大负荷运动对心肌的影响

□王第亮（桂林电子科技大学信息科技学院广西桂林541004）

大负荷运动对心肌的影响

□王第亮（桂林电子科技大学信息科技学院广西桂林541004）

对于业余体育爱好者来说，所做的大部分运动都是中小强度的运动，本文所针对的是体育运动者的大负荷运动，众所周知，体育运动会对我们人体的心肌产生一定的影响，那到底大负荷运动会对人体的心肌产生怎样的影响呢？本文采用文献资料法对近年来大负荷运动对大鼠心肌的影响进行综述，目的是对以后从事这方面的研究提供参考。

大负荷运动心肌大鼠

前言

运动与我们生活息息相关，每天运动一小时，幸福生活一辈子，运动影响着我们身体健康，更重要的是影响着我们的心脏，而对心脏的影响主要是运动将会引起人体的心肌发生结构和功能的改变，特别是大负荷运动将对心肌产生负面的影响。以下将从大负荷运动对大鼠心肌超微结构、心肌胶原纤维的组织学、GSH、GSSG含量、细胞膜肌浆网钙泵功能、心肌肌电等方面进行论述。

1、大负荷运动对大鼠心肌超微结构影响

采用不同的运动负荷对健康雄性大鼠的进行分组跑步机实验，通过解剖大鼠并切下左心室称其重量，然后切片染色，最后用电子显微镜来观察拍片。通过统计得出对照组的体重下降明显而其他两组的体重变化不大，但是心脏的重量无明显差距，左心室的重量有明显的差距，其中中等强度运动组和大负荷运动组均大于对照组。由拍片可得中等强度运动组心肌纤维超微结构完好，肌小节以及明暗带Z线清晰。心肌细胞也发生了功能性肥大，重量和体积也随之增大，线粒体数目增多，体积也变大，肌电清晰可见，毛细血管增多，肌浆网变得发达；大负荷运动组，则有部分肌原纤维发生段裂，导致心脏的生理特性发生了一定程度的变化，尤其是在传导性上，由于闰盘得低电阻受到破坏，导致传导速度下降，进而引起兴奋性传导到心室或心房的同步性受到干扰。同时心肌细胞中线粒体也发生了不同程度的堆积，心肌细胞外膜结构也受到一定程度的损坏，导致模糊，并且有些相邻的细胞膜融合，破坏了心肌纤维的完整性；而对照组没有发生变化。

大量的实验已经证明，适宜的负荷运动对心肌会产生良好的影响，特别是长期的中等强度的负荷运动对心肌产生功能性增大；大负荷运动对心肌会产生一定的损坏，而随着运动期限的延长，这种损坏会更大。运动对心肌纤维的微细结构也是如此，田振军等研究不同耐力负荷对左心室乳头肌影响时发现大负荷运动使毛细血管密度下降，导致乳头肌纤维由于局部供血不足而缺氧，进而受到损伤，同时田振军等还发现大负荷运动导致大鼠心肌细胞肥大，肌核溶解、部分心肌纤维化、间质增大、毛细血管密度下降。佟长青等发现大负荷运动对心肌超微结构的影响主要是水盐代谢障碍，表现为肌浆网扩张、钙超载、蛋白质合成及能量代谢受损。

2、大负荷运动对大鼠心肌胶原纤维组织的影响

经过用45只雄性白鼠随机平均分成三个组：（1）对照组；（2）中等强度运动负荷组；（3）大负荷运动组。通过训练八周后，取出心脏并切出左心室和左心室的乳头肌，然后用高浓度的酒精脱水后，进行包埋、切片、烤干、染色，最后用400×光镜进行观察，再用HPIAS-1000计算机进行图像分析各组切片的左心室和左心室的乳头肌的胶原纤维的面积。通过实验得出：对照组的心室肌的胶原纤维分布广泛，其中运动负荷越大这种广泛性就表现得越明显。从心室肌的横断面上看到，心室肌胶原纤维的外面都均有较细的胶原纤维包囊，并且各胶原纤维没有发生断裂而是连接成网状；从纵切面看到大小不同的胶原纤维，均贴在每一心肌纤维外面。乳头肌则无论从横切面还是从纵切面看，其胶原纤维数量较心室肌少并且连接不成网状，在某些地方还出现了一定的裂迹。中等强度运动组，心室肌和乳头肌发现了一些变化，不仅体积增大，而且其外部的胶原纤维出现了扩张。从横断面上看各心室纤维和各乳头肌纤维之间的距离变大，原因是紧贴在心肌纤维的胶原纤维的数量增多，密度及体积也变大。同时还发现紧贴乳头肌的胶原纤维裂迹也消失了，形成了完整性较好的网状结构。大负荷运动组，其左心室及乳头肌增多更为显著，但是其分布不均并且观察到有并不完整的形态，同时还发现有些胶原纤维出现弯曲、成团并且内含气泡的情况。从左心室的纵切面看到，有一部分心肌毛细血管壁的完整性受到了一定程度的破坏，迫使血流中形成新分流流入到心肌细胞中。从乳头肌的纵切面可见也有同样的现象，并且是胶原纤维内的含量更明显。

