ活性下降，這與前人針對(duì)大鼠高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)模型以及力竭運(yùn)動(dòng)模型得到的結(jié)果基本一致。呂梅等[29]的研究表明，一次性力竭性運(yùn)動(dòng)引起大鼠肝臟線粒體NADHCoQ還原酶（即CⅠ）活性下降，致使胞漿內(nèi)大量NADH無(wú)法進(jìn)入呼吸鏈而堆積，線粒體氧利用能力降低。我們前期的研究發(fā)現(xiàn)[30]，運(yùn)動(dòng)性疲勞時(shí)骨骼肌呼吸鏈CⅢ活性下降。有趣的是，本研究中6周時(shí)HIIT組唯有CⅡ活性并無(wú)明顯改變。線粒體蛋白受核基因組與線粒體基因組共同調(diào)控，而琥珀酸脫氫酶（即CⅡ）則是唯一完全由核編碼的復(fù)合體，其他復(fù)合體均至少有一個(gè)亞基是由線粒體基因組編碼，因此可以推測(cè)，線粒體調(diào)節(jié)受損可能發(fā)生在線粒體基因組水平而非核基因組。Huang等[21]的研究間接印證了這一點(diǎn)，即高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)線粒體DNA缺失增加。我們推測(cè)，呼吸鏈復(fù)合體功能受損（活性下降），一方面線粒體功能下降，ATP生成量降低，心肌能量供應(yīng)減少；另一方面，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)消耗ATP同時(shí)產(chǎn)生大量次黃嘌呤核苷酸（inosine monophosphate,IMP），進(jìn)而增加活性氧（reactive oxygen species,ROS）含量，繼之引起細(xì)胞損傷和凋亡并上調(diào)低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）表達(dá)，后者能夠抑制線粒體生物合成[31]，HIF-1α上調(diào)說(shuō)明心肌組織處于低氧狀態(tài)，最終造成心肌受損以及心功能下降。

有關(guān)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心肌肥大的多項(xiàng)研究中往往僅選取末次訓(xùn)練后即刻或24～48 h作為觀測(cè)點(diǎn)，加之運(yùn)動(dòng)方案不同，因此造成不同研究結(jié)果之間存在較大的異質(zhì)性[11-14]。本研究選取多個(gè)觀察點(diǎn)，結(jié)果顯示，長(zhǎng)期HIIT可暫時(shí)性造成心功能和線粒體功能下降，這一現(xiàn)象被多數(shù)學(xué)者所忽視。Marcil等[32]證實(shí)，10周運(yùn)動(dòng)后線粒體功能未發(fā)生顯著性變化，而Terblanche等[33]報(bào)道，6周高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后氧化能力下降。上述結(jié)果與本研究基本一致，然而6周運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的線粒體功能降低現(xiàn)象是否可逆以及10周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否存在線粒體功能暫時(shí)性下降尚不得而知。Pereira等[28]的研究證實(shí)，13周HIIT和MICT均能夠顯著上調(diào)心肌和骨骼肌CS活性并改善線粒體功能；Ascensao等[34]發(fā)現(xiàn)，14周耐力訓(xùn)練后大鼠呼吸能力改善。結(jié)合本研究結(jié)果，我們推測(cè)，若訓(xùn)練時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)3～4周，HIIT組大鼠線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性可能顯著升高。

4 結(jié)論與建議

長(zhǎng)期HIIT（而非MICT）能夠造成大鼠暫時(shí)性（可逆性）病理性心肌肥大以及心功能降低，其機(jī)制可能與心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性下調(diào)有關(guān)。本研究結(jié)果提示，從事健身者若實(shí)施HIIT，應(yīng)循序漸進(jìn)地增加運(yùn)動(dòng)負(fù)荷并加強(qiáng)醫(yī)務(wù)監(jiān)督，無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷者尤其患有慢性?。ㄐ难芗膊?、代謝性疾病等）者應(yīng)在適當(dāng)監(jiān)控下進(jìn)行，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養(yǎng)（如線粒體營(yíng)養(yǎng)素）等手段改善線粒體功能，以降低氧化損傷、避免心功能失調(diào)以及心血管不良事件發(fā)生。此外，Batacan等[35]證實(shí)，HIIT和MICT對(duì)于心血管系統(tǒng)均具有積極作用，其中MICT更有利于心臟健康，HIIT則顯著改善血管功能，因此應(yīng)將兩種運(yùn)動(dòng)方式有機(jī)結(jié)合以制定更為有效的健身以及康復(fù)運(yùn)動(dòng)處方。