陳樂琴 李倩倩 閆海龍 張一民

1 山西師范大學(xué)體育學(xué)院（山西臨汾041000）

2 北京體育大學(xué)（北京100084）

細(xì)胞凋亡是指在基因控制下細(xì)胞有序死亡的形式。研究表明，心肌中同樣存在細(xì)胞凋亡[1]，細(xì)胞凋亡具有維持心臟正常形態(tài)結(jié)構(gòu)等方面的作用，與心臟的生理、病理發(fā)展過程有關(guān)。與壞死不同，細(xì)胞凋亡的發(fā)生有積極的生物學(xué)意義，與細(xì)胞增殖、分化和衰老起著互補(bǔ)與平衡的作用。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多學(xué)者對心肌細(xì)胞不再增殖的傳統(tǒng)觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑，指出正常心臟中存在固有干（祖）細(xì)胞[2]，心肌細(xì)胞有增殖能力[3-4]。細(xì)胞增殖和凋亡過程通過細(xì)胞因子相關(guān)聯(lián)，涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等作用。近些年，心血管疾病發(fā)病致死已成為人類死亡的首位原因[5-6]，而通過運(yùn)動提高人體心肺耐力可以有效降低心血管疾病患病風(fēng)險[7]。

高強(qiáng)度間歇性訓(xùn)練（high intensity interval train?ing，HIIT）是一種以超過無氧閾強(qiáng)度或是接近于或大于最大攝氧量強(qiáng)度進(jìn)行重復(fù)多次的相對較短時間（如10 s～5 min）運(yùn)動的方式。過去十年，已經(jīng)有研究證明[8-10]，HIIT 在心臟康復(fù)中的良好效果，HIIT 比中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動更有益于中等以及嚴(yán)重心臟病人的健康恢復(fù)，能夠減少健康個體的死亡率[11]，減少老年人的心臟病風(fēng)險[12]。眾多研究已經(jīng)顯示，細(xì)胞凋亡與增殖是運(yùn)動鍛煉影響機(jī)體健康的重要生理機(jī)制，但研究多關(guān)注青年與老年階段，而對于青年向老年過渡的中年階段則極少有報道。本研究通過選取目前備受關(guān)注的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練干預(yù)方式，來探討其對中年大鼠心肌細(xì)胞凋亡與增殖相關(guān)蛋白表達(dá)及最大攝氧量的影響，為高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練在人群中（尤其是中老年人）的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

1 對象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象與分組

本研究選取9月齡的70只清潔級雄性Wistar 大鼠為實(shí)驗(yàn)對象[13，14]。將大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，隨機(jī)分為基礎(chǔ)值組（B 組），4 周安靜對照組（Q1 組）、4 周中等強(qiáng)度運(yùn)動組（M1組）、4周HIIT組（H1組）和8周安靜對照組（Q2 組）、8 周中等強(qiáng)度運(yùn)動組（M2 組）、8 周HIIT 組（H2組），每組10只。所有大鼠均在清潔級環(huán)境下分籠飼養(yǎng)，自由采食與飲水，動物房溫度為25℃，12 小時明暗周期交替。

1.2 實(shí)驗(yàn)運(yùn)動方案

安靜對照組：不進(jìn)行運(yùn)動。

中等強(qiáng)度運(yùn)動組：大鼠進(jìn)行跑臺訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)運(yùn)動前進(jìn)行VO2max 測試，并根據(jù)測試結(jié)果，確定運(yùn)動強(qiáng)度為60%VO2max[15]進(jìn)行訓(xùn)練，每天訓(xùn)練1 次，每次50 min，每周5 d。M1組訓(xùn)練4周，M2組訓(xùn)練8周。

