公雪　綜述　李曉燕　審校

(1.泰山醫(yī)學院研究生院，山東 泰安 271016； 2.濟南軍區(qū)總醫(yī)院，山東 濟南 250031)

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力竭運動對心肌組織結構及功能影響的研究進展

公雪1綜述李曉燕2審校

(1.泰山醫(yī)學院研究生院，山東 泰安 271016； 2.濟南軍區(qū)總醫(yī)院，山東 濟南 250031)

目前大量研究顯示力竭運動可對機體心肌組織結構及功能造成損害，導致心肌組織結構紊亂，并可進一步造成心臟傳導系統(tǒng)異常及收縮功能障礙等多種損傷，許多分子機制，如氧化應激、細胞凋亡、鈣超載、能量代謝障礙、細胞因子分泌紊亂等，在上述損傷中扮演著重要角色，通過對這些損傷機制的深入研究，可進一步找到保護運動性心肌損傷的方法。

力竭運動；心肌損傷；氧化應激；能量代謝；心律失常；保護機制

隨著中國體育事業(yè)的迅速發(fā)展，以及強軍計劃的逐步落實，對運動性損傷機制的探討及運動性損傷保護機制的研究也在不斷深入。另外大強度的體育及軍事訓練，使運動性猝死事件頻頻發(fā)生，這也迫切需要對運動性損傷更加深入的研究。大量研究顯示，力竭運動造成心肌組織結構及功能損傷的機制基礎是氧化應激、細胞凋亡、Ca2+超載及能量代謝障礙等?，F(xiàn)主要對力竭運動對機體心肌組織結構及功能造成損傷的主要機制、形式及保護措施的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1　基礎損傷機制

1.1氧化應激

氧化應激是細胞在遭受多種內(nèi)源性或外源性應激刺激時，內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)與氧化系統(tǒng)之間的平衡被打破，氧自由基的產(chǎn)生超過其清除能力，致使細胞氧化損傷?！把踝杂苫笔蔷哂休^活潑化學性質的含氧自由基及其衍生物，目前研究發(fā)現(xiàn)，氧自由基的產(chǎn)生主要有線粒體電子傳遞鏈、黃嘌呤氧化酶和中性粒細胞三條途徑，其中線粒體電子傳遞鏈是活性氧產(chǎn)生的重要來源。

大量動物實驗已證實，力竭運動對心肌組織的損傷可表現(xiàn)為氧化應激損傷。有研究[1]將相當于大鼠體質量5%的重物系在大鼠尾部，讓大鼠做負重游泳訓練3 h,以建立大鼠過度運動模型，然后留取大鼠心肌組織，結果檢測到疲勞運動后大鼠心肌組織中活性氧產(chǎn)生過剩，氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡。

氧自由基可攻擊細胞膜結構生成脂質過氧化物，造成膜損傷誘發(fā)細胞凋亡。另外，脂質過氧化物還可刺激細胞外Ca2+進入胞內(nèi)，導致線粒體或肌質網(wǎng)內(nèi)存儲的Ca2+釋放，導致細胞內(nèi)Ca2+濃度升高，胞內(nèi)Ca2+增加激活細胞凋亡的信號傳導途徑，促進細胞凋亡。氧自由基還可以通過反饋調(diào)節(jié)上調(diào)線粒體內(nèi)膜上解耦聯(lián)蛋白2(UCP2)的表達，使心肌細胞能量代謝異常，導致心肌損傷[2]。

1.2細胞凋亡

細胞凋亡是在一定的生理或病理條件下，啟動細胞內(nèi)特定的凋亡程序，激活內(nèi)源性DNA內(nèi)切酶，使細胞裂解，最后被其他細胞吞噬的細胞自然死亡過程。細胞凋亡與細胞發(fā)育、分化、增殖一樣，都是細胞生命活動的重要過程。細胞凋亡過程復雜，受多種凋亡相關基因的調(diào)控，其中Bcl-2家族尤為重要。抑凋亡蛋白Bcl-2是從小鼠的B細胞淋巴瘤中分離出的原癌基因，并以脂質鏈錨定在細胞線粒體、內(nèi)質網(wǎng)及細胞核上，可抑制線粒體外膜通透轉運孔道復合體的開放，減少凋亡相關因子的釋放，從而阻斷凋亡過程[3]；而促凋亡蛋白Bax作為Bcl-2的同源體可抑制后者表達且抑制其作用，可增強內(nèi)質網(wǎng)鈣庫的加載，使鈣作為凋亡信號充分暴露，進而促進凋亡[4]。

