运动对大鼠心传导系统形态学、心肌细胞钙变化特征的动态研究

运动过程中，心脏机械力学的变化具有潜在致心律失常的作用，产生这种作用的生物学基础尚未完全阐明，但有肯定的证据说明人类心脏存在机械—电反馈作用。临床观察发现，心肌肥厚、心脏扩大的患者容易发生心律失常，目前对于运动性心肌肥大的大量实验已经证明运动过程中会产生心肌肥厚及心脏扩大，在运动临床诊断中，运动性心律失常时有发生。因此推测，运动尤其是大强度或力竭性运动存在着潜在致心律失常作用。窦房结是心脏的起博点，它控制着整个心脏节律性收缩，因此心脏产生心律失常可能与窦房结形态与功能变化有关；钙离子是心肌细胞内重要的第二信使，它的变化与心律失常关系密切。本研究试图从心脏的窦房结细胞形态与心肌细胞钙离子调控观察入手，揭示不同强度运动对大鼠窦房结形态结构、心肌细胞钙离子调控与运动心脏相关的免疫组织化学指标的影响，为运动性心律失常的研究及防治提供理论依据和参考。 3月龄雄性SD大鼠(由西安交通大学医学院动物管理中心提供)48只，体重248±24g,国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养，自由饮食，温度17℃-23℃，湿度40％-60％。适应性喂养一周后进行实验。将大鼠随机分为3组：正常对照组，有氧训练组和大强度疲劳组。适应训练：动物适应喂养1Week,后开始训练，采用递增强度的方式进行跑台运动，起始速度为15m/min，时间为20min。运动负荷参照Bedford的研究进行(1979)。对照组：正常笼内生活状态，不运动。有氧训练：训练频率为5d/week，递增速度3m/min、时间5min，运动至速度为20m/min，时间为60min后增加跑台坡度为5％。疲劳训练：训练频率为6d/week，递增速度3m/min、时间5min，运动至速度为35m/min，时间为60±10min后增加跑台坡度为10％。整个训练过程可用电刺激来强迫大鼠进行跑台训练(电刺激＜1mA)，训练过程共持续8Weeks。将所有动物在第8Week训练完后次日进行心电图测试，之后依次分别进行光镜取材、电镜取材及免疫组化的取材。其中用于电镜观察的材料取出后迅速置于2.5％的戊二醛中；用于光镜观察和免疫组化的材料放入4％的多聚甲醛中进行固定。剩余的大鼠继续训练一天，并于第二天进行细胞分离，将不同训练组大鼠 的心肌细胞分别分为2大组:加Fluo一3从M和加STDBT组，每一大组再分为2小组: (l)心肌细胞+异丙肾上腺素;(2)心肌细胞+盐酸维拉帕米+异丙肾上腺素; 分别进行钙荧光强度测定。将培养皿置于ACAS57O载物台上，在激光共聚焦显微 镜下动态扫描细胞内荧光强度变化(激发波长488lun，发射波长522nln，采样频率 488Hz)共聚焦系统由Bio一Red公司提供的软件控制，在Pentium90计算机中运行， 每皿选2一3个视野，以平均荧光强度(IF)变化表示细胞游离钙浓度([C扩+]i)的相 对水平。对所有实验数据运用51脚即lot seientifie Granhing system进行T检验。实 验结果以均数士标准差(X士SD)表示。 实验结果发现: 1.不同强度训练对大鼠体重增长无不良影响，有氧及疲劳训练增加大鼠心重/ 体重，提示不同强度训练可诱导大鼠心脏发生不同程度的心肌肥大。 2.有氧训练组大鼠心电图各项指标与安静对照组大鼠无显著性差异，说明 有氧训练对心脏功能的影响是良性的，而疲劳训练组大鼠心电图与安静对照组比 较出现明显异常，表明疲劳训练对心功能的影响除了心肌结构发生变化外，其心 肌电生理活动也受到不同程度的影响。 3.大鼠在参加不同强度训练后，PC、TC不仅数量上趋于减少，单位面积内 出现机率减少，而且细胞形态、胞质成分、核内染色质等均发生了显著变化。 4.在安静对照组和有氧训练组的心肌细胞内，核钙的荧光强度明显高于胞体 的荧光强度，有氧训练组大鼠心肌细胞的核钙荧光强度明显低于安静对照组，提 示有氧训练可能对心肌细胞核钙的摄取及释放起到影响作用。 5‘安静组加入维拉帕米后，钙离子浓度明显高于有氧训练组，说明有氧训练 组大鼠的L一型钙通道丰度和功能明显降低，随着异丙肾上腺素的加入，有氧训练 组大鼠的心肌钙荧光强度进一步下降，说明其细胞内肌浆网的“钙诱导释放(ClcR) 机制”能力有所下降。 6.大鼠参加8周的有氧训练后，心肌血管内皮生长因子阳性表达显著增强， 而大强度训练对大鼠心肌毛细血管无显著影响。 7.大鼠在参加不同强度训练后，神经型一氧化氮合酶在心肌细胞的表达均显 著升高;诱导型一氧化氮合酶在心肌细胞的表达均显著高于安静对照组;有氧训 练使心肌细胞内皮型一氧化氮合酶活性增强，但大强度训练使其活性逐渐下降。 8.有氧训练组和大强度训练组大鼠心肌中核转录因子(N’F.Kbp65)活性明显 低于安静对照组。 9.有氧运动可导致心肌Bax蛋白表达量增加，Bcl一2蛋白的表达量减少，Bax/ Bcl一2比值增加，引起细胞凋亡;大强度运动组大鼠心肌细胞的Bax与Bcl一2蛋白的 阳性表达情况均与安静对照组无显著差异性。提示细胞凋亡可能参与了心肌肥厚 早期的形成过程。 10.在有氧训练大鼠中，窦房结细胞的Bcl一2和Bax蛋白的阳性表达明显低于安 静对照组，而大强度训练组大鼠的窦房结细胞中Bd一2蛋白的阳性表达也明显低于 安静对照组，却显著高于有氧训练