HIIT 運(yùn)動組：實(shí)驗(yàn)運(yùn)動前進(jìn)行VO2max 測試，并根據(jù)測試結(jié)果及大鼠達(dá)到最大攝氧量時的跑臺運(yùn)動速度，參考梁春瑜等[16]方案設(shè)計(jì)，確定HIIT運(yùn)動方案。H1與H2 組每天訓(xùn)練1 次，每次50 min，每周訓(xùn)練5 d，H1組訓(xùn)練4周，H2組訓(xùn)練8周。運(yùn)動方案見表1。HIIT運(yùn)動組與中等強(qiáng)度運(yùn)動組的平均運(yùn)動強(qiáng)度相同，均為60%VO2max（平均運(yùn)動強(qiáng)度=總運(yùn)動量/總運(yùn)動時間HI?IT 組總運(yùn)動量=（60%VO2max×7 min×1 次）+（80%VO2max×3 min×6 次）+（50%VO2max×3 min×6 次）+（60%VO2max×7 min×1 次），HIIT 組總運(yùn)動時間=50min，HIIT 組平均運(yùn)動強(qiáng)度=總運(yùn)動量/總運(yùn)動時間=63.6%VO2max）。

實(shí)驗(yàn)開始后，干預(yù)組大鼠每兩周記錄一次最大攝氧量測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)最大攝氧量測試結(jié)果重新調(diào)整運(yùn)動強(qiáng)度。

表1 HIIT組訓(xùn)練方案

1.3 VO2max測試方案

所有大鼠在正式實(shí)驗(yàn)開始前及訓(xùn)練至第2、4、6、8周末時均進(jìn)行VO2max測試。最大攝氧量測試根據(jù)Le?andro 等[17]的研究進(jìn)行改良，具體測試方案見表2。大鼠達(dá)到最大攝氧量的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：1.大鼠在電刺激的情況下不能在跑臺上繼續(xù)跑。2.兩級之間的VO2max/一級速度之間相差小于5%。測試儀器為開放環(huán)路量熱計(jì)（OxymaxDeluxe System，哥倫布儀器，美國）。

表2 VO2max測試方案

1.4 取材與心肌指數(shù)的測量計(jì)算

基礎(chǔ)值組大鼠在首次最大攝氧量測試結(jié)束后24 h取材，安靜對照組與干預(yù)組大鼠均在干預(yù)第4、8 周最大攝氧量測試結(jié)束后24 h 進(jìn)行取材。每次取材前先稱取大鼠體重，后用2%戊巴比妥鈉腹腔注射進(jìn)行麻醉，迅速摘取心臟稱重，隨后轉(zhuǎn)入－80℃冰箱中保存，用于Western Blotting 法測試。心臟稱重后以心臟重量與體重比值計(jì)算心肌指數(shù)（心肌指數(shù)=心臟重量/體重，mg/g）[18]。

表3 取材安排

1.5 Western Blot 檢測

對凋亡與增殖相關(guān)蛋白Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bcl-2-Associated X，Bax）、B 淋巴細(xì)胞瘤-2 基因（B-cell lym?phoma-2，Bcl-2）、活化半胱天冬蛋白酶-3（Cleaved Caspase-3）、活化聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（cleaved poly ADP- ribose polymerase- 1，Cleaved PARP-1）、增殖細(xì)胞核抗原（proliferatingcellnuclear an?tigen，PCNA）進(jìn)行Western Blotting 檢測。

取心肌100 mg加入1 mL含有蛋白酶抑制劑的裂解液中低溫勻漿，使細(xì)胞充分裂解后置于4℃離心機(jī)離心，12000 轉(zhuǎn)離心10 min，取上清液。隨后用Thermo Fisher 的BCA 試劑盒測定并調(diào)整蛋白濃度一致，加入蛋白上樣緩沖液，配平上樣量，70℃水浴10 min使蛋白變性后分裝樣品。

加樣到預(yù)制膠（NuPAGE? Novex 12%Bis-Tris Gel）置于電泳槽，加入5%體積的電泳緩沖液，120 V電泳90 min；轉(zhuǎn)膜（轉(zhuǎn)膜緩沖液：Tris 3.03 g/L、甘氨酸14.41 g/L、甲醇200 mL/L、蒸餾水）約90 min；5%脫脂奶粉封閉1 h；一抗孵育：Bcl-2（Santa Cruz，1∶200）、Bax（Abcam，1∶2000）、Cleaved Caspase-3（CST，1∶500）、PCNA（Santa Cruz，1∶200）、Cleaved PARP-1（Santa Cruz，1∶500）、GAPDH（Abcam，1∶20000），封閉4℃搖床過夜，次日用TBST洗膜8 min×4；二抗孵育：羊抗小鼠（Abcam，1 ∶20000）、羊抗兔（Abcam，1 ∶30000），封閉1 h，后用TBST 洗膜8 min×4；化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)（Bio-rad公司，美國）曝光顯影。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

