● 摘要
摘 要
目的：研究外源性补充CoQ10和维生素E对急性力竭训练和反复大强度训练大鼠心脏的保护作用及其机制的探讨。
方法：3月龄SD雄性大鼠60只，国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养1wk后，随机分为对照组和补药组。对照组：安静对照组（NC）、一次性力竭训练对照组（CEE）和反复大强度训练对照组（CHE）；补药组：一次性力竭训练+补药组（SEE）和反复大强度训练+补药组（SHE），每组12只。补药组给予食用油溶解的CoQ10和维生素E补充，剂量分别为20mg/Kg.d和100mg/Kg.d，共5d。对照组大鼠等量食用油连续灌胃5d。除安静对照组不运动外，其它对照组和补药组大鼠于第5d灌胃后进行运动训练。训练方案为：前5min以10m/min的速度进行适应性训练，之后，采用逐渐递增方式进行运动，力竭训练速度至30m/min时，保持该速度直至力竭；反复大强度训练速度逐渐递增至25m/min时，保持该速度运动120min，连续训练5d，末次运动结束6h后进行测试和取材。
每组随机选取6只大鼠采用腹腔麻醉，进行血流动力学指标测试；其余大鼠断头取血并迅速摘取心脏，制备血清，-20℃冷藏待用，心脏在冰浴条件下分为2部分，用于生化与分子生物学测试的标本液氮保存待用。用于电镜观察的标本，迅速切取左室心肌组织，进行电镜样品制备，超薄切片，透射电镜观察组织结构变化。采用化学比色法检测血清和心肌SOD和GSH-px酶活性及MDA含量，采用ELISA法检测血清CK-MB、hFABP和cTnI含量；蛋白印迹法（Wester Blot，WB）检测心肌TOM20和TOM40蛋白表达变化。
结果：
1. 大鼠力竭和反复大强度训练导致心肌组织发生不同程度损伤。
电镜观察结果显示：NC组大鼠心肌纤维结构清晰，肌浆网、T管均无异常，线粒体排列整齐，嵴清晰，无断裂；CEE组大鼠心肌细胞体积增大，闰盘整齐，偶见线状排列，T管和肌浆网略显扩张，镜下可见线粒体数量增多，形态肿胀，部分线粒体嵴断裂，区域电子密度降低，核膜粗糙；CHE组大鼠心肌纤维结构模糊，部分肌原纤维断裂，粗细不均，闰盘明显扩张，阶梯状结构不明显，肌浆网高度扩张呈空泡状，线粒体肿胀，数目增多，其外膜结构模糊，嵴排列不整齐，核膜粗糙不光滑。
心肌组织损伤相关生化指标测试表明，与NC组相比，CEE组大鼠血清CK-MB升高36.62%，cTnI含量升高15.85%，hFABP含量升高29.74%（p<0.01）；与NC组相比，CHE组大鼠血清中CK-MB升高50.94%，cTnI含量升高46.84%，hFABP含量升高48.77%（p<0.01）；
表明力竭训练和反复大强度训练训练使大鼠心肌细胞膜、核膜和线粒体膜结构损伤；细胞膜结构通透性升高，造成心肌线粒体肿胀、肌浆网和横小管扩张、闰盘阶梯状结构破坏、核膜和线粒体外膜粗糙以及部分线粒体嵴断裂等变化。
2. 补充CoQ10和维生素E可有效缓解力竭和反复大强度训练对大鼠心肌组织引起的损伤。
电镜观察结果显示：与运动对照组相比较，补充CoQ10和维生素E后，SEE组较CEE组大鼠心肌纤维结构清晰，体积无明显变化，闰盘整齐，肌浆网、T管无明显异常，线粒体数量增加，排列规则，嵴清晰，无明显扩张，细胞核结构清晰，染色质均匀，核膜光滑；SHE组较CHE组大鼠心肌纤维排列整齐，肌原纤维数量增加，闰盘无明显扩张，偶见线状排列，肌浆网和T管略显扩张，线粒体体积增大，数目增多，外膜完整，结构光滑、清晰，嵴排列相对整齐，核膜结构完整且光滑。
心肌组织损伤相关生化指标测试表明，补充CoQ10和维生素E后，与CEE组相比，SEE组大鼠血清CK-MB含量降低11.10%，cTnI含量降低2.57%，hFABP含量下降11.57%（p<0.01）。补充CoQ10和维生素E后，与CHE组相比，SHE组CK-MB含量降低4.55%，cTnI含量降低16.68%，hFABP含量下降10.24%（p<0.01）。
表明补充CoQ10和维生素E能有效预防和缓解力竭训练和反复大强度训练对大鼠心肌细胞膜、核膜和线粒体膜结构造成的损伤；能有效保护力竭训练和反复大强度训练对大鼠心肌线粒体造成的损伤。
3. 大鼠力竭和反复大强度训练以及补充CoQ10和维生素E可引起心功能发生不同程度变化。
外源性补充CoQ10和维生素E对急性力竭训练和反复大强度训练大鼠心功能影响的结果显示：与安静对照组（NC）相比较，SEE组、CEE组、SHE组和CHE组大鼠心率分别降低2.75%、4.20%、7.18%和12.72%，但统计无显著差异（p>0.05）；心室收缩变化速率（±dp/dtmax）组间统计无显著差异（p>0.05）。
表明连续5d补充CoQ10和维生素E未能对急性力竭训练和反复大强度训练大鼠心功能产生显著影响。
4. 大鼠力竭和反复大强度训练导致血液和心肌组织抗氧化系统指标发生显著变化。
血清抗氧化指标实验结果显示：力竭训练组（CEE组）较安静对照组（NC组）血清SOD活性升高20.76%，GSH-px活性升高25.81%，MDA含量升高13.32%，组间统计具有显著差异（p <0.05）；反复大强度训练组（CHE组）较安静对照组（NC组）血清SOD活性升高30.77%，GSH-px活性升高13.01%，MDA含量升高92.07%，组间统计具有显著差异（p <0.05）。
