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研究目的:
本研究分别对以有氧耐力训练、无氧间歇训练、以及两种不同交叉训练后大鼠骨骼肌能量代谢及线粒体功能的适应性变化的效果和机理进行探索。从近年来不同运动训练对线粒体功能及能量代谢的最新研究成果着手,探讨运动后静息状态骨骼肌中丙酮酸浓度、肌乳酸浓度、ATP含量、MDH活性、ATP酶活性及线粒体呼吸链复合酶等骨骼肌能量代谢相关指标的变化,从而对不同方式训练后骨骼肌能量代谢和线粒体功能的影响效果和尚未明了的机理进行相关研究,为寻找更有效的训练方法提供一些有益的尝试。
研究方法:
将86只SPF级雄性SD大鼠适应性喂养一周后随机分为对照组(18只,简称S组)、耐力组(17只,简称E组)、耐力加间歇组(17只,简称EI组)、间歇组(17只,简称I组)和间歇加耐力组(17只,简称IE组),对照组和运动各组再分别随机分成:4、6、8周组,共计15组。
大鼠进行跑台运动,坡度为0,每天1次,训练3天,休息1天,共持续8周。耐力训练强度为:20m/min,持续30min;间歇训练强度为:50m/min,持续2min,间歇7min,重复6次。耐力+间歇组前4周按耐力运动强度训练,后4周按间歇运动强度训练;间歇+耐力组前4周按间歇运动强度训练,后4周按耐力运动强度训练。
于4周、6周、8周运动结束48小时后严格按照试验步骤和要求,取左侧股四头肌中的股直肌,液氮保存待测。测定骨骼肌丙酮酸、乳酸、ATP含量以及MDH、ATP酶、NADH脱氢酶、细胞色素C氧化酶活性。
研究结果:
1、E8组、I8组和IE8组丙酮酸含量均显著高于S8组(P<0.05); E8组丙酮酸含量极显著高于E4组和E6组(P<0.01); EI8组丙酮酸含量显著低于E8组(P<0.05); I8组丙酮酸含量显著高于I4组和EI8组(P<0.01); IE8组丙酮酸含量高于IE4组,但无显著性差异(P>0.05)。
2、EI8组乳酸含量高于S8组,但无显著性差异(P>0.05); I8组乳酸含量显著高于S8组及E8组(P<0.05); IE8组乳酸含量显著低于I8组及IE4组(P<0.05)。
3、E8组MDH活性显著高于S8组(P<0.05);I8组MDH活性显著高于S8组(P<0.05),并极显著高于EI8组(P<0.01);IE8组MDH活性极显著低于I8组(P<0.01),显著低于IE4组(P<0.05);S8组MDH活性低于S4组和S6组,El8组MDH活性高于S8组,但均无显著性差异(P>0.05)。
4、I8组和IE8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅰ活性显著高于S8组(P<0.05);EI8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅰ活性又回到EI4组水平;E8组和EI8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅰ活性高于S8组,I8组呼吸链复合体酶Ⅰ活性高于I4组、I6组,IE8组呼吸链复合体酶Ⅰ活性高于IE4组、IE6组,但均无显著性差异(P>0.05)。
5、EI8组、I8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅳ活性都显著高于S8组(P<0.05);IE8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅳ活性极显著高于S8组(P<0.01);E8组线粒体呼吸链复合体酶Ⅳ活性高于S8组,但无显著性差异(P>0.05)。
6、I8组和IE8组Ca2+ATP酶活性显著高于S8组(P<0.05);同时I8组和IE8组Ca2+ATP酶活性分别低于I4组、IE4组,E8组和EI8组Ca2+ATP酶活性高于S8组,但均无显著性差异(P>0.05)。
7、I8组和IE8组Mg2+ATP酶活性极显著高于s8组和EI8组(P<0.01);18组Mg2+ATP酶活性还极显著高于E8组(P<0.01);EI8周组Mg2+ATP酶活性显著低于EI4周组(P<0.05);E8组和EI8组Mg2+ATP酶活性高于S8组,但无显著性差异(P>0.05)。
8、EI8组、I8组和IE8组ATP含量显著高于S8组(P<0.05);EI8组ATP含量极显著高于EI4组(P<0.01);I8组ATP含量显著高于I6组(P<0.05);IE8组ATP含量极显著高于同周其他三个运动组、IE4组和IE6组(P<0.01);E8组ATP含量高于S8组,但无显著性差异(P>0.05)。
研究结论:
1、8周的耐力训练和间歇训练对静息骨骼肌能产生相似的丙酮酸升高效应,但间歇训练比耐力训练更能显著升高静息骨骼肌乳酸含量;8周间歇加耐力训练可使静息骨骼肌丙酮酸含量升高,而乳酸含量较安静对照组无明显变化,并且在进行了4周间歇训练后再进行4周耐力训练可以显著降低静息骨骼肌乳酸水平。
2、8周的耐力训练和间歇训练均有利于提高大鼠静息骨骼肌MDH的活性,有利于机体有氧代谢能力的提高。
3、4种训练方案均能使线粒体呼吸链复合酶体Ⅰ、Ⅳ活性提高。其中间歇加耐力训练使得线粒体呼吸链产生的适应性变化效果较其他三种训练好。
4、结合丙酮酸、乳酸、MDH和两种复合体酶的变化,本研究推测,四种训练方案均能使机体能量代谢产生适应性变化。耐力训练可以提高机体有氧代谢的水平。另外三种训练方案不仅可以提高大鼠静息骨骼肌有氧代谢水平,同时可以使静息骨骼肌维持不同活跃程度的无氧代谢状态。由于间歇训练使肌乳酸水平有显著升高,故推测间歇训练更多的是显著提高无氧代谢水平;间歇加耐力训练使肌丙酮酸水平显著升高,而肌乳酸水平是除耐力训练方案以外三种训练方案中最低的,故可能较有利于提高机体有氧代谢水平。
5、8周耐力运动和8周耐力加间歇运动可以提高Ca2+ATP酶和Mg2+ATP酶活性,但效果没有间歇训练和间歇加耐力训练好;而8周间歇训练和8周间歇加耐力训练均可以显著提高这两种ATP酶的活性,说明这两种训练方案可以使能量代谢产生良好的适应性变化,显著提高骨骼肌利用ATP的速率,加快肌肉收缩速率,提高肌肉工作张力。
6、4种训练方案均能提高静息骨骼肌ATP含量,其中8周间歇加耐力训练效果最为明显。使得机体在静息状态储存更多的ATP,运动时有足够的ATP可以快速动员供肌肉收缩。