大强度耐力训练对发育期雄性大鼠骨骼肌运动终板形态学影响的研究

邹明新

(包头师范学院生物科学与技术学院,内蒙古包头 014030)

大强度耐力训练对发育期雄性大鼠骨骼肌运动终板形态学影响的研究

邹明新

(包头师范学院生物科学与技术学院,内蒙古包头 014030)

使用琥珀酸脱氢酶和乙酰胆碱酯酶联合酶组化染色,光镜下观察大强度持续跑训练后,发育期大鼠腓肠肌外侧各型肌纤维运动终板面积 (纵切面)的变化。结果表明,经过大强度持续跑训练后,各型肌纤维上运动终板的面积与各自对照组都有所增加,并且各周运动组同型骨骼肌肌纤维的运动终板面积均有显著性差异。

发育期大鼠;大强度耐力训练;运动终板

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

运动终板是躯体运动神经末梢下方特化的肌纤维部分,其在骨骼肌纤维上的分布既是骨骼肌神经支配的表现形式,也是神经系统引起肌肉收缩的关键部位。因此,运动终板的形态结构和机能状态直接影响到骨骼肌的功能。有实验证明,一定强度的运动训练在改变骨骼肌纤维形态的同时,相应地伴有运动终板的形态、数量和分布状况的改变,并且这种改变常随肌纤维类型的不同而不同[1]。但也有实验显示骨骼肌纤维的变化并不一定与运动终板的变化平行出现[2]。导致这两种不同结论出现的原因,可能是由于实验标本取材部位的不同,或者是施加运动强度和持续时间的不同造成,但确切的定论还有待今后进行更深入细致的实验研究。

关于运动训练对运动终板面积的影响已有不少文献报道。但是大多报道倾向于运动训练对成年或老年鼠骨骼肌纤维上运动终板形态的研究[3,4],并且只是对各型肌纤维上运动终板的笼统研究,而不是对每一种肌纤维上运动终板的改变做详细的论述。本实验研究是从骨骼肌的基础性研究出发,探讨大强度耐力训练对发育期雄性大鼠运动终板的形态学影响,其最终目的是为提高骨骼肌纤维的收缩效率和提高青少年运动员的运动成绩提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与运动方案

实验动物为 4周龄Wister雄性大鼠 48只 (由沈阳医学院动物饲养部提供),根据体重随机搭配分为 6组,每组 8只。非训练对照组与运动训练组各分为 3周组、6周组和 9周组。

运动组大鼠采用小动物跑台 (天津产)训练,设计负荷为26.8 m/min,坡度为 5°,运动时间为每天 60min。此运动强度相当于成年大鼠最大摄氧量的 75%左右[5]。

3周为一个训练阶段,分为 3周、6周和 9周三个阶段。

1.2 取材与染色方法

各周运动组及相应的对照组分别在运动 3周、6周、9周后次日以 10%的水合氯醛腹腔麻醉取材。

本实验采用琥珀酸脱氢酶和乙酰胆碱酯酶联合酶组化染色方法。

使用显微图像分析仪,应用软件为 Image motic advanced 3.0(型号为 505073324),光镜下测量纵切片上三种肌纤维上运动终板的面积。

1.3 数据的采集和处理

从每组 8例腓肠肌外侧头的纵切片中,每例随机分别记数各型肌纤维上完整运动终板各 10个的纵切面积,然后计算其均值。

全部数据在 SPSS10.0中处理,以平均数和标准差来表示。每个实验组数据分别与其对照组进行配对 t检验,各周运动组同型肌纤维上的运动终板之间使用组间方差分析,显著性水平以 P<0.05为具有显著性意义。

2 结果

2.1 各周运动组、对照组同型骨骼肌肌纤维上运动终板面积之间的关系

经过 3周、6周、9周的大强度耐力训练后,各周运动组同型骨骼肌肌纤维上运动终板面积经过方差分析,显示都有显著差异 (表1)。各周对照组同型骨骼肌肌纤维上运动终板面积经过方差分析亦显示有显著性差异 (表2)。

表1 各周运动组同型骨骼肌肌纤维上运动终板面积均值及方差分析统计表(±SD)

注:ANOVA:＊＊表示 P<0.01,＊P<0.05。下同。

红肌 (μm2) 中间肌 (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与6W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊3W与9W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊6W与9W比 ＊＊ ＊＊ ＊＊

表2 各周对照组同型骨骼肌肌纤维上运动终板面积均值及方差分析统计表(±SD)