力竭運動會造成促凋亡基因表達上調(diào)，同時造成抑凋亡基因表達下調(diào)。已有研究檢測力竭運動后心肌凋亡基因表達譜的變化，發(fā)現(xiàn)心肌促凋亡基因Bok、轉錄因子Nfkbia表達顯著上調(diào)，加速運動性心肌細胞凋亡的發(fā)生。最近研究也發(fā)現(xiàn)一次力竭運動后大鼠心肌Bax、Bcl-2基因表達發(fā)生改變，Bax表達升高，Bcl-2表達降低，同時Bax/Bcl-2比值升高，這種促凋亡基因表達上調(diào)、抑凋亡基因表達下調(diào)的結果說明了力竭運動可促使細胞凋亡的發(fā)生，TUNEL檢測也證實力竭運動后大鼠心肌細胞凋亡比例升高[1]。

細胞凋亡可能是各種運動性損傷機制導致心肌細胞損傷并死亡的共同通路。氧化應激可能通過改變細胞通透性造成細胞損傷，間接促進細胞凋亡，同時也能直接促使凋亡基因的過度表達，最終導致細胞凋亡。

1.3鈣超載

心肌細胞中適度的Ca2+對維持心肌細胞的正常生理功能至關重要，而細胞漿中Ca2+濃度的調(diào)節(jié)主要依靠線粒體Ca2+的正常轉運。

大鼠力竭運動時，自由基生成增多，線粒體通道蛋白巰基發(fā)生氧化并出現(xiàn)交聯(lián)，同時谷胱甘肽含量顯著降低，多種因素共同作用導致了線粒體滲透性轉運通道(MPTP)的打開。MPTP是橫跨在線粒體內(nèi)外膜之間的一種非選擇性通道，其打開可使線粒體中的Ca2+大量釋放，導致細胞漿中Ca2+濃度升高[5-6]，高濃度細胞Ca2+會增加磷脂酶A2的活性，導致細胞膜磷脂廣泛降解，膜磷脂降解產(chǎn)生的溶血磷脂、白細胞三烯、前列腺素等又可促進細胞膜結構進一步降解，從而加速Ca2+外流。另外，細胞中鈣濃度升高后，也可反過來促進MPTP的打開，加劇細胞內(nèi)Ca2+的積聚，導致鈣超載。

鈣超載對細胞的損害主要表現(xiàn)有：激活鈣依賴性核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈；激活谷氨酸胺轉移酶，催化細胞內(nèi)肽鏈間的轉移，在肽鏈間形成共價鍵，使細胞骨架蛋白分子間發(fā)生廣泛交聯(lián)，有利于凋亡小體形成；激活核轉錄因子，加速細胞凋亡相關基因的轉錄[7]；Ca2+在ATP的配合下使DNA鏈舒展，暴露出核小體之間連接區(qū)內(nèi)的酶切位點，有利于核酸內(nèi)切酶切割DNA。

1.4能量代謝障礙

心肌缺血缺氧時，能量代謝障礙是造成心肌損傷的主要因素。ATP作為直接供給心肌能量的重要高能磷酸化合物，主要在線粒體中合成。有研究[8]檢測游泳力竭運動后大鼠肌肉能量代謝，發(fā)現(xiàn)力竭運動后ATP含量明顯下降。ATP明顯下降可進一步引起一系列代謝的異常和紊亂，如可使細胞膜Ca2+-ATP酶活力及肌質網(wǎng)鈣攝取能力下降 ，使Ca2+內(nèi)流增加，并激活膜磷脂酶，產(chǎn)生氧自由基。另外依賴ATP的細胞膜泵活性降低，膜電位發(fā)生改變，導致心電圖ST段改變，ATP缺乏還會導致缺血區(qū)同非缺血區(qū)形成代謝梯度，成為引發(fā)惡性心律失常的主要因素之一。

