细胞凋亡和丙二醛在长时间大强度运动模型大鼠骨骼肌中的表达

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0834

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (12): 1928-1933.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0834

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细胞凋亡和丙二醛在长时间大强度运动模型大鼠骨骼肌中的表达

马雪，胡亚哲

华中师范大学体育学院，湖北省武汉市 430079

收稿日期:2017-11-23 出版日期:2018-04-28 发布日期:2018-04-28
通讯作者: 胡亚哲，博士，副教授，华中师范大学体育学院，湖北省武汉市 430079
作者简介:马雪，女，1989 年生，山西省长治市人，汉族，华中师范大学在读硕士，主要从事运动性疾病预防与治疗研究。
基金资助:
湖北省自然科学基金(杰青滚动)项目(2015CFA037)扩展项目

Cell apoptosis and expression of malondialdehyde in the skeletal muscle in a model rat undergoing long-term and high-intensity exercise

Ma Xue, Hu Ya-zhe

School of Physical Education, Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei Province, China

Received:2017-11-23 Online:2018-04-28 Published:2018-04-28
Contact: Hu Ya-zhe, Ph.D., Associate professor, School of Physical Education, Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei Province, China
About author:Ma Xue, Studying for master’s degree, School of Physical Education, Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei Province, China
Supported by:
the Natural Science Foundation of Hubei Province, No. 2015CFA037

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
丙二醛(MDA)：丙二醛是膜脂过氧化最重要的产物之一，在体外影响线粒体呼吸链复合物及线粒体内关键酶活性。在中性条件下稳定，但在酸性条件下不稳定。在生物体内，自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化终产物为丙二醛，它能加剧膜的损伤，可通过丙二醛了解膜脂过氧化的程度，以间接测定膜系统受损程度。
超氧化物歧化酶(SOD)：超氧化物歧化酶是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。对人体不断地补充超氧化物歧化酶具有抗衰老的特殊效果。它能催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶。

摘要
背景：骨骼肌细胞凋亡会导致多种骨骼肌疾病的出现，常规疗法效果都不太理想。
目的：分析不同强度运动对大鼠骨骼肌形态结构和细胞凋亡的影响，可以起到预防骨骼肌细胞凋亡的作用。
方法：健康3月龄雄性SD大鼠30只随机分为3组：安静对照组、一般有氧运动组和长时间大强度运动组。安静对照组不进行游泳运动，运动组运用游泳运动制备动物模型，运动组的训练周期都为10周，10周后对大鼠全部实施麻醉后取腓肠肌，用以苏木精-伊红染色观察骨骼肌形态和TUNEL检测细胞凋亡情况；并检测骨骼肌组织超氧化物歧化酶、丙二醛含量，做丙二醛与积分吸光度的相关分析。
结果与结论：①骨骼肌苏木精-伊红染色结果：长时间大强度运动组肌纤维排列紊乱、结构模糊；②丙二醛和超氧化物歧化酶含量：与安静对照组相比，一般有氧运动组、长时间大强度运动组的丙二醛增加，一般有氧运动组与安静对照组相比较超氧化物歧化酶有显著性增加(P < 0.05)，长时间大强度运动组与有氧组相比较超氧化物歧化酶显著性减少(P < 0.05)；③TUNEL检测结果：长时间大强度运动组细胞凋亡积分吸光度值显著高于一般有氧运动组和安静对照组(P < 0.01)；④相关分析：丙二醛与积分吸光度值之间显著相关，呈正相关关系；⑤结果说明，长时间大强度运动组骨骼肌组织中的长丙二醛增多，机体疲劳程度更为严重。有氧运动使机体骨骼肌逐渐有适应性，而由于过度运动负荷较大，对骨骼肌形态结构有一定损伤，使得细胞凋亡增加。随着运动强度增加导致丙二醛生成增加而清除相对不足，细胞凋亡积分吸光度值增大。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0001-5279-2423(马雪)