測試條帶采用Image Lab 4.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，運(yùn)用SPSS17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，總體分析采用雙因素方差分析，組內(nèi)兩兩對比采用單因素方差分析進(jìn)行處理，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠體重測量結(jié)果

見表4、5，單因素方差分析結(jié)果顯示，運(yùn)動干預(yù)4周時，HIIT 組大鼠體重與安靜組相比顯著下降（P＜0.05）；運(yùn)動干預(yù)8 周時，與安靜組相比，中等強(qiáng)度運(yùn)動組大鼠體重顯著下降（P＜0.05），HITT 組大鼠體重顯著下降（P＜0.01）。雙因素方差分析結(jié)果顯示，運(yùn)動方式對大鼠體重具有非常顯著的影響（P＜0.01），但訓(xùn)練周數(shù)對大鼠體重?zé)o顯著影響（P＞0.05），兩個影響因素也無交互作用（P＞0.05）。表明HIIT控制大鼠體重增長比中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動更為快速有效。

表4 8周運(yùn)動干預(yù)大鼠體重變化結(jié)果（g）

表5 大鼠體重雙因素方差分析結(jié)果

2.2 大鼠心肌指數(shù)測量結(jié)果

見表6、7，單因素方差分析結(jié)果顯示，干預(yù)8 周后從安靜組到中等強(qiáng)度運(yùn)動組再到HIIT 組，心肌指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，其中HIIT 組顯著高于安靜組（P＜0.05）。雙因素方差分析結(jié)果顯示，運(yùn)動方式對大鼠心肌指數(shù)有顯著的影響（P＜0.05），但訓(xùn)練周數(shù)對大鼠心肌指數(shù)無顯著影響（P＞0.05），兩個影響因素也無交互作用（P＞0.05）?？芍琀IIT較中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動明顯提高了心肌指數(shù)。

表6 8周運(yùn)動干預(yù)大鼠心肌指數(shù)變化結(jié)果（mg/g）

表7 大鼠心肌指數(shù)雙因素方差分析結(jié)果

2.3 VO2max測試結(jié)果

見表8、9，單因素方差分析結(jié)果顯示，4 周時HIIT組VO2max 相比干預(yù)前顯著提高（P＜0.01），與同周安靜組和中等強(qiáng)度運(yùn)動組相比均顯著提高（P＜0.01，P＜0.05）；8 周時HIIT 組VO2max 相比干預(yù)前顯著提高（P＜0.01），與同周安靜組相比顯著提高（P＜0.05）。雙因素方差分析結(jié)果顯示，運(yùn)動方式與訓(xùn)練周數(shù)對大鼠VO2max 均有非常顯著的影響（P＜0.01），且存在交互作用影響（P＜0.01）?？芍?，HIIT 較中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動明顯提高了VO2max。

表8 8周運(yùn)動干預(yù)大鼠VO2max變化結(jié)果（mL/kg/hr）

表9 大鼠VO2max雙因素方差分析結(jié)果

2.4 大鼠心肌細(xì)胞凋亡與增殖相關(guān)蛋白表達(dá)結(jié)果

如圖1所示，Bax蛋白表達(dá)：與Q1組相比，M1與H1組顯著下降19.3%、17.4%（P＜0.01）；Q2組與B組、Q1組相比顯著下降19.0%、25.7%（P＜0.01）；H2 組與Q2 組、M2組相比顯著提高23.5%、22.2%（P＜0.01，P＜0.05）。

Bcl-2 蛋白表達(dá)：Q2 組與Q1 組相比顯著下降22.0%（P＜0.05）；M2 組與M1 組相比顯著下降21.4%（P＜0.05）。

Bax/Bcl-2 比值：4 周時各組無顯著差異（P＞0.05）；8周時各組總體呈上升趨勢，H2組與H1組、Q2組和M2組相比顯著提高53.8%、56.8%、34.7%（P＜0.01，P＜0.01，P＜0.05）。

如圖2所示，Cleaved Caspase-3 蛋白表達(dá)：4 周時各組無顯著差異（P＞0.05）；8 周時各組總體呈上升趨勢，H2組與H1組、Q2組和M2組相比顯著提高24.2%、33.7%、18.3%（P＜0.05）。