2.2 3周大强度耐力训练对各型肌纤维运动终板面积的影响

经过 3周大强度的耐力训练后,红肌、中间肌和白肌肌纤维上运动终板的平均面积分别比各自对照组增长了8.153%(P<0.01)、9.496%(P<0.01)、6.554%(P<0.01)(图1)。

图1 3周对照组和运动组骨骼肌肌纤维上运动终板的面积均值比较(±SD)

2.3 6周大强度耐力训练对各型肌纤维上运动终板面积的影响

经过 6周大强度的耐力训练后,红肌、中间肌和白肌肌纤维上运动终板平均面积分别比各自对照组增长了 6.682%(P<0.01)、6.098%(P<0.01)、5.239%(P<0.05)(图2)。

图2 6周对照组和运动组骨骼肌肌纤维上运动终板面积均值比较 (±SD)

2.4 9周大强度耐力训练对各型骨骼肌肌纤维运动终板面积的影响

经过 9周大强度的耐力训练后,红肌、中间肌和白肌肌纤维上运动终板平均面积分别比各自对照组增长了 5.149%(P<0.01)、4.954%(P<0.05)、3.847%(P<0.05)(图3)。

图3 9周对照组和运动组运动骨骼肌肌纤维上运动终板面积均值比较(±SD)

2.5 各运动组骨骼肌肌纤维上运动终板面积增长百分比的趋势

各周运动组同型肌纤维上运动终板面积增长百分比的趋势是下降的 (图4)。

图4 各型骨骼肌肌纤维上运动终板面积增长百分比趋势图

3 分析与讨论

运动终板在骨骼肌纤维上的分布既是骨骼肌神经支配的表现形式,也是神经系统引起肌肉收缩的关键部位,因此,运动终板的形态结构和机能状态直接影响到骨骼肌的功能。不少学者认为,在正常生理情况下,运动终板有周期性退化和再生[6,7]。有实验证明,运动终板的形态与生理负荷的改变存在着顺应性的变化[1,8],本实验也证实了这样的观点。

从图1、图2、图3可以看出,经过 3周、6周和 9周的大强度持续跑训练,可以导致各型肌纤维上运动终板的面积都增大,但是各型肌纤维上运动终板面积增大的幅度在不同发育阶段是不同的。前人的实验中,只是关于成年动物最大吸氧量的标准。如果实验期望检测整个发育不同阶段动物的最大吸氧量有很大的困难,现今的文献中一直未见这方面报道。笔者采用的是发育期大鼠,而运动强度却是一种,因此对整个发育期的各个阶段来讲,运动强度是不一致的。所以,在各个运动周期中,运动训练对各种肌纤维上终板面积的影响也不是平行一致的。有研究显示,运动训练对不同性质的肌肉上运动终板形态的影响是不同的[9],其实这与本实验的结论是基本一致的。

骨骼肌生理性的收缩,开始于神经刺激引起的终板电位,覆盖在肌纤维表面的肌细胞膜产生兴奋。神经兴奋经肌原纤维传递,作为收缩蛋白的肌球蛋白和肌动蛋白发生连锁反应而引起肌肉的收缩。这种肌肉收缩机制即是兴奋 -收缩藕连学说。而终板面积增大的生理学意义可能在于:当相同数量的神经递质到达终板膜时,由于面积大的终板膜上受体的数量相对多,与递质结合的速度快,因此能以更快的速度引起终板电位的发生。这就为提高骨骼肌纤维的收缩效率提供了保障。

本实验是从发育期鼠的不同阶段观察大强度持续跑训练对大鼠骨骼肌纤维上运动终板形态的影响,并且得出了这样的结论,各型肌纤维上运动终板面积的改变与肌纤维面积的变化是基本平行的。

4 结论

大强度耐力训练使发育期大鼠三型骨骼肌肌纤维上运动终板的面积增大,但在发育各个阶段,增大的程度不同。且随动物日龄的增长,趋势是逐渐下降的。

[1]张 霖,赵连科,高 洁,等.不同负荷训练对小白鼠腓肠肌外侧头肌纤维型和运动终板影响的组织化学研究[J].中国运动医学杂志,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]陈 平,于 哲,宋吉锐,等.不同负荷对小白鼠胫骨前肌肌纤维和运动终板的影响[J].中国运动医学杂志,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.

责任编辑:乔艳春

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

邹明新 (1972-),女,讲师,硕士,主要研究方向为运动解剖。