線粒體是能量產(chǎn)生的主要場所，所以線粒體功能改變在心肌能量代謝障礙中扮演重要角色。線粒體通過三羧酸循環(huán)氧化分解底物，產(chǎn)生少量ATP，同時產(chǎn)生大量的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)，兩者可攜帶電子依次經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的復合物氧化生成二氧化碳和水，在此過程中，質子逆濃度差從線粒體基質側泵入到線粒體膜間隙中，使內(nèi)膜兩側形成跨膜電位差，驅使ADP在ATP合成酶的作用下磷酸化生成大量ATP，為機體生命活動提供直接的能量來源，線粒體氧化代謝過程及呼吸鏈電子傳遞過程中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯便會影響到線粒體ATP的產(chǎn)生。有關力竭運動后心肌細胞線粒體電子傳遞鏈復合體的研究發(fā)現(xiàn)，無論何種強度的運動都會對電子傳遞鏈中的復合體功能造成影響。研究還進一步發(fā)現(xiàn)，大強度與中等強度運動對線粒體電子傳遞鏈的影響有差異，大強度運動主要影響FADH2電子傳遞鏈復合體的活性；而中等強度運動主要影響NADH電子傳遞鏈復合體的活性。

大量研究顯示，力竭運動時出現(xiàn)心肌能量代謝障礙，可能與一種解耦聯(lián)蛋白的高表達有關。其中UCP2是解耦聯(lián)蛋白家族的一員，位于線粒體內(nèi)膜上，可增加線粒體內(nèi)膜對質子的通透性，降低線粒體內(nèi)膜兩側的質子濃度差，使呼吸作用中的氧化與磷酸化作用解耦聯(lián)，使能量以熱能形式釋放，造成能量代謝障礙。UCP2的高表達雖然可能導致心肌能量代謝障礙；但有研究顯示，UCP2能限制自由基的產(chǎn)生，是機體遭受氧化應激損傷后代償性的保護反應[9-10]。

2　力竭運動與心肌組織結構改變

運動引起的缺氧缺血對心肌細胞結構的改變與臨床缺血-再灌注損傷相似，但臨床病理性缺血時機體通常處于靜息狀態(tài)，而運動時由于血流動力學性質改變和高后負荷致心肌強烈收縮的力學因素，使心肌肌原細胞結構改變十分明顯。

研究觀察力竭運動后大鼠心肌組織結構的改變，發(fā)現(xiàn)一次力竭運動后心肌組織蘇木精-伊紅染色示心肌細胞結構不清晰、著色不均勻、細胞邊界模糊不清，并有局限性間質水腫等改變，心肌組織出現(xiàn)不同程度的嗜伊紅染區(qū)，反復力竭運動各組除上述表現(xiàn)外，還可見心肌細胞肥大，部分心肌細胞有脂肪變性形成的空泡，肌細胞間隙增大，間質內(nèi)可見大量紅細胞滲出，心肌細胞除水腫外還有大片典型的玻璃樣變性區(qū)。以上組織結構改變證明了不論是一次力竭運動還是反復力竭運動，都會造成心肌損傷，反復力竭運動較一次力竭運動對心肌組織結構的損傷更明顯。

心肌蛋白質是心臟結構和功能的基礎，力竭運動后心肌蛋白質組表達發(fā)生明顯變化，導致心肌組織結構及功能發(fā)生改變。研究表明，運動引起心肌肥大發(fā)生時心肌細胞α-肌球蛋白重鏈增加，而β-肌球蛋白重鏈減少，屬“生理性心臟重塑”。而多數(shù)“病理性心臟重塑”導致肌球蛋白重鏈異形體從含ATPase活性高的α-肌球蛋白重鏈向含ATPase活性低的β-肌球蛋白轉變，導致最大收縮速率下降，心肌從功率高、耗能多的做功方式轉變?yōu)楣β实?、耗能少的做功方式。另外研究通過蛋白組學技術發(fā)現(xiàn)遞增運動負荷訓練后大鼠心室肌α-肌球蛋白重鏈和原肌球蛋白1的表達減少，這可能是由于力竭運動后心肌細胞結構破壞，細胞內(nèi)蛋白水解酶外溢，導致心肌收縮蛋白的水解。