关键词: 组织构建, 运动强度, 一般有氧运动, 长时间大强度运动, 大鼠骨骼肌, 骨骼肌损伤, 凋亡检测, 湖北省自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Apoptosis in the skeletal muscle leads to a variety of skeletal muscle diseases, but there are ideal no therapies so far.
OBJECTIVE: To analyze the effects of different intensities of exercises on the morphology and apoptosis of the skeletal muscle in rats.
METHODS: Thirty healthy male 3-month-old Sprague-Dawley rats were randomly allocated into three groups (n=10 per group): control group (no swimming), aerobic exercise and high-intensity exercise groups. The rats in the exercise groups underwent swimming for consecutive 10 weeks. Then, the gastrocnemius muscle was isolated from all rats under anesthesia. The morphology and cell apoptosis were detected by hematoxylin-eosin staining and TUNEL test. At the same time, the levels of superoxide dismutase and malondialdehyde in skeletal muscle tissue were tested and the correlation of malondialdehyde with integrated optical density (IOD) was analyzed.
RESULTS AND CONCLUSION: The results of hematoxylin-eosin staining showed that the muscle fibers were in disorder arrangement with obscure structure in the high-intensity exercise group. Compared with the control group, the content of malondialdehyde was increased in the exercise groups, especially in the aerobic exercise group (P < 0.05). The level of superoxide dismutase in the high-intensity exercise group was significantly lower than that in the aerobic exercise group (P < 0.05). The results of TUNEL test showed that the IOD values in the high-intensity exercise group were significantly higher than those in the aerobic exercise and control groups (P < 0.05). There was a positive correlation of malondialdehyde with IOD. These results indicate that the long-term and high-intensity exercise can increase the content of malondialdehyde in the skeletal muscle, resulting in an aggravation of fatigue. Aerobic exercise can obtain the adaptation of the skeletal muscle, but damage the morphology and structure of the skeletal muscle because of excessive exercise load, thus accelarating the cell apoptosis. With the exercise intensity increasing, the balance between malondialdehyde production and clearance is broken, and the IOD value is increased.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Muscle, Skeletal, Apoptosis, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

马雪，胡亚哲. 细胞凋亡和丙二醛在长时间大强度运动模型大鼠骨骼肌中的表达[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(12): 1928-1933.

Ma Xue, Hu Ya-zhe. Cell apoptosis and expression of malondialdehyde in the skeletal muscle in a model rat undergoing long-term and high-intensity exercise[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(12): 1928-1933.

图/表（结果） 2

2.1 实验动物数量分析实验选用大鼠30只，分为3组，实验过程死亡5只，进入结果分析25只。

2.2 不同干预组对大鼠骨骼肌形态结构的影响安静对照组骨骼肌组织结构正常，肌纤维紧密的排列，形状规则；一般有氧运动组运动组肌纤维变粗，肌细胞间隙变大；长时间大强度运动组损伤处肌纤维锐性断裂成小片段，多数断面整齐，断间端连接紧密，损伤严重处断片排列紊乱结构模糊，即细胞溶解的结果。见图1。

2.3 不同干预组对大鼠骨骼肌超氧化物歧化酶、丙二醛的影响 ①丙二醛：一般有氧运动组与安静对照组相比，P < 0.05(t=2.742，P=0.014 5)；长时间大强度运动组与安静对照组相比，P < 0.01(t=7.266，P=0.000 1)；长时间大强度运动组与一般有氧运动组相比，P < 0.05 (t=2.887，P=0.012)；②超氧化物歧化酶：一般有氧运动组与安静对照组相比，P < 0.05(t=2.350，P =0.034 0)；长时间大强度运动组与一般有氧运动组相比，P < 0.01(t=3.574，P=0.003 1)。

2.4 不同强度有氧运动对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响

2.4.1 TUNEL检测显微镜下观察结果安静对照组可见少量阳性表达的细胞核；一般有氧运动组阳性表达细胞核数量相对多；长时间大强度运动组阳性表达的细胞核数量越多。见图2。

2.4.2 TUNEL染色显微图像分析积分吸光度结果一般有氧运动组与安静对照组相比，P < 0.05(t=2.617，P=0.018 7)；长时间大强度运动组与安静对照组相比，P < 0.01(t=6.905，P=0.000 1)；长时间大强度运动组与一般有氧运动组相比，P < 0.01 (t=4.574，P=0.004)。结果见表2。