如圖3所示，Cleaved PARP-1 蛋白表達(dá)：與Q1 組相比，M1 與H1 組顯著下降20.4%、22.5%（P＜0.01）；Q2組與B組、Q1組相比顯著下降43.0%、38.7%（P＜0.01）；M2組比Q2組顯著上升15.8%（P＜0.01）；H2組與Q2組、M2組相比顯著提高45.6%、25.8%（P＜0.01）。

如圖4所示，PCNA 蛋白表達(dá)：與B 組相比，Q1 與Q2組顯著下降18.0%、42.0%（P＜0.05，P＜0.01）；Q2組與Q1組相比顯著下降23.2%（P＜0.01）；H2組與Q2組、M2組相比顯著提高65.5%、52.4%（P＜0.01）。

圖1 各組大鼠心肌細(xì)胞免疫印跡Bax/Bcl-2結(jié)果比較

圖2 各組大鼠心肌細(xì)胞免疫印跡Cleaved Caspase-3/GAPDH結(jié)果比較

圖3 各組大鼠心肌細(xì)胞免疫印跡Cleaved PARP-1/GAPDH結(jié)果比較

圖4 各組大鼠心肌細(xì)胞免疫印跡PCNA/GAPDH結(jié)果比較

3 分析與討論

3.1 HIIT對大鼠體重、心肌指數(shù)的影響

在動物模型和受試者研究中表明，HIIT 是預(yù)防體重增加、減少脂肪堆積的高效手段[19，20]，相比中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動效果更好[21，22]，用時更短[23]。運(yùn)動不僅對控制體重有著重要的作用，還會對心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生良好影響。長期系統(tǒng)運(yùn)動訓(xùn)練可使心臟發(fā)生適應(yīng)性肥大，可發(fā)生在左、右心室和心房，以左心室增大為主。Holloway 等[24]在研究中對高血壓大鼠進(jìn)行HIIT 干預(yù)，結(jié)果大鼠左心室質(zhì)量增加20%（P＜0.05），表明HIIT促進(jìn)了高血壓大鼠左心室的病理適應(yīng)。田振軍等[25]對3月齡青年大鼠進(jìn)行8周有氧運(yùn)動后，大鼠心系數(shù)顯著增加，心率（HR）和左心室舒張末壓（LVEDP）顯著下降，左心室收縮壓（LVSP）和左心室內(nèi)壓最大變化速率（±dp/dtmax）顯著升高，表明有氧訓(xùn)練使心臟發(fā)生適應(yīng)性肥大，提高了左室舒縮功能。本實(shí)驗(yàn)將關(guān)注對象的年齡推后定位到9月齡的中年大鼠，結(jié)果顯示，與安靜組相比，8周的HIIT有效控制了中年大鼠體重的增加，提高了心肌指數(shù)，且與中等強(qiáng)度運(yùn)動組相比，起效更快，效果更顯著，這就為心功能的穩(wěn)定與提升奠定了基礎(chǔ)。

心功能受損、炎性細(xì)胞因子增加和氧化應(yīng)激升高是衰老和心血管疾病的常見現(xiàn)象。目前認(rèn)為，心臟質(zhì)量的顯著減少直接導(dǎo)致收縮功能受損、心肌病、心臟病和心力衰竭[26]，與年輕人相比，70歲的老年男性心臟質(zhì)量減少了30%[27]。本研究發(fā)現(xiàn)，約9～11月齡的自然增齡中年大鼠心肌指數(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了下降趨勢，推測之后不管是維持現(xiàn)有水平還是繼續(xù)降低，均不能為今后的老年時期提供良好的質(zhì)量基礎(chǔ)，提示，中年時期的運(yùn)動干預(yù)對預(yù)防和延緩老年性心功能退變是必要的。