力竭運動能造成心肌形態(tài)結構的改變，與心臟膠原纖維結構的改變關系密切。大鼠心肌間質中廣泛分布著膠原，主要以粗細兩種纖維形式存在。大量的粗膠原纖維(Ⅲ型)主要走行于心肌細胞之間，細膠原纖維(Ⅰ型)則以粗膠原纖維為支架編織成網(wǎng)，將心肌細胞固定于其間。疲勞運動可造成Ⅰ、Ⅲ型膠原纖維形態(tài)結構紊亂，其具體機制可能與力竭運動可造成細胞炎性因子與基質金屬蛋白酶(MMPs)的變化有關，MMPs的增加可改變心臟房室結Ⅰ、Ⅲ型膠原纖維形態(tài)結構和量的變化，其中已證實，MMP-9激活后可參與心肌組織和骨骼肌組織的重構，且發(fā)現(xiàn)在力竭運動后其活性在心肌組織中增強[11]。

力竭運動時，心肌能量代謝的底物發(fā)生轉變，脂肪酸氧化能力下降而葡萄糖酵解增強，這種轉變將促使心肌重塑及心律失常的發(fā)生。心肌脂肪酸利用減少，會導致心肌組織脂質堆積，這可能是運動后心臟發(fā)生結構和功能改變的原因之一。過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)是心肌脂質和能量代謝的重要調(diào)控轉錄因子，調(diào)控出生后心肌線粒體編碼脂肪酸β氧化酶的大部分核基因，因此PPARα表達的改變可影響細胞內(nèi)脂肪酸β氧化的強度。力竭運動時，心肌缺血、缺氧，脂肪酸氧化減少，糖氧化增加，以減少心肌氧耗，增強心肌對缺血和缺氧的耐受性，這種能量代謝轉換可能具有一定的心肌保護作用。一旦心肌灌注恢復，PPARα表達未及時恢復，雖然氧供應充足；但脂肪酸氧化未能增加，心肌能量供應相對不足，對缺血-再灌注的心肌恢復不利。而繼發(fā)于PPARα失活引起的脂肪酸β氧化能力慢性減少會最終導致心肌“能量饑渴”，就會發(fā)生病理性心室重構和心力衰竭。有研究顯示反復超負荷力竭運動后，心肌表達紊亂，導致心肌能量代謝產(chǎn)生障礙，發(fā)生病理性心室重構。也有研究發(fā)現(xiàn)腺苷酸活化蛋白激酶，一種在真核生物細胞中廣泛存在的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可通過激活PPARα改變機體對葡萄糖和脂肪酸的攝取及代謝，加速脂肪酸氧化下降，抑制葡萄糖代謝，抑制心室肥厚[12]，這更證實了PPARα及心肌能量代謝底物的改變在心肌組織重構中的重要作用。

3　力竭運動與心臟傳導系統(tǒng)

運動性猝死多由于運動性心律失常的發(fā)生，心臟的電活動由心臟傳導系統(tǒng)控制。心臟傳導系統(tǒng)由竇房結、房室束、房室結、希式束、左右束支及普肯耶纖維組成，其特殊的組織結構和細胞特性決定心臟傳導系統(tǒng)中的心肌細胞具有不同于普通心肌細胞的心電起搏和傳導功能，是心臟心電活動產(chǎn)生、控制中心和沖動傳導的重要部位。

KCNQ 基因是一種鉀離子通道蛋白的編碼基因，這種鉀離子通道是電壓門控鉀離子通道的重要分支。目前，KCNQ 基因被劃分為KCNQ1～KCNQ5 等5 種亞型，其中KCNQ1是心肌細胞膜上一種重要的離子通道，在心肌細胞的電生理活動中發(fā)揮重要作用[13-14]。力竭運動會改變KCNQ1的表達，有研究探討力竭運動后不同時相心臟竇房結、房室結和普肯耶纖維離子通道相關因子KCNQ1基因和蛋白水平的表達特點，發(fā)現(xiàn)不同力竭運動后，心臟傳導系統(tǒng)細胞膜離子通道因子KCNQ1在mRNA和蛋白水平上分別在不同時相異常高表達，導致細胞膜鉀離子通道的激活與失活波動改變[15]，改變動作電位時程，構成運動性心律失常發(fā)生的病理基礎。