2.5 丙二醛与积分吸光度值的相关性分析结果认为丙二醛与积分吸光度之间存显著相关，并且呈现正相关关系(r=0.702，P < 0.01)，即随着丙二醛浓度的增高，积分吸光度值增大。说明丙二醛对细胞凋亡有重要的作用。

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引言

有研究表明骨骼肌在提高运动成绩的过程中占有重要的地位，骨骼肌约占体质量的40%，人体的各种活动都是在骨骼肌的收缩下完成的。Kerr等^[1]在20世纪70年代中期发现了细胞凋亡。

细胞的死亡方式有两种，一种是细胞坏死，另一种是细胞凋亡。坏死与凋亡在生物化学和形态方面有区别^[2-4]。在生命的整个过程都有凋亡的存在，是为了稳定自身内环境机体产生的一种保护机制。简单的说，细胞凋亡是发生在细胞生物体内的自主有序的细胞死亡，由多基因控制^[5-6]。一系列的基因激活以及蛋白表达的调控都参与了细胞凋亡，细胞凋亡的分子生物学机制是十分复杂的^[7]。正常发育的个体中有细胞凋亡的存在，这是一种正常的的生理现象。但是在疾病或非正常生理状态下也有细胞凋亡的出现。细胞凋亡特征为：细胞单个丢失，有完整的细胞膜，细胞膜向内凹陷把细胞分成一个一个的凋亡小体，然后凋亡小体被吞噬细胞所吞噬，没有发生炎症反应。在电镜下可以看到均一分布的染色质和完整的溶酶体，DNA被非随机的降解为梯形片断^[8]。细胞坏死的特征为：成群的细胞丢失，没有完整的细胞膜，在电镜下观察到染色质分布不均匀，DNA被随机降解，发生炎症反应^[9]。

生命在于运动，运动在于科学，科学的运动可以达到强身健体的效果，不合理的运动会损害机体，对机体产生不利的影响。当刺激强度较小时，细胞能够通过改变自身来达到一种平衡状态。当强度较大时，机体的修复负担过重，可导致细胞凋亡^[10]。当刺激强度大于机体生理承受能力时，结果会导致细胞坏死^[11]。

骨骼肌细胞凋亡预示着肌肉损伤的出现^[12]，骨骼肌的细胞凋亡受运动的影响，分析骨骼肌细胞凋亡与运动的关系，有利于为运动过程中产生疲劳后的恢复找到新方法，有利于人们科学制定运动处方，有利于揭示细胞凋亡受不同强度运动的影响程度，有助于科学安排运动训练计划，开辟新的运动恢复途径。

大强度运动引起的运动相关性疾病是体育医院门诊部最主要的病种之一，大量研究表明，大强度运动可引起大鼠骨骼肌细胞凋亡。所以，文章对大鼠进行游泳运动，之后观察骨骼肌的形态学结构，检测骨骼肌细胞凋亡、超氧化物歧化酶、丙二醛值，探索运动对骨骼肌形态学结构、细胞凋亡、超氧化物歧化酶、丙二醛等的影响，这对大强度运动引起的骨骼肌损伤的预防有重要作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。

1.2 时间及地点实验动物购买饲养、游泳、取材、石蜡包埋、苏木精-伊红染色，丙二醛和超氧化物歧化酶检测由胡亚哲于2011年9至12月在华中师范大学完成。TUNEL检测及分析由马雪于2015年9至12月在华中师范大学完成。

1.3 材料健康3月龄SD大鼠30只，体质量(200±50) g，雄性，购自华中科技大学同济医学院实验动物中心，许可证号：SCXK(鄂)2010-007。大鼠分笼饲养，并配用不锈钢罩、玻璃吸水瓶和不锈钢吸水管，实验室内温度18-24 ℃，相对湿度为40%-60%，自然昼夜节律变化光照。

