运动后骨骼肌基质蛋白和完整膜蛋白的变化及其对肌肉收缩和材料特性的影响

摘要

1、研究目的 研究大强度离心运动及适应性训练后大鼠腓肠肌收缩力和拉断力和骨骼肌细胞骨架蛋白含量的变化特点；分析肌收缩力和拉断力和肌细胞骨架蛋白缺失的关系以及与延迟性骨骼肌损伤时血清酶升高的关系；探讨细胞骨架蛋白在骨骼肌纤维中存在的特点和作用。 2、研究方法 以雄性Wistar大鼠为研究对象，进行“一次性大强度离心运动”和“6周适应性离心运动训练”两种方式运动。其中一次性离心运动实验为-16°下坡跑台跑，定量大负荷间歇性运动，跑速为26.8m/min，运动5min×10组，组间歇1min。适应性离心训练为6周，每周5天训练，速度从20.0m/min增加到35.0m/min，每次20min，-5°下坡间歇跑。离心运动后不同时段和适应性训练后取大鼠后肢腓肠肌外侧头进行分析。 半离体状态下测一次性离心运动后大鼠腓肠肌收缩力和拉断力；半离体状态下测适应性训练后大鼠腓肠肌收缩力和拉断力； 样本-20℃冷冻切片，15μm厚。二步免疫组化法和免疫印迹法检测laminin-2含量。二步免疫组化法检测collagenIV、a-DG含量。凝胶电泳法检测myosin含量。地高辛标记的寡核苷酸探针原位杂交检测laminin-2基因表达。用Scion Image进行组织切片的图像分析。 抽提法测试血清羟脯氨酸；酶动力法测试血清CK、LDH含量；黄嘌呤氧化酶法和硫代巴比妥酸法分别用于肌肉匀浆SOD和MDA检测。 3、研究结果 3.1离心运动后细胞外基质蛋白laminin-2在24小时处于最高水平，24小时与其它各组组差异显著(P<0.05)；在运动后即刻、4小时、48小时、72小时的变化差异不显著；离心运动后细胞外基质蛋白collagenIV含量在运动后呈下降趋势，并在48小时、72小时与对照组差异显著(P<0.05)； 离心运动后完整膜蛋白a-DG含量下降，在即刻后直至72小时均处于较低水平，与安静对照组差异显著，其他时相间，并没有发现含量有显著性的差异；本实验还发现肌细胞外基质蛋白含量collagenIV的变化与血清CK相关；完整膜蛋白a-DG与血清LDH明显的相关关系；肌组织中SOD与血清LDH水平负相关；血清羟脯氨酸与血清LDH呈负相关；血清羟脯氨酸不能反映collagenIV的代谢情况； 3.2离心运动即刻laminin-2基因表达水平明显下降与对照组差异显著；随后逐渐升高，在48小时达到最大，在4小时后直至72小时均处于较高水平，对照组与4小时组至72小时组差异显著； 3.3离心运动后大鼠腓肠肌收缩力在运动后即刻下降，和对照组达到显著性差异P<0.05,到4小时呈现上升趋势基本恢复到对照组水平，然后呈现下降趋势到48小时又呈现下降趋势，到7天组呈现超量恢复情况；大鼠腓肠肌的收缩应力和收缩力有显著性相关关系并且变化的趋势基本一致；离心运动后大鼠腓肠肌拉断力从即刻后呈上升趋势，到4小时达到一个高度后开始下降，到24小时达到最底点，然后从24小时到运动后7天一直呈现上升趋势。对照组和运动后24小时组相比，有显著性差异；大鼠腓肠肌拉断应力的变化和拉断力有显著性相关关系并且变化趋势基本一致； 3.4大鼠腓肠肌收缩力和拉断力有比较明显的相关关系但离心运动后大鼠腓肠肌收缩力和拉断力变化的趋势不一致，以大鼠为模型和以人为模型的一次性离心运动后所反映的肌力丢失情况有差异。力的变化未表现出与血清CK、LDH、羟脯氨酸及自由基代谢指标有明显的相关关系。一次性离心运动后基质蛋白Laminin-2含量的变化与大鼠腓肠肌拉断力、拉断应力呈负相关；myosin和collagenIV、a-DG蛋白含量的变化呈正相关； 4、结论 4.1基质蛋白laminin-2是有较强调整和修复能力的蛋白，其变化有可能是因为其相邻蛋白的减少而代偿性的增加以维持机体的功能。collagenIV和laminin-2的变化存在着比较密切的关联关系。完整膜蛋白a-DG是易受损伤的蛋白，这和其在细胞膜上所处的位置有关。 4.2本研究发现了离心运动后大鼠腓肠肌拉断力和基质蛋白laminin-2在时象上的一致性，即拉断力最低时，laminin-2蛋白表达最高同时相关分析也显示一次离心运动后基质蛋白Laminin-2含量的变化与大鼠腓肠肌拉断力、拉断应力呈负相关，提示基质蛋白laminin-2和肌肉的材料特性有比较亲密的关系。 4.3离心运动后收缩力出现明显的二次损伤的现象即离心运动后大鼠腓肠肌收缩力的二次下降，力的二次下降可能是骨骼肌炎症的原因，一次性离心运动后腓肠肌收缩力和拉断力能够反映收缩应力和拉断应力的情况，肌肉的收缩特性能够反映材料特性的情况.。 4.4本实验发现肌细胞外基质蛋白含量collagenIV的变化与血清CK相关，提示可能骨骼肌的离心收缩影响了collagenIV的代谢更新；血清羟脯氨酸做为胶元的代谢产物并不能反映collagenIV胶元的代谢情况，这可能和collagenIV在骨骼肌的总体含量和位置的特殊性有关系。