力竭運動不僅可影響心臟傳導系統(tǒng)離子通道的改變，還能導致傳導系統(tǒng)功能蛋白表達及分布的改變。其中連接蛋白(connxin，Cx)是心肌縫隙連接的重要構成單位，是介導心肌細胞間信息和能量物質交換的重要功能蛋白。在心臟傳導系統(tǒng)中，竇房結、房室結、希氏束和普肯耶纖維的縫隙連接中大量存在Cx40、Cx43和Cx45。研究發(fā)現(xiàn)Cx40缺陷小鼠P波增寬，PQ間期延長，房內(nèi)傳導延遲30%，在房室結出現(xiàn)Ⅰ度房室傳導阻滯，部分出現(xiàn)QRS波增寬的束支阻滯，同時心房發(fā)生自發(fā)性快速心律失常的概率明顯增加。已有研究證實，Cx表達降低及分布不均勻可導致心律失常的發(fā)生[16]。一次力竭運動和反復力竭運動可導致心臟竇房結、房室交界區(qū)組織結構缺血缺氧性改變和連接蛋白表達減少、分布模式改變等縫隙連接結構功能異常的改變，上述改變可能是急性大強度運動后心律失常與心肌微損傷發(fā)生的重要機制[17]。

力竭運動還可導致房室結糖原、乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、單胺氧化酶及乙酰膽堿脂酶等物質含量的變化。這些變化說明一次力竭運動后房室結糖原大量消耗，有氧代謝的能力下降，而無氧代謝的能力上升，同時房室結交感神經(jīng)和膽堿能神經(jīng)的興奮性均減弱，這種改變可能是造成房室結功能減弱，發(fā)生運動性心律失常的重要影響因素。而對于反復力竭運動，竇房結細胞受多種因素影響，累積損傷程度更重。

4　保護機制

4.1運動模式對心肌的保護作用

雖然大強度的力竭運動可造成明顯的心肌損害，但規(guī)律的有氧運動卻對心肌起到保護作用。大量研究顯示適度的運動可對心肌的結構及功能起到保護作用。長期規(guī)律的有氧運動后線粒體產(chǎn)生適應性變化，從而起到保護機體免受過多活性氧損害的作用。大量研究檢測了大鼠運動后線粒體呼吸鏈復合體酶的活性，發(fā)現(xiàn)有氧運動在中長期耐力運動中可有效提高大鼠體內(nèi)呼吸鏈復合體酶的活性，提高機體的能量供給效率，從而對機體起到保護作用。

降鈣素基因相關肽(CGRP)是一種非腎上腺素能和非膽堿能神經(jīng)纖維分泌的多肽物質。CGRP能神經(jīng)纖維廣泛分布于心血管系統(tǒng)，對心血管功能具有重要的調(diào)節(jié)作用。目前學者們普遍認為，中等強度的運動訓練能引起血漿和心肌中CGRP產(chǎn)生和分泌水平的升高， 對心肌收縮力的增強及冠狀動脈循環(huán)的改善起到重要的調(diào)節(jié)作用，超負荷的運動訓練使CGRP消耗過多，導致機體心血管內(nèi)分泌功能失調(diào)[18-19]。

還有研究顯示規(guī)律運動可減輕冠狀動脈疾病中缺血-再灌注對心肌的損害。心肌梗死中梗死相關血管開通后，會出現(xiàn)更嚴重的心肌損傷，稱之為缺血-再灌注損傷。近年研究發(fā)現(xiàn)細胞凋亡是心肌缺血-再灌注損傷中的重要環(huán)節(jié)。有流行病調(diào)查顯示，規(guī)律運動可明顯減少心肌缺血-再灌注損傷導致的病死率。對于規(guī)律運動可抵抗缺血-再灌注損傷的具體機制，有研究發(fā)現(xiàn)這可能與規(guī)律運動可使冠狀動脈和心臟小動脈的直徑增加，并增加心臟小動脈對一氧化氮和Ca2+的反應性[20]有關。另外規(guī)律運動還可能通過增強心肌細胞線粒體的抗氧化能力來抵抗氧自由基對心肌的損害，從而減輕缺血-再灌注的損傷[21]。

根據(jù)動物實驗獲得的數(shù)據(jù)，合理的運動方式應為堅持每周3 d以上的每天30～60 min的運動訓練，并且強度超過50%最大攝氧量。另外，必須一直堅持運動訓練，因為運動終止，運動對心肌的保護作用也會隨即終止。

4.2運動預適應對心肌的保護作用

反復短暫的大強度運動使心肌對隨后的損傷耐受性增強的現(xiàn)象，稱為運動預適應(EP)。EP可明顯降低大強度力竭運動時血清心肌損傷標志物心肌肌鈣蛋白I和N端腦鈉肽激素原的濃度，使心肌缺血缺氧和超微結構改變減輕[22]。EP對力竭運動心肌的保護作用分為兩個時相，早期保護效應時相和晚期保護效應時相，研究發(fā)現(xiàn)EP在早期保護時相具有明顯的心肌保護效應，在晚期保護時相可明顯提高大鼠的力竭運動能力。