1.4 实验方法

1.4.1 动物分组大鼠随机分为3组：安静对照组(n=10)；一般有氧运动组(n=8，实验过程中2只死亡)；长时间大强度运动组(n=7，实验过程3只死亡)。

1.4.2 动物运动模型的建立根据 Tezini等^[13]、胡亚哲^[14]、田振军等^[15]报道的方案建立动物模型。安静对照组处于自由生活状态，不进行游泳训练。一般有氧运动组和长时间大强度运动组的训练周期都为10周，适应性游泳2周(6次/周，第1次10 min，以后每次增加5 min，直到时间增加为60 min)。从第3周开始，一般有氧运动组每天进行60 min的游泳训练(不负重)。适应性训练后，长时间大强度运动组进行负重训练，第3，4，5周，负重分别约为体质量的1%，2%，3%，游泳时间为120 min。6-10周的负重约为大鼠体质量的6%，游泳时间为150 min。在大鼠游泳过程中，如若出现在水下10 s不能上浮，立刻捞起休息 5 min后继续运动到要求的时间。

1.4.3 标本保存待实验结束后，向大鼠腹腔内注射体积分数10%水合氯醛8 mL以麻醉。等大鼠彻底麻醉后，取腓肠肌0.5 cm×0.5 cm×0.2 cm的小组织块，并马上放入 40 g/L多聚甲醛固定液中，保持4 ℃过夜，用于光镜切片准备。

1.4.4 组织匀浆的制备实验结束后，取骨骼肌0.5 g，在冰冷的生理盐水中漂洗，除去血液，滤纸拭干，称质量，放入5 mL小烧杯内，准备组织匀浆，待测组织超氧化物歧化酶、丙二醛。

1.4.5 测试指标和方法苏木精-伊红染色：将大鼠骨骼肌组织标本放入40 g/L多聚甲醛固定液中，保持4 ℃，24 h后石蜡包埋，切片，再按常规脱蜡、染色、封固。
1.5 主要观察指标 ①大鼠骨骼肌形态；②大鼠骨骼肌丙二醛、超氧化物歧化酶含量；③大鼠骨骼肌细胞凋亡

1.6 统计学分析用EXCEL对数据进行整理，用软件Graphpad prism对所测数据进行处理，实验结果用x(_)±s表示；组间比较用t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义，P < 0.01为差异有非常显著性意义。

丙二醛与积分吸光度值的相关性分析采用等级相关中的spearman分析，一般情况下用相关系数判断相关的密切程度，相关系数用r表示：当r =0时，x与y不存在相关关系；0<|r|<0.3表明x与y存在微弱相关；0.3≤|r|<0.5为x与y存在低度相关；0.5≤|r|<0.8为显著性相关；0.8≤|r|<1为高度相关^[16]。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

3.1 不同强度运动对大鼠骨骼肌形态结构影响的分析苏木精-伊红染色显示，一般有氧运动组大鼠骨骼肌细胞表现为正常的组织学结构，细胞形态规则，排列整齐紧密，细胞间隙正常，肌纤维排列紧密，肌膜完整、清晰与谢康玲等^[17]研究结果一致。分析原因可能为一般有氧运动使机体各器官组织功能得到增强，提高了代谢能力，机体内自由基下降，进一步保护了机体器官组织，从而使骨骼肌适应性提升。同时一般有氧运动可以使机体的骨骼肌功能得到增强，氧的运输、摄取和利用能力也增加，提高机体的机能水平；还能使机体处于氧化应激状态，坚持一般有氧运动可以使抗氧化酶活性相对增强，自由基的清除能力得到改善，可以降低机体内代谢产物对膜结构的损伤，对机体起到保护作用。

表2 不同强度运动对大鼠骨骼肌细胞凋亡IOD值的比较

Table 2 IOD values of the rat skeletal muscle cells after different intensities exercise

组别	n	IOD值
安静对照组	10	2894.48±957.74
一般有氧运动组	8	4263.53±1265.53^a
长时间大强度运动组	7	8781.30±2490.9^bc