心脏是人体的动力装置，胶原纤维在心脏的泵血功能方面发挥了很大的作用，其由乳头肌、腱索以及多房室口的纤维环不仅是心脏的骨架，并且在防止血液倒流方面起了关键的作用。中等强度的负荷运动对促进心脏及其胶原纤维功能改善方面起了很好的作用，而大负荷运动虽对心脏及胶原纤维也有一定的积极作用，但是越来越多的实验证明了长期的大负荷运动会破坏心肌纤维的结构完整性，影响心脏的工作能力，甚至会引起心脏坏死。

3、大负荷运动对大鼠心肌GSH、GSSG含量的影响

选用纯系成年雄性大鼠20只分成：对照组，不加干扰；中等强度运动组，每天进行15分钟的游泳训练；大负荷运动组，每天进行25分钟的游泳训练。并在各组第一次训练结束后处死一个，观察一次性运动对心肌GSH、GSSG含量及GSH、GSSG的影响，其它剩余大鼠则训练至第十周，在最后一次训练后，处死各组大鼠，并取各组大鼠心肌用液氮保存。接着取心肌0.5g置磷酸钠和偏磷酸溶液的混合液中分离，然后用荧光分光光度计测定数据。由数据一次性大负荷运动可使大鼠心肌的GSH含量明显下降，GSSG的含量增加，致使GSH/GSSG的比值大大下降。长期大负荷运动也出现同样的情况，但是其变化的幅度较对照组大得多。而中等强度训练，无论是一次性还是长期训练，对大鼠心肌的GSH含量的下降变化、GSSG的含量增加的变化以及GSH/GSSG的比值下降变化的幅度都明显小于大运动负荷组。毛丽娟发现大负荷运动引起GSSG含量增加，GSH含量的下降以及心肌GSH/GSSG的比值下降，其机制是心脏是人体活动最活跃的器官，其代谢水平极为旺盛，大负荷运动会使心肌活性氧大量增加，长期大负荷运动会使心肌活性氧的堆积增大，进而氧化抗氧化剂GSH使其含量下降，而被氧化的GSH则变成GSSG，使得GSSG的含量增加。即使GSSG在GR催化作用下可还原成GSH，这就是为什么中等强度训练其变化幅度不大的原因。而在大负荷运动后，GSH氧化与GSSG还原的平衡性受到不可逆转的破坏，进而出现了上述结果。