心肌抗氧化指标实验结果显示：力竭训练组（CEE组）较安静对照组（NC组）心肌SOD活性升高26.88%，GSH-px活性下降3.84%，MDA含量升高92.07%，组间统计具有显著差异（P <0.05）；反复大强度训练组（CHE组）较安静对照组（NC组）心肌SOD活性1.91%（p >0.05），GSH-px活性没有变化，MDA含量升高91.21%（p<0.05）。
表明急性力竭训练和反复大强度训练使大鼠血液和心肌自由基产生增多，使血液和心肌抗氧化酶活性升高，但仍然不足以有效清除运动产生的氧自由基，导致大鼠血液和心肌脂质过氧化产物增多。
5. 补充CoQ10和维生素E可有效提高血液和心肌组织的抗氧化水平。
血清抗氧化指标实验结果显示：力竭训练补药组（SEE组）较力竭训练对照组（CEE组）血清SOD活性升高21.22%（p <0.01），GSH-px活性升高33.19%（p <0.01），MDA含量降低29.10%（p <0.01），组间统计具有非常显著差异；反复大强度训练补药组（SHE组）较大强度运动对照组（CHE组）血清SOD活性升高9.86%（p >0.05），GSH-px活性升高39.17%（p >0.05），MDA含量降低25.60%（p >0.05）。
心肌抗氧化指标实验结果显示：力竭训练补药组（SEE组）较力竭训练对照组（CEE组）心肌SOD活性升高68.32%（p >0.05），GSH-px活性升高247.65%（p >0.05），MDA含量降低27.20%（p >0.05），组间统计具有显著差异；反复大强度训练补药组（SHE组）较大强度运动对照组（CHE组）心肌SOD活性39.68%（p >0.05），GSH-px活性升高185.54%（p >0.05），MDA含量降低18.42%（p <0.05）。
表明对急性力竭训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E能有效保护血液和心肌抗氧化酶活性，促进运动后酶活性的恢复，明显降低血液和心肌脂质过氧化水平。对反复大强度训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E能保护血液和心肌抗氧化酶活性，促进运动后酶活性的恢复，降低血液和心肌脂质过氧化水平，但无显著性差异。
6． 补充CoQ10和维生素E对力竭训练和反复大强度训练大鼠心肌线粒体跨外膜转位酶复合体（TOM）起保护作用。
外源性补充CoQ10和维生素E对急性力竭训练和大强度运动大鼠心肌线粒体TOM20表达实验结果显示，力竭训练6h后力竭训练对照组（CEE组）与安静对照组（NC组）相比较TOM20表达显著下降（p<0.01），力竭训练补药组（SEE组）TOM20表达显著高于力竭训练对照组（CEE组）（p<0.01）。大强度运动补药组（SHE组）TOM20表达低于大强度运动对照组（CHE组）（p<0.05）。外源性补充CoQ10和维生素E对急性力竭训练和大强度运动大鼠心肌线粒体TOM40表达实验结果显示，各组蛋白表达无显著差异（p>0.05）。
表明给予急性力竭训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E可以有效消除运动产生的过多氧自由基，可明显预防和降低氧自由基对线粒体外膜蛋白的氧化损伤；给予反复大强度训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E对心肌线粒体的抗氧化保护作用不明显。
结论：
1. 大鼠力竭和反复大强度训练可导致大鼠心肌细胞膜、核膜和线粒体膜结构损伤；细胞膜结构通透性升高；心肌线粒体肿胀、嵴断裂；肌浆网和横小管扩张、闰盘阶梯状结构破坏等变化。表明大鼠急性力竭训练及反复大强度训练后对心肌造成较为严重的损伤。外源性补充CoQ10和维生素E后，心肌超微结构损伤明显改善，尤其是线粒体肿胀和横小管扩张减轻、嵴断裂减少；血清cTnI、CK-MB和hFABP水平下降。表明补充CoQ10和维生素E能有效预防和改善心肌结构的损伤。
2. 补充CoQ10和维生素E对力竭和反复大强度训练大鼠的心功能影响没有显著差异，其与补充时间较短和心脏具有很强代偿作用有关。
3. 急性大鼠力竭和反复大强度训练导致血液和心肌组织发生氧化应激损伤。急性力竭和反复大强度训练使大鼠血液和心肌自由基产生增多，抗氧化酶活性升高，血液和心肌脂质过氧化产物增多。急性力竭训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E能有效降低血液和心肌脂质过氧化水平。反复大强度训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E能保护血液和心肌抗氧化酶活性，降低血液和心肌脂质过氧化水平，但无显著性差异。
4. 补充CoQ10和维生素E对力竭训练和反复大强度训练大鼠心肌线粒体跨外膜转位酶复合体（TOM）起保护作用。急性力竭训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E可有效消除运动产生的过量氧自由基，预防和降低氧自由基对线粒体外膜蛋白的氧化损伤；反复大强度训练大鼠外源性补充CoQ10和维生素E对心肌线粒体的抗氧化保护作用不明显。
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