大量研究對EP對力竭運動大鼠心肌保護效應中蛋白激酶C(PKC)的作用進行了探討。PKC是G蛋白耦聯(lián)受體系統(tǒng)中的效應物，是一種廣泛存在于細胞內(nèi)的多功能絲氨酸/蘇氨酸激酶。某些PKC的亞型在心肌缺血缺氧時可促進ATP依賴性鉀離子通道的開放和表達，對心肌起到保護作用。研究發(fā)現(xiàn)EP可抑制δPKC的過度表達，并促使p-δPKCThr507向閏盤和細胞核等處轉位，這可能是EP早期保護效應中細胞信號轉導機制的關鍵環(huán)節(jié)。另外EP早期保護時相力竭運動后HSP70的mRNA表達水平顯著下降，說明EP能提高心肌的應激適應能力。EP晚期保護時相δPKC和HSP70的表達均明顯升高，提示兩者相互調(diào)節(jié)并一同參與了EP晚期心肌保護效應[23]。

國內(nèi)外學者研究發(fā)現(xiàn)蛋白酪氨酸激酶2(JAK2)也參與了EP對心肌的保護效應。JAK/STAT信號通路是細胞內(nèi)一條重要的信號傳導通路，研究表明許多細胞因子[干擾素、白介素(IL)-2、IL-4、IL-6、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子等]和生長因子(表皮生長因子、血小板衍化生長因子、集落刺激因子等)都利用該信號傳導途徑誘導細胞的增殖、分化或凋亡。國外研究發(fā)現(xiàn)運動訓練后，可使JAK2蛋白磷酸化增加，并可降低血清中游離脂肪酸濃度，說明運動訓練可通過激活JAK2信號通路，加強脂肪酸氧化，保證能量供應[24]。另外有研究觀察了EP后心臟JAK2 mRNA和蛋白表達水平的變化，發(fā)現(xiàn)與直接力竭運動組相比，EP組心臟JAK2 mRNA和蛋白表達水平均升高，這也說明EP可能通過激活JAK/STAT信號通路，對心臟發(fā)揮保護作用。

在EP對力竭運動心肌的晚期保護效應中，縫隙連接蛋白Cx43 的mRNA和蛋白表達水平也會升高，Cx43表達水平升高可加強心肌細胞間的信號傳導，對維持心肌細胞的正常生理功能和抗心律失常有重要作用，EP可通過上調(diào)Cx43的表達在力竭運動所致心肌損害的晚期保護效應中發(fā)揮重要作用[25]。

4.3外源性干預物質對心肌的保護作用

一些外源性的心肌保護因子也可抑制力竭運動對心肌組織結構和功能的損害。輔酶Q(CoQ)位于線粒體內(nèi)膜上，是一個和蛋白質結合不緊密的輔酶。氧化呼吸鏈中的限速步驟是電子在細胞色素B到C1之間傳遞，CoQ作為底物可能與限速步驟有關。有研究通過補充CoQ10，觀察力竭運動對骨骼肌線粒體呼吸鏈酶復合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性影響，發(fā)現(xiàn)補充CoQ10+有氧訓練組大鼠跑臺運動至力竭的時間顯著延長，單純補充CoQ10并不能有效提高大鼠運動至力竭的時間，外源性補充CoQ10可提高力竭運動后即刻骨骼肌線粒體呼吸鏈功能。另外國外研究發(fā)現(xiàn)補充CoQ10可抑制細胞脂質過氧化，并可防止細胞DNA的損傷[26]。

肉毒堿簡稱肉堿，又稱卡尼丁，有L型和D型之分，其中L-肉堿具有生物活性，D型是其競爭者。肉堿是線粒體膜上轉運活化的長鏈脂肪酸穿過細胞內(nèi)膜，進入β氧化酶活躍的線粒體基質的唯一載體，是脂肪酸β氧化的限速酶，在能量代謝調(diào)節(jié)中起重要作用。肉堿具有提高心肌線粒體呼吸酶活性及保護線粒體膜結構完整性的作用，提高線粒體能量產(chǎn)生速率，減輕力竭運動所致心肌細胞能量代謝障礙。有研究發(fā)現(xiàn)外源性補充L-肉堿可顯著提高線粒體氧化呼吸鏈復合體Ⅰ～Ⅳ活性，提高線粒體氧化呼吸功能，并能顯著提高超氧化物歧化酶活性，降低丙二醛濃度，起到抗氧化應激的作用，對力竭運動后心肌起到保護作用[27]。