4、大负荷运动对大鼠心肌细胞膜上的肌浆网钙泵功能的影响

跟骨骼肌收缩一样，心肌收缩也要借助心肌细胞膜上的钙泵来提高自身的收缩力。但是与骨骼肌的区别在于，骨骼肌纤维细胞膜上的肌浆网钙泵较心肌发达，并且肌浆网中的钙离子储存量以及释放和摄取能力远远大于心肌纤维。当由心肌自律细胞产生的兴奋在心肌纤维间传递时，心肌细胞膜上的肌浆网钙泵被激活释放出钙离子，随着运动负荷的增加，低存储量肌浆网钙泵自身本来就无法满足运动的需要，而大量依赖于心肌细胞间质中的钙离子，使之内流进入心肌纤维，提高了心肌细胞兴奋传递的速度以及收缩的力量。越来越多的研究表明，长期的适量运动负荷对提高心肌细胞膜上肌浆网钙泵的功能活性有积极地意义。王瑞元等［4］研究发现，适应机体的负荷强度训练，能够提高心肌细胞膜上肌浆网中钙泵利用肌纤维间质中钙离子的能力，对改善心肌粥样化疾病具有积极的意义。许思毛等通过利用成年雄性大鼠进行分组实验研究大负荷运动对心肌细胞膜上钠钾泵、钙泵与肌浆网钙泵活性的影响时发现大负荷运动后即刻钙泵活性下降极为明显，而大负荷运动24小时后，钙泵的活性虽然也下降很大，但较大负荷运动后即刻时的变化幅度变小。许思毛等还发现大负荷跑台运动使心肌肌浆网钙泵的活性下降主要是发生在运动后恢复期。除此之外，还发现心肌细胞膜上的钙泵的活性跟心肌线粒体的损伤与否有很大关系，大负荷运动后即刻，心肌细胞的线粒体大面积损坏，而大负荷运动24小时后线粒体的损伤面积渐渐减小。

5、大负荷运动对大鼠心肌肌电的影响

肌电是反应机体疲劳程度的生理指标。随着科学技术的发展，肌电已经在测定神经机能状况、评价骨骼肌技能水平、评价肌力以及利用肌电进行运动员动作分析等方面得到了广泛应用。在肌电研究过程中，通常用肌电幅值的IEMG和RMS两个指标以及肌电频谱来评价肌肉的机能状态。越来越多的研究已经表明，让受试者从运动至疲劳即刻，随着运动强度的增加以及疲劳程度的加深，RMS增加，IEMG也加大，肌电频谱发生了左移。大量实验已经证明无训练者进行一次大负荷运动后即刻心肌肌电放电节率凌乱，模糊不清，肌电振幅和积分增大，并且心肌电恢复缓慢，而有训练的运动员，特别是优秀的耐力运功员在进行一次大负荷运动后即刻，如10000米比赛后，心肌电放电较无训练者清晰，恢复也比较快。

柯菲因等通过利用健康雄性大鼠来研究大负荷运动对心肌电的影响实验中发现，无训练者在进行一次中等强度的训练后，其心肌电有微细的紊乱，肌电幅值和积分增加幅度也不大，而大负荷运动后，其以上指标均发生了很大的变化。经过十周的训练后的大鼠在进行一次大负荷运动后即刻的心肌电变化较进行长时间大负荷运动的大鼠小，由此证明，长期的大负荷运动训练对心肌电将产生不好的影响。可能是因为长期的大负荷运动训练对心肌结构造成一定损伤所致。

6、小结及建议

目前，随着科学技术以及研究水平的不断提高，关于运动对心脏的影响已经有了很多的研究成果，尤其是在大负荷运动对心肌的影响方面取得了骄人的成就。大负荷运动会降低心肌超微结构功能，使心肌细胞断裂、肌小节结构变得模糊、线粒体堆积、肌浆网肿胀。而长期的大负荷运动使心肌超微结构朝着病态重塑，并导致不可逆转，进而影响心脏的功能。并且大负荷运动会使心肌胶原纤维出现松散、增生，形成鞘装，降低心肌细胞间的信息传递速度，进而影响心脏的传导性和收缩性。大负荷运动还会使心肌GSH含量降低、GSSG含量增加，GSH/GSSG的比值下降明显，甚至有可能导致心肌细胞凋亡。除此之外，大负荷运动后即刻会使心肌细胞膜上的钙泵活性下降，对心肌电产生不好的影响。

[1]田振军,夏家骝.不同耐力负荷对左室乳头肌纤维及其血管变化的实验研究[J].体育科学,1993,13(5).

[2]佟长青.运动性和高血压性肥大心脏心肌细胞超微结构的对比研究[J].中国运动医学杂志,2001,2(20).

[3]毛丽娟,李传珠.运动对大鼠心肌GSH、GSSG含量及GSH/ GSSG的影响[J].成都体育学院学报,2004,1(30).

[4]王瑞元.运动生理学[M].人民体育出版社,2002.

[5]许思毛,刘涛波,苏全生.大负荷运动对大鼠心肌细胞膜钠钾泵、钙泵与肌浆网钙泵活性的影响[J].体育科学,2010,12(30).

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王第亮（198-），男，广西桂林人，助教，教育学硕士，主要研究方向为体育教育训练学。