运动康复训练对老年骨骼肌细胞Ca2+通道调控能力的影响

陈杰

(郑州大学体育学院，河南 郑州 450044)

运动康复训练能够激发老年人细胞离子通道，而激发后的离子通道能够开启有关信号通道，离子通道通常以Ca2+通道为主〔1～3〕。在信号传输中将Ca2+看作细胞中的第二信使非常关键，很多发挥活性的重要酶也是Ca2+依赖性酶〔4，5〕。老年骨骼肌损伤的主要原因是骨骼肌细胞中Ca2+稳态失调〔6〕。正常情况下，骨骼肌细胞内外Ca2+处于较小的区间内，利用Ca2+通道(DHPR)和酶使其保持在平衡状态下〔7〕。一旦对骨骼肌细胞Ca2+通道调控能力减弱，导致细胞内外Ca2+稳态失调，将造成老年人骨骼肌细胞结构与功能受到破坏〔8〕。因此，研究运动训练对老年人骨骼肌细胞Ca2+通道调控能力的影响具有重要意义，已经成为相关学者研究的重点课题〔9，10〕。本文对老年骨骼细胞内影响Ca2+浓度、Ca2+摄取功能及膜电位和Ca2+活性进行分析，以期探索运动训练引发的生物学效应及运动训练对老年人骨骼肌细胞Ca2+通道调控能力。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择郑州市宏达社区男性老年人20例，年龄60～75岁，实验将20例老年人作为研究对象，老年人平均体重为(65±1.5)kg，平均年龄为67岁。

1.2 训练方法 将20例老年人随机划分成对照组和运动训练组，每组10例。对照组不加任何干预，使老年人保持正常生活。运动训练组在对照组的基础之上，采用传统有氧运动：运动训练组的每位老年人每天进行快步行走或慢跑，每天1次，每次1.5～2 h，实验对象不出现疲劳为度，连续锻炼7 w。

1.3 指标测定 Ca2+-ATP酶活性检测：通过超微量ATP酶测试盒，利用定磷法对老年人骨骼细胞进行检测〔11，12〕。通过以下步骤对Ca2+-ATP酶进行检测：①依据试剂盒的使用标准进行酶促反应，取各样本的上清液100 μl进行定磷处理；②在空白管中添加蒸馏水，在标准管中添加0.03 μmol/ml的磷标准液，在对照管中添加上清液，在测试管中添加定磷应用液，将上述液体混匀，静置3 min；③添加终止剂后搅拌均匀，静置4 min，将蒸馏水调零，对每个管的吸光度值(OD值)进行测试。Ca2+活度测试：通过高度敏感的钙离子敏感微电极技术对骨骼肌细胞中Ca2+活度进行测试。细胞膜电位测试：通过内充3 mol/L KCl溶液的标准微电极测定对骨骼肌细胞膜电位进行测试，参考电极是Ag/AgCl片。

1.4 统计学方法 采用SPSS20.0软件进行t检验。

2 结 果

2.1 各组老年人体重变化情况 第1周、第2周和第3周对照组和运动训练组体重无显著差异(P>0.05)，第4周和第5周运动训练组老年人体重低于对照组，差异具有显著性(P<0.05)，第6周和第7周运动训练组老年人体重低于对照组，差异具有非常显著性(P<0.01)。见表1。

与对照组比较：1)P<0.05，2)P<0.01，下表同

2.2 运动训练对骨骼肌细胞Ca2+浓度的影响 第1周和第2周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+浓度无显著性差异(P>0.05)，第3周和第4周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+浓度高于对照组，差异具有显著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+浓度高于对照组，差异具有非常显著性(P<0.01)。见表2。

2.3 运动训练对骨骼肌细胞Ca2+-ATP酶水解活性和Ca2+摄取率的影响 两组老年人骨骼肌细胞Ca2+摄取率变化。第1周、第2周和第3周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+-ATP酶水解活性无显著性差异(P>0.05)，第4周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+-ATP酶水解活性低于对照组，差异具有显著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+-ATP酶水解活性低于对照组，差异具有非常显著性(P<0.01)。第1周和第2周训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+摄取率无显著性差异(P>0.05)，第3周和第4周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+摄取率低于对照组，差异具有显著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周运动训练组老年人骨骼肌细胞Ca2+摄取率低于对照组，差异具有非常显著性(P<0.01)。见表3。

表2 训练不同时间两组骨骼肌细胞Ca2+浓度比较

表3 训练不同时间两组骨骼肌细胞Ca2+-ATP酶水解活性和Ca2+摄取率比较

2.4 运动训练对骨骼肌细胞Ca2+活度和膜电位的影响 实验后运动训练组老年人膜电位明显低于对照组，差异具有显著性(P<0.05)，运动训练组老年人Ca2+活度明显高于对照组，差异具有显著性 (P<0.05)。见表4。

表4 实验结束后两组老年人骨骼肌细胞Ca2+活度和膜电位比较

2.5 不良反应处理 在为期7 w的运动康复锻炼过程中，老年人出现身体不适或突发病情，影响继续锻炼者，应立即停止锻炼，采取相应的处理。

3 讨 论

Ca2+为骨骼肌细胞信息传递的第二信使，其对骨骼肌细胞正常代谢起到非常关键的作用。在正常生理条件下，骨骼肌细胞内外Ca2+浓度处于平衡稳定状态，本研究发现，运动训练能够增加骨骼肌细胞内Ca2+浓度，说明运动训练能够降低骨骼肌细胞Ca2+通道的调控能力。

骨骼肌细胞的Ca2+摄取功能是通过镶嵌在细胞膜上的Ca2+-ATP酶实现的，Ca2+-ATP酶在Ca2+和Mg2+的作用下，通过水解ATP为逆电化梯度跨膜转运Ca2+提供能量。本研究表明，老年人进行运动训练后，骨骼肌Ca2+-ATP酶水解活性与Ca2+摄取率均呈下降趋势，说明运动训练能够导致骨骼肌细胞摄钙功能受损，影响Ca2+通道调控能力。膜电位和骨骼细胞膜结构完整性及以K+为主的细胞内外多种离子相关。运动训练能够导致牵张性膜结构损伤，造成膜电位发生改变，膜结构一旦被破坏钙将大量内流。本研究发现，运动训练后老年人膜电位显著降低，说明运动训练会使膜电位出现变化，破坏膜结构导致Ca2+内流，影响Ca2+通道调控能力。本研究发现，运动康复训练结束后老年人骨骼肌Ca2+活度显著增加，这种异常变化在一定程度上会激活与细胞膜结合的部分粒子，造成机体代谢紊乱，说明运动训练会提高Ca2+活度，影响Ca2+通道调控能力。