紅景天苷是植物紅景天的主要有效藥性成分，可通過激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路發(fā)揮對急性力竭大鼠心肌的保護作用。MAPK作為細胞內(nèi)信號傳遞網(wǎng)絡途徑之一，參與細胞的生長、發(fā)育、分裂、分化、轉化、死亡以及細胞間協(xié)調(diào)等多種細胞活動。研究發(fā)現(xiàn)紅景天苷對急性力竭運動受損心臟的保護作用可能與清除氧自由基，減輕膜脂質過氧化損傷，并通過影響MAPK信號轉導通路中相關ERK、p38磷酸化水平，延緩或減輕應激刺激誘導的細胞凋亡等機制有關。

曲美他嗪(TMZ)是臨床常用的抗心肌缺血藥物，主要作用機制是選擇性抑制心肌細胞內(nèi)線粒體β氧化中長鏈32酮酰輔酶A硫解酶的作用，將氧化代謝底物由脂肪酸轉向葡萄糖，利用有限的氧產(chǎn)生更多的ATP，提高心肌收縮功能，減少乳酸性酸中毒和鈣超載，并增加磷脂的合成以保護心肌細胞，從而改善心功能。有研究發(fā)現(xiàn)在心肌缺血-再灌注損傷中，TMZ可使Bcl-2表達顯著上調(diào)，凋亡蛋白caspase-3表達降低，說明TMZ對大鼠心肌缺血-再灌注損傷后細胞凋亡有抑制作用[28]。另外研究發(fā)現(xiàn)TMZ還可減輕心肌缺血-再灌注后氧化應激的損傷，并且TMZ還可減少心肌損傷中MPTP的打開，阻止細胞滲透性的改變及鈣超載的發(fā)生[29]，對運動后心肌具有保護作用。

另外也有研究發(fā)現(xiàn)從羅漢果中提取的羅漢果黃酮在力竭運動時，可使PPARα表達上調(diào)，促進脂肪酸β氧化，提高心肌能量產(chǎn)生速率。沙棘葉提取物也可通過抑制力竭運動后的氧化應激對運動后心肌損害起到保護作用[30]。

5　結論

針對力竭運動所致心肌組織結構及功能損傷的研究在不斷深入，已有多種損傷機制被證實，這些損傷機制可通過多種途徑及相互作用共同在運動性心肌損傷中扮演重要角色，在宏觀上進一步造成了心肌組織結構的改變，心臟傳導系統(tǒng)功能的異常，以及心臟收縮功能的減弱；但對于其中具體觸發(fā)機制，以及各損傷機制間的相互作用過程仍需進一步深入的探討。

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Research Progress of Effect of Exhaustive Exercise on Structure and Function of Cardiac Muscle

GONG Xue1, LI Xiaoyan2

(1.TaishanMedicalUniversity,Taian271016,Shandong,China;2.GeneralHospitalofJinanMilitaryArea,Jinan250031,Shandong,China)

At present,a large number of studies show that exhaustive exercise on the myocardial tissue structure and function of the body causes damage. This results in myocardial tissue structure disorder,and causes further injury of cardiac conduction system abnormalities and systolic dysfunction and other damages. Many molecular mechanisms are also damaged, such as oxidative stress, apoptosis, calcium overload and energy metabolism disorder and cytokine secretion disorders and they play an important role in the injury. In-depth study on the damaged mechanism can further help to find a way to protect the exercise-induced myocardial injury.

Exhaustive exercise；Myocardial damage；Oxidative stress；Energy metabolism；Arrhythmia；Protection mechanism

2016-01-11修回日期：2016-02-25

2014軍隊重大課題基金資助項目(AWS13C008)

公雪(1989—)，在讀碩士，主要從事心血管常見病研究。Email:gongxue0520@163.com

李曉燕(1955—)，主任醫(yī)師，碩士，主要從事心血管常見病研究。Email：Lixiaoyan902006@126.com

R54

A【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2016.04.028