跑台运动对大鼠跟腱的影响及其机制研究

论文摘要

研究目的:肌腱是运动系统中的重要组成部分,是肌肉收缩的第二机制,但相对于肌肉和骨代谢等研究领域,肌腱的研究相对薄弱,目前尚无运动对肌腱影响及其变化机制的系统研究。本研究对大鼠进行一次性跑台运动和12周长期跑台运动训练,从组织形态学、生物力学、生物化学、分子生物学等不同层次和角度,比较跟腱在不同运动过程中的反应和适应性变化,探讨跑台运动对大鼠跟腱的影响及其变化机制。研究方法:本实验采用了两种运动干预方式:①一次性跑台运动组:健康雄性SD大鼠95只,随机分为大鼠对照组（n=16）,一次性跑台运动后即刻组、12小时组、24小时组和72小时组。②长期跑台运动组:健康雄性SD大鼠40只,随机分为对照组（n=16）和长期跑台运动组（n=24）,长期跑台运动大鼠进行12周的跑台耐力训练。测试方法与指标:①光镜和透射电镜观察大鼠跟腱内胶原（原）纤维结构、腱细胞功能状态。②Instron3365测定跟腱的生物力学性能。③ELISA法测定跟腱内PⅠNP、PⅢNP、IGF-Ⅰ的含量及血清内IGF-Ⅰ的含量。④实时定量PCR方法测定跟腱前胶原Ⅰα1、前胶原Ⅲα1、IGF-Ⅰ、MMP-1、TIMP-1的mRNA表达。研究结果:（1）一次性跑台运动对跟腱的影响。①一次性跑台运动后大鼠跟腱的刚度、最大载荷、应变、能量吸收及滞后百分比没有发生明显变化,但有胶原纤维间隔增多和排列错乱及胶原原纤维之间纵向间隔增大的现象出现,可见腱细胞代谢活跃。②跟腱PINP含量在一次性跑台运动后即刻和12小时时降低明显（p＜0.05）,72小时增加显著（p＜0.01）;前胶原Ⅰα1mRNA水平在24小时显著降低（p＜0.05）,其它各时相组无明显变化。③运动后即刻PⅢNP含量降低（p＜0.01）,12小时和24小时时无明显变化,而在72小时显著增加（p＜0.01）;前胶原Ⅲα1mRNA水平在运动后即刻无显著变化,而在12小时升高（P＜0.05）,24小时达到峰值（P＜0.01）,72小时仍呈升高状态（P＜0.05）。④运动后血清和跟腱内IGF-Ⅰ的含量无明显变化,在转录水平的表达变化也不明显。⑤运动后即刻MMP-1mRNA变化不显著,12小时其表达升高（P＜0.05）,而在24小时降低（P＜0.05）,72小时已回复。⑥运动后即刻和12小时TIMP-1mRNA表达无较大变化,24小时TIMP-1mRNA水平显著升高（P＜0.01）,72小时已回复（P＞0.05）。（2）长期跑台运动对跟腱的影响。①长期跑台运动后大鼠跟腱的刚度升高（p＜0.01）,最大载荷增大（p＜0.01）,最大载荷下的能量吸收增加（p＜0.05）,最大载荷下的应变和滞后百分比变化不大。②长期跑台运动后可见胶原（原）纤维排列相对整齐,腱细胞功能活跃。③跟腱重量和胶原总量没有显著变化。④跟腱内PINP含量增加（p＜0.01）;前胶原Ⅰα1mRNA水平升高（p＜0.01）。⑤PⅢNP含量和前胶原Ⅲα1mRNA的表达无明显变化。⑥血清和跟腱内IGF-Ⅰ的含量升高（p＜0.01）,IGF-ImRNA水平增加（P＜0.01）。⑦MMP-1和TIMP-1的mRNA水平均升高（P＜0.05）,但前者增加的幅度大于后者。研究结论:（1）跟腱的微观结构在一次性跑台运动后会发生一过性改变,而长期跑台运动后可使微观结构产生适应性变化。（2）长期跑台运动可使大鼠跟腱力学性能产生适应性变化,从而减少跟腱损伤发生的几率。（3）跑台运动提高了跟腱胶原的合成过程。一次性跑台运动后主要通过提高原纤维的装配过程和可以快速形成纤维的胶原Ⅲ的合成来应答负荷,而长期跑台运动后主要通过提高可以增强跟腱强度的胶原Ⅰ合成来适应负荷。（4）长期跑台运动可通过提高系统和局部跟腱内IGF-Ⅰ表达来协同调节跟腱细胞外基质的代谢。（5）运动适应过程中MMPs和TIMPs具有重要的作用,肌腱细胞外基质降解能力的增加影响着肌腱的适应性变化。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 序言
• 选题依据
• 文献综述
• 1 材料与方法
• 1.1 实验动物的分组
• 1.2 动物的饲养与运动干预
• 1.3 取材与处理
• 1.4 检测指标与方法
• 1.5 所用仪器
• 1.6 统计分析
• 2 跑台运动对大鼠跟腱生物力学性能的影响
• 2.1 实验结果
• 2.2 分析与讨论
• 3 跑台运动对大鼠跟腱胶原合成的影响
• 3.1 实验结果
• 3.2 讨论与分析
• 4 跑台运动对大鼠跟腱IGF-I表达的影响
• 4.1 实验结果
• 4.2 分析与讨论
• 5 跑台运动对大鼠跟腱MMP-1、TIMP-1表达的影响
• 5.1 实验结果
• 5.2 讨论与分析
• 全文总结
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 中英文缩略词表
• 致谢