3.2 HIIT對大鼠最大攝氧量的影響

最大攝氧量是評價機(jī)體心肺耐力的金標(biāo)準(zhǔn)，HIIT能夠提高超重成年人的最大攝氧量[28]，并有助于改善肥胖患者的心臟代謝，提高心肺耐力，降低血漿脂質(zhì)[29]。在動物實(shí)驗(yàn)中，王林佳等[30]對6周齡大鼠進(jìn)行10周的HIIT與中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動干預(yù)，發(fā)現(xiàn)HIIT組大鼠最大攝氧量出現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢比中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動組早，10周時HIIT組大鼠最大攝氧量已顯著高于中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動組。這與崔新雯等[31]研究中有關(guān)HIIT對大鼠有氧運(yùn)動能力影響的研究結(jié)果一致，該研究在對9月齡大鼠進(jìn)行12 周的HIIT 與中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，相比中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動，HIIT顯著提高了最大攝氧量，且兩種運(yùn)動方式顯著提高了大鼠力竭運(yùn)動時間和距離。

上述研究表明相對于中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動，HIIT在提高機(jī)體最大攝氧量，提高心肺耐力方面更為快速有效。老齡化的特征是心功能的逐漸下降，包括心輸出量、血流量和耗氧量等，嚴(yán)重影響有氧運(yùn)動能力[32]。本研究中，9月齡大鼠已屬于中年大鼠，但安靜組大鼠最大攝氧量無下降趨勢，推測9～11月齡的中年大鼠有氧運(yùn)動能力可能仍處于較高水平。中等強(qiáng)度運(yùn)動組最大攝氧量呈上升趨勢，但無顯著性，推測中等強(qiáng)度運(yùn)動對最大攝氧量的提升所需時間較長，而HIIT 組大鼠最大攝氧量在4周時就已經(jīng)表現(xiàn)出顯著提升，并且保持到8周實(shí)驗(yàn)結(jié)束，表明HIIT 對最大攝氧量的提升效果更為快速有效，這對后期積極應(yīng)對老年大鼠有氧運(yùn)動能力的下降具有重要意義。另外，本研究中最大攝氧量采用（mL/kg/hr）相對值表示，可排除體重對最大攝氧量的影響。

3.3 HIIT對大鼠心肌細(xì)胞凋亡與增殖相關(guān)蛋白表達(dá)的影響

心肌細(xì)胞在胚胎發(fā)育末期已經(jīng)基本分化成熟，由于某種細(xì)胞周期抑制因子的作用，形成G1/S 期限制點(diǎn)（R 點(diǎn)）屏障細(xì)胞不再合成DNA，因而失去了分裂增殖能力[33]。因此，過去一直忽視了心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡的可能。但有研究發(fā)現(xiàn)，不管是靜止?fàn)顟B(tài)還是運(yùn)動狀態(tài)，心肌細(xì)胞都會出現(xiàn)一定水平的凋亡[34]。文獻(xiàn)報道，運(yùn)動負(fù)荷與心肌細(xì)胞凋亡關(guān)系密切。Carraro等[35]在關(guān)于運(yùn)動與心肌細(xì)胞凋亡的研究中發(fā)現(xiàn)，不管是短時間還是長時間的劇烈運(yùn)動都會導(dǎo)致心肌細(xì)胞的不正常凋亡。Li等[36]通過觀察耐力訓(xùn)練和急性力竭運(yùn)動后大鼠心肌細(xì)胞凋亡情況發(fā)現(xiàn)，急性力竭運(yùn)動組心肌組織中Bcl-2表達(dá)明顯降低，Bax表達(dá)、心肌細(xì)胞凋亡指數(shù)明顯增加，耐力訓(xùn)練組Bcl-2表達(dá)明顯上調(diào)，Bax表達(dá)、心肌細(xì)胞凋亡指數(shù)顯著降低。胡亞哲等[37]研究證實(shí)，有氧訓(xùn)練可使大鼠心肌細(xì)胞凋亡適度增加，過度訓(xùn)練則使大鼠心肌細(xì)胞凋亡顯著升高，提示運(yùn)動強(qiáng)度越大心肌細(xì)胞凋亡越明顯，一氧化氮（NO）可能是產(chǎn)生細(xì)胞凋亡的誘因。張鈞等[38]研究發(fā)現(xiàn)長期中等負(fù)荷的運(yùn)動可抑制大鼠心肌細(xì)胞凋亡，而力竭運(yùn)動和過度訓(xùn)練可促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。

