運動康復訓練對老年骨骼肌細胞Ca2+通道調控能力的影響

陳杰

(鄭州大學體育學院，河南 鄭州 450044)

運動康復訓練能夠激發老年人細胞離子通道，而激發后的離子通道能夠開啟有關信號通道，離子通道通常以Ca2+通道為主〔1～3〕。在信號傳輸中將Ca2+看作細胞中的第二信使非常關鍵，很多發揮活性的重要酶也是Ca2+依賴性酶〔4，5〕。老年骨骼肌損傷的主要原因是骨骼肌細胞中Ca2+穩態失調〔6〕。正常情況下，骨骼肌細胞內外Ca2+處于較小的區間內，利用Ca2+通道(DHPR)和酶使其保持在平衡狀態下〔7〕。一旦對骨骼肌細胞Ca2+通道調控能力減弱，導致細胞內外Ca2+穩態失調，將造成老年人骨骼肌細胞結構與功能受到破壞〔8〕。因此，研究運動訓練對老年人骨骼肌細胞Ca2+通道調控能力的影響具有重要意義，已經成為相關學者研究的重點課題〔9，10〕。本文對老年骨骼細胞內影響Ca2+濃度、Ca2+攝取功能及膜電位和Ca2+活性進行分析，以期探索運動訓練引發的生物學效應及運動訓練對老年人骨骼肌細胞Ca2+通道調控能力。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇鄭州市宏達社區男性老年人20例，年齡60～75歲，實驗將20例老年人作為研究對象，老年人平均體重為(65±1.5)kg，平均年齡為67歲。

1.2 訓練方法 將20例老年人隨機劃分成對照組和運動訓練組，每組10例。對照組不加任何干預，使老年人保持正常生活。運動訓練組在對照組的基礎之上，采用傳統有氧運動：運動訓練組的每位老年人每天進行快步行走或慢跑，每天1次，每次1.5～2 h，實驗對象不出現疲勞為度，連續鍛煉7 w。

1.3 指標測定 Ca2+-ATP酶活性檢測：通過超微量ATP酶測試盒，利用定磷法對老年人骨骼細胞進行檢測〔11，12〕。通過以下步驟對Ca2+-ATP酶進行檢測：①依據試劑盒的使用標準進行酶促反應，取各樣本的上清液100 μl進行定磷處理；②在空白管中添加蒸餾水，在標準管中添加0.03 μmol/ml的磷標準液，在對照管中添加上清液，在測試管中添加定磷應用液，將上述液體混勻，靜置3 min；③添加終止劑后攪拌均勻，靜置4 min，將蒸餾水調零，對每個管的吸光度值(OD值)進行測試。Ca2+活度測試：通過高度敏感的鈣離子敏感微電極技術對骨骼肌細胞中Ca2+活度進行測試。細胞膜電位測試：通過內充3 mol/L KCl溶液的標準微電極測定對骨骼肌細胞膜電位進行測試，參考電極是Ag/AgCl片。

1.4 統計學方法 采用SPSS20.0軟件進行t檢驗。

2 結 果

2.1 各組老年人體重變化情況 第1周、第2周和第3周對照組和運動訓練組體重無顯著差異(P>0.05)，第4周和第5周運動訓練組老年人體重低于對照組，差異具有顯著性(P<0.05)，第6周和第7周運動訓練組老年人體重低于對照組，差異具有非常顯著性(P<0.01)。見表1。

與對照組比較：1)P<0.05，2)P<0.01，下表同

2.2 運動訓練對骨骼肌細胞Ca2+濃度的影響 第1周和第2周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+濃度無顯著性差異(P>0.05)，第3周和第4周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+濃度高于對照組，差異具有顯著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+濃度高于對照組，差異具有非常顯著性(P<0.01)。見表2。

2.3 運動訓練對骨骼肌細胞Ca2+-ATP酶水解活性和Ca2+攝取率的影響 兩組老年人骨骼肌細胞Ca2+攝取率變化。第1周、第2周和第3周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+-ATP酶水解活性無顯著性差異(P>0.05)，第4周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+-ATP酶水解活性低于對照組，差異具有顯著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+-ATP酶水解活性低于對照組，差異具有非常顯著性(P<0.01)。第1周和第2周訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+攝取率無顯著性差異(P>0.05)，第3周和第4周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+攝取率低于對照組，差異具有顯著性(P<0.05)，第5周、第6周和第7周運動訓練組老年人骨骼肌細胞Ca2+攝取率低于對照組，差異具有非常顯著性(P<0.01)。見表3。

表2 訓練不同時間兩組骨骼肌細胞Ca2+濃度比較

表3 訓練不同時間兩組骨骼肌細胞Ca2+-ATP酶水解活性和Ca2+攝取率比較

2.4 運動訓練對骨骼肌細胞Ca2+活度和膜電位的影響 實驗后運動訓練組老年人膜電位明顯低于對照組，差異具有顯著性(P<0.05)，運動訓練組老年人Ca2+活度明顯高于對照組，差異具有顯著性 (P<0.05)。見表4。

表4 實驗結束后兩組老年人骨骼肌細胞Ca2+活度和膜電位比較

2.5 不良反應處理 在為期7 w的運動康復鍛煉過程中，老年人出現身體不適或突發病情，影響繼續鍛煉者，應立即停止鍛煉，采取相應的處理。

3 討 論

Ca2+為骨骼肌細胞信息傳遞的第二信使，其對骨骼肌細胞正常代謝起到非常關鍵的作用。在正常生理條件下，骨骼肌細胞內外Ca2+濃度處于平衡穩定狀態，本研究發現，運動訓練能夠增加骨骼肌細胞內Ca2+濃度，說明運動訓練能夠降低骨骼肌細胞Ca2+通道的調控能力。

骨骼肌細胞的Ca2+攝取功能是通過鑲嵌在細胞膜上的Ca2+-ATP酶實現的，Ca2+-ATP酶在Ca2+和Mg2+的作用下，通過水解ATP為逆電化梯度跨膜轉運Ca2+提供能量。本研究表明，老年人進行運動訓練后，骨骼肌Ca2+-ATP酶水解活性與Ca2+攝取率均呈下降趨勢，說明運動訓練能夠導致骨骼肌細胞攝鈣功能受損，影響Ca2+通道調控能力。膜電位和骨骼細胞膜結構完整性及以K+為主的細胞內外多種離子相關。運動訓練能夠導致牽張性膜結構損傷，造成膜電位發生改變，膜結構一旦被破壞鈣將大量內流。本研究發現，運動訓練后老年人膜電位顯著降低，說明運動訓練會使膜電位出現變化，破壞膜結構導致Ca2+內流，影響Ca2+通道調控能力。本研究發現，運動康復訓練結束后老年人骨骼肌Ca2+活度顯著增加，這種異常變化在一定程度上會激活與細胞膜結合的部分粒子，造成機體代謝紊亂，說明運動訓練會提高Ca2+活度，影響Ca2+通道調控能力。