表注：与安静对照组比较：^aP < 0.05，^bP < 0.01；与一般有氧运动组比较：^cP < 0.01

显微镜下观察到长时间大强度运动组大鼠骨骼肌细胞排列散乱、核固缩、细胞质浓缩、细胞体急剧变小，细胞间隙增宽，肌膜模糊，肌纤维排列不规则，肌纤维明暗不清晰，部分细胞核染色质浓缩靠近核膜、核膜增厚等典型细胞凋亡的形态结构改变。推测其原因可能是胞浆嗜碱性物质核蛋白减少或丧失，胞浆与碱性染料苏木素的结合减少，而与酸性染料伊红的亲和力增高，胞浆红染，随着运动强度的增加，胞浆红染增多。刘军等^[18]研究发现与安静组比较，运动组细胞内线粒体数量变少、染色质聚集，I带、A带不能清晰的看到，肌原纤维排列不整齐，肌丝不正常，发生局灶性融解。

表1 不同强度运动队大鼠骨骼肌丙二醛、超氧化物歧化酶含量的影响 (x(_)±s)

Table 1 Contents of superoxide dismutase and malondialdehyde in the rat skeletal muscle after different intensities of exercise

组别	丙二醛(μmol/L)	超氧化物歧化酶(U/g)
安静对照组	6.73±2.51	27.60±2.19
一般有氧运动组	10.59±3.47^a	44.95±16.95^a
长时间大强度运动组	14.69±2.02^bc	23.21±2.96^d

表注：与安静对照组比较，^aP < 0.05；^bP < 0.01；与一般有氧运动组比较， ^cP < 0.05，^dP < 0.01。

3.2 不同强度运动对骨骼肌超氧化物歧化酶、丙二醛影响的分析研究结果表明，与安静对照组相比，一般有氧运动组、长时间大强度运动组的丙二醛增加，一般有氧运动组与安静对照组相比较超氧化物歧化酶有显著性增加(P < 0.05)，长时间大强度运动组与有氧组相比较超氧化物歧化酶显著性减少(P < 0.05)。

超氧化物歧化酶是处于抗自由基前沿阵地的一个以氧自由基为底物的专一酶，能够阻断自由基链式反应，有效地清除氧自由基，保护组织细胞免受自由基损伤，对维持机体运动机能状态起着重要的作用。所以，超氧化物歧化酶的活力反映机体清除自由基的能力。

表2 不同强度运动对大鼠骨骼肌细胞凋亡积分吸光度值的比较

Table 2 IOD values of the rat skeletal muscle cells under different exercise intensities

组别	n	x(_)±s
安静对照组	10	2 894.48±957.74
一般有氧运动组	8	4 263.53±1 265.53^a
长时间大强度运动组	7	8 781.30±2 490.9^bc

表注：与安静对照组比较，^aP < 0.05，^bP < 0.01；与一般有氧运动组比较， ^cP < 0.01

运动过程中，自由基增多，可以直接攻击细胞膜，造成膜脂质过氧化加强，影响细胞的功能。运动员在长时间剧烈的耐力运动或高强度运动训练后会出现骨骼肌延迟性肌肉酸痛、肌肉微细结构损伤和收缩机能下降等症状^[19]。

大量研究证明，过度训练会导致体内自由基代谢失衡，过量自由基能影响细胞功能。过度训练发生时抗氧化酶的活性显著降低，而脂质过氧化物丙二醛明显上升。有研究表明急性运动可造成体内丙二醛显著增加，这可能是诱发运动性骨骼肌结构异常和运动性疲劳的主要原因之一^[20]。

研究表明，一般有氧运动使机体产生了较好的适应性，清除自由基的能力有所增加。而长时间大强度运动对机体没有能够产生相应的适应性，机体骨骼肌组织影响在于机体清除自由基的能力不足以清除产生的自由基，破坏了机体的稳态，使得自由基代谢紊乱，脂质过氧化产物堆积，使抗氧化和氧化失去平衡，脂质过氧化反应增加，使骨骼肌受到损伤，引起机体疲劳严重。

与安静对照组相比，一般有氧运动组大鼠骨骼肌抗氧化酶超氧化物歧化酶活性有显著性上升这与前人的研究结果运动训练可以提高机体的抗氧化酶的能力一致^[21]，丙二醛的含量有显著性升高，表明在一般有氧运动组大鼠骨骼肌自由基代谢当中，超氧化物歧化酶发挥着良好的清除自由基和抗氧化效果。