以上研究均表明，適宜的運(yùn)動刺激下，心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生的比率增加不多，且在某種條件下還有可能抑制心肌細(xì)胞的凋亡，增強(qiáng)心肌細(xì)胞抗凋亡的能力，而反復(fù)大強(qiáng)度運(yùn)動可引起心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生的比率明顯增加，對心臟造成很大損傷。上述研究多為青壯年鼠，而對老年大鼠的研究也得出了同樣的結(jié)論，王永良[39]在對自然老化的16月齡大鼠進(jìn)行不同負(fù)荷游泳運(yùn)動干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)動負(fù)荷的增加，老齡大鼠心肌細(xì)胞凋亡水平呈遞增趨勢。這表明，大負(fù)荷運(yùn)動促進(jìn)老齡大鼠心肌細(xì)胞凋亡的發(fā)生，而適宜運(yùn)動能夠抑制心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生。這對運(yùn)動減緩由衰老引起的心肌細(xì)胞數(shù)量流失具有重要意義。衰老的特征是心肌細(xì)胞減少、重構(gòu)和心臟收縮功能受損。隨著年齡的增長，左心室程序性細(xì)胞死亡的比率增加，導(dǎo)致心肌細(xì)胞減少30%，而運(yùn)動可以保護(hù)老化心臟的心臟功能[40]。

細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主性死亡的過程，在眾多調(diào)控凋亡的因子中Bcl-2 家族和Caspase 家族發(fā)揮著重要作用。B 細(xì)胞淋巴瘤-2 基因（Bcl-2）是凋亡抑制基因，Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bax）是促進(jìn)凋亡的基因，Bax/Bcl-2 的比率形成了細(xì)胞凋亡的“分子開關(guān)”，Bax/Bcl-2升高細(xì)胞趨于凋亡，反之細(xì)胞凋亡受到抑制。而凋亡的細(xì)胞死亡最終由Caspase 家族完成。Cleaved Caspase-3 是細(xì)胞凋亡的執(zhí)行者，能夠水解下游底物，切斷DNA，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[41]。PARP-1 是存在于真核細(xì)胞中能有效修復(fù)DNA 損傷的核酶[42]，是Cas?pases-3 的重要底物并被其抑制。當(dāng)Cleaved Caspas?es-3 將PARP-1 剪切裂解為Cleaved PARP-1 時，PARP-1 失去對DNA 的修復(fù)作用，細(xì)胞凋亡水平上升。因此Cleaved PARP-1 被視為凋亡的一個重要標(biāo)記物[43]。

本研究中探索了HIIT對中年大鼠心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響，試圖為激活最佳凋亡水平的有效運(yùn)動方式提供依據(jù)。通過對細(xì)胞凋亡調(diào)控基因Bax、Bcl-2 和凋亡標(biāo)志蛋白Cleaved Caspase-3、Cleaved PARP-1進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動組干預(yù)4周時，Bax/Bcl-2 比率有所下降，但無顯著性；8 周時與同期安靜組相比中強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動組Bax/Bcl-2比率上調(diào)，但仍無顯著性，而HIIT組Bax/Bcl-2比率顯著上調(diào)。凋亡標(biāo)志蛋白Cleaved Caspase-3表達(dá)的變化趨勢與Bax/Bcl-2 比率基本相同，8 周的HIIT 干預(yù)顯著提高了Cleaved Caspase-3 蛋白表達(dá)，表明8 周的HIIT 干預(yù)顯著提高了中年大鼠心肌細(xì)胞凋亡水平。值得注意的是，在Bax/Bcl-2比率變化中，Bax蛋白表達(dá)變化的顯著性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Bcl-2，推測在實(shí)驗(yàn)條件下，中年大鼠心肌細(xì)胞中Bcl-2對兩種運(yùn)動方式的誘導(dǎo)并不敏感，細(xì)胞凋亡“分子開關(guān)”的倒向主要由Bax 蛋白表達(dá)決定。本研究中，Cleaved PARP-1 蛋白表達(dá)趨勢與Cleaved Cas?pase-3 基本相同，這也印證了Bax/Bcl-2 比率與Cleaved Caspase-3表達(dá)所反映心肌細(xì)胞凋亡水平的變化，而Cleaved PARP-1 表達(dá)變化的顯著性更高，推測是因?yàn)镃leaved PARP-1 處于凋亡調(diào)控的下游而產(chǎn)生了“級聯(lián)放大效應(yīng)”。文獻(xiàn)報道，衰老導(dǎo)致線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑增加，包括Bax/Bcl-2 比率提高，Caspase-9和Cleaved Caspase-3表達(dá)提高導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加。然而，長期耐力運(yùn)動訓(xùn)練逆轉(zhuǎn)了凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的升高，提示運(yùn)動訓(xùn)練能有效抑制由于衰老引起的細(xì)胞凋亡增加[44]。本實(shí)驗(yàn)中大鼠月齡處在青年向老年過渡的中年階段，4周運(yùn)動干預(yù)中，隨著有氧運(yùn)動能力的提升，大鼠心肌細(xì)胞凋亡水平表現(xiàn)出下降趨勢，而8 周時尤其是HIIT 組凋亡水平顯著提升，可能是由于本實(shí)驗(yàn)中大鼠跑速是不斷提高的，尤其是HIIT 干預(yù)會不斷對大鼠心肌產(chǎn)生新的生理性刺激，且當(dāng)心肌受到過度牽張被拉長或受到機(jī)械應(yīng)力作用導(dǎo)致容量和壓力超負(fù)荷時心肌細(xì)胞凋亡會增加[45]。而從8 周大鼠心肌指數(shù)及最大攝氧量的提高看，心肌細(xì)胞凋亡水平的提高并未對心臟產(chǎn)生過多不良影響，推測這是受損的心肌結(jié)構(gòu)與功能的自我恢復(fù)以及心肌細(xì)胞的自我更新與清除，是對運(yùn)動訓(xùn)練的適應(yīng)表現(xiàn)。

PCNA 的蛋白表達(dá)變化情況也支持了上述推論。研究證實(shí)，正常心臟存在著固有干（祖）細(xì)胞[2]，心肌細(xì)胞確有增殖能力[3-4]。盡管其增殖能力非常有限，且更新率隨年齡增長而逐漸降低[3]，但在維持心功能穩(wěn)定和受損心肌恢復(fù)方面，具有重要意義。增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）是細(xì)胞周期標(biāo)記蛋白[46]，它們由3 個首尾相接的同源單體組成，每個單體含有空間結(jié)構(gòu)相同的兩個結(jié)構(gòu)域，因此每個PCNA 分子有6 個重復(fù)的結(jié)構(gòu)域，形成一個六邊對稱的封閉環(huán)狀，圍繞著DNA 雙鏈并將復(fù)制聚合酶固定在基因組模板上，是真核染色體DNA 復(fù)制和修復(fù)的重要組成部分[47]。周云鶴等[48]對2月齡小鼠進(jìn)行4 周有氧運(yùn)動和過度運(yùn)動訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動能有效刺激小鼠心臟，促進(jìn)心肌增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）的表達(dá)，改善心臟功能，且有氧運(yùn)動對心臟形態(tài)和功能的改善作用大于過度運(yùn)動。田振軍等[25]研究也發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動可促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖相關(guān)蛋白PCNA 的表達(dá)，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的增殖。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著周齡的增長，非干預(yù)組大鼠心肌細(xì)胞PCNA 蛋白表達(dá)顯著下降，提示大鼠在中年階段心肌細(xì)胞增殖水平就已經(jīng)開始下降。而運(yùn)動干預(yù)8周后，HIIT組PCNA表達(dá)相比同期安靜組顯著升高，中等強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動組PCNA 表達(dá)雖也有升高，但無顯著性。這表明8 周的HIIT 可有效誘導(dǎo)中年大鼠心肌細(xì)胞增殖，抑制因增齡引起的增殖水平下降，而通過有氧運(yùn)動誘導(dǎo)中年大鼠心肌細(xì)胞增殖的效果已不理想。

4 結(jié)論

（1）8周HIIT 干預(yù)能夠有效控制中年大鼠體重增長，提高心肌指數(shù)，提高最大攝氧量；

（2）8周HIIT 干預(yù)會使中年大鼠心肌發(fā)生適應(yīng)性改變：一方面提高Bax/Bcl-2 比率，上調(diào)Cleaved Cas?pase-3、Cleaved PARP-1 蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；另一方面上調(diào)PCNA蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。