正常情况下机体是有自由基的生成，但在抗氧化物的保护下机体不会受到损害。有氧运动时，自由基生成较多，体内的抗氧化酶相对增加，是机体的适应性改变，不会造成损伤。

与安静对照组相比，长时间大强度运动时，丙二醛含量升高，分析其原因可能是在运动时大鼠的大量骨骼肌直接参与收缩，在收缩的过程中消耗大量的氧，导致局部缺氧及代谢产物的堆积增加，从而影响线粒体的氧化供能；运动过程中缺氧导致无氧产物乳酸等生成增加，而乳酸反过来又会抑制清除自由基酶的活性，自由基的清除速度减慢，从而导致自由基丙二醛的生成增加。

长时间大强度运动时，超氧化物歧化酶含量降低，表现为清除自由基的能力减弱，分析其原因可能是由于运动时间过长抗氧化酶及合成抗氧化酶的一些物质，如；铁、铜等被大量消耗，从而导致超氧化物歧化酶含量下降；另外大强度运动时消耗了许多抗氧化物质，如；维生素E，维生素C等物质，从而使抗氧化能力下降，同时使机体清除自由基的能力也下降。

3.3 不同强度运动对大鼠骨骼肌细胞凋亡影响的分析 1972年，Kerr等3位科学家首次提出细胞凋亡的概念。细胞凋亡是指发生于生命体发育、生长、衰老过程中，为了维持内环境稳定而对不同有害刺激的应答，或在疾病中所产生的一种特殊的，受核DNA控制的细胞自杀行为。由此可见细胞凋亡是一种主动的、由遗传控制的程序性现象，故也称为细胞程序化死亡。其典型的形态学改变是细胞核的改变，包括染色质边集、胞膜皱缩内陷、分割包裹形成凋亡小体^[22]。

科研结果表明包括人类在内的哺乳动物胎儿肌肉发育早期，有超过40%的肌细胞是通过凋亡的形式被处理掉的。细胞凋亡现象贯穿于生命始终，骨骼肌作为机体一个重要的器官也不例外。除了病理状态下的骨骼肌细胞会发生凋亡外，正常成熟的肌肉纤维也会发生凋亡。正常肌细胞凋亡是为了适应其被改变的结构和形态的功能需要。所以说细胞凋亡是一个被骨骼肌利用的生理性机制。国内外的大量研究已经证实：运动会对骨骼肌细胞凋亡产生影响。骨骼肌细胞凋亡可能是导致运动中肌肉酸痛和运动能力下降的生理机制。

本研究中有氧运动组出现较多的阳性表达的细胞核。与安静对照组相比，有氧运动组的积分吸光度值升高，有显著性差异(P < 0.05)。有氧运动对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响在大鼠骨骼肌组织还未完全进入适应阶段时，有氧运动使体内脂质过氧化相对增强，但是未对运动适应的骨骼肌细胞产生细胞凋亡，大部分细胞未凋亡，这就与安静对照组相比，有氧运动组细胞凋亡增多。一般有氧运动时细胞凋亡增加，分析其原因还可能是有氧运动时机体发生了适应性的改变，如：氧的运输、摄取、利用的提高;肌纤维横截面积变大；毛细血管增多等机能的提高，凋亡是为了适应期被改变的结构和形态的功能的需要。

与安静对照组和有氧运动组相比，长时间大强度运动组的积分吸光度值升高，有显著性差异(P < 0.05)。此研究结果与袁海燕等^[23]对前人结果的综述相一致。长时间大强度运动，时间长、强度大、氧自由基增多、代谢产物堆积等进一步导致骨骼肌发生细胞凋亡。长时间大强度运动时骨骼肌细胞凋亡增加，推测其原因可能是：长时间大强度运动时儿茶酚胺水平升高，骨骼肌处于相对缺氧状态，骨骼肌缺氧可能损害细胞内的钙稳态，从而通过一氧化氮合酶使一氧化氮增加，一氧化氮与超氧化物阴离子反应生成过氧亚硝酸盐，过氧亚硝酸盐是一种氧化剂，可导致细胞受损；长时间大强度运动时超氧化物歧化酶不断被消耗，丙二醛生成增加，导致氧化与抗氧化失衡。活性氧自由基可以通过多种途径介导细胞凋亡^[24-25]；长时间大强度运动时ATP的耗竭、Ca²⁺超载、乳酸堆积、自由基生成增加等可以使线粒体的通透性改变(从而导致凋亡)^[26-28]、内质网功能紊乱，线粒体释放细胞色素C和凋亡诱导因子AIF^[29]，进而激活Caspase-9， Caspase-3 级联反应诱导细胞凋亡，内质网功能紊乱可作为内质网应急的刺激因素，内质网应急持续时间过长或强度过大时将诱导内质网应急相关的细胞凋亡^[30-31]；自由基也可以激活 Fas诱导细胞凋亡，它可以通过上调死亡受体诱导p53调节凋亡^[32]。另外，有研究表明大鼠在过度运动后，堆积了过量的次黄嘌呤，导致脂质过氧化水平的显著升高，在细胞膜受损以后，产生大量的氧自由基，就进一步加重了细胞结构和功能的损伤，诱导了细胞凋亡的增加^[33]。

3.4 丙二醛与积分吸光度的相关性分析实验将积分吸光度值与丙二醛值进行了相关分析，相关系数为0.702，有显著相关性，认为丙二醛浓度与细胞凋亡表达呈显著正相关关系。

在生物体内，自由基作用于脂质发生过氧化反应，丙二醛是脂质发生过氧化的终产物。丙二醛在中性条件下稳定，在酸性条件下不稳定，随着运动强度的不断加大，乳酸等代谢产物不断堆积使丙二醛的活性加大，丙二醛具有细胞毒性，会引起蛋白质、核酸等大分子的交联聚合。丙二醛是一种代表性的活性羰基类物质，在氧化应激的条件下，丙二醛的生成增加，对组织的功能和正常的更新产生影响。黄文聪等^[34]对SD大鼠进行不同负重游泳训练研究发现，随着负荷的增加，丙二醛的含量也增加，且有统计学意义。李烨等^[35]研究发现随着丙二醛浓度的增加，Bcl-2 mRNA及蛋白的表达降低，Bax mRNA及蛋白的表达增加，Bax/Bcl-2的比值随丙二醛浓度的增加而增加，Caspase-3及蛋白的表达随丙二醛浓度的增加而增加，表明丙二醛可促进促凋亡蛋白的增加，从而导致凋亡。丙二醛在体外影响线粒体呼吸链复合物及线粒体内关键酶活性氧自由基能促进p53的表达^[36]，进而使Bax的表达增加，并使bcl-2表达下降，从而诱导细胞凋亡。自由基的生成增加可以通过线粒体途径，死亡受体途径，内质网途径诱导细胞凋亡。韩宁^[37]研究发现，对SD大鼠进行实验，模型组与假手术组相比，模型组脑组织在各个时间(6 h，12 h，24 h，48 h，72 h，7 d，14 d)点的羟自由基都显著升高；各个时间点丙二醛的含量与假手术组相比也显著升高，且有统计学意义。之后对羟自由基和丙二醛分别与细胞凋亡做相关性分析，排除时间因素，发现羟自由基与凋亡的相关性较小，丙二醛与细胞凋亡的相关性较强为0.656 3，此结果与本研究结果一致。

结论：①长时间大强度运动组比有氧运动引起骨骼肌组织中的丙二醛增多，机体疲劳程度更为严重。丙二醛表达与细胞凋亡表达呈显著正相关关系；②有氧运动使机体骨骼肌逐渐有适应性，而由于过度运动负荷较大，对骨骼肌形态结构有一定损伤，使得细胞凋亡增加。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

细胞凋亡和丙二醛在长时间大强度运动模型大鼠骨骼肌中的表达

Cell apoptosis and expression of malondialdehyde in the skeletal muscle in a model rat undergoing long-term and high-intensity exercise

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