耿國強，梁祎珩，Rasmus Jensen，Joachim Nielsen，Niels ?rtenblad，邱俊強*

（1.北京體育大學(xué)，北京 100084；2.南丹麥大學(xué)，丹麥歐登塞，5230）

線粒體作為能為機體供給能源物質(zhì)并支持人體運動功能的重要細(xì)胞器，在體育科學(xué)界始終受到廣泛的關(guān)注。有研究表明，線粒體含量是影響線粒體功能的重要因素（Groennebaek et al.，2020）。在電鏡觀察下，基于肌纖維肌節(jié)的結(jié)構(gòu)特性，線粒體在骨骼肌中并非均勻分布（Boncompagni et al.，2009；Elander et al.，1985；Nielsen et al.，2017）。根據(jù)所分布的不同區(qū)域劃分線粒體亞型的概念最早被Palmer等（1977）提出，他們從大鼠心肌中提取出兩種不同類型的線粒體，并證明了肌膜下線粒體對耐力訓(xùn)練具有一定的適應(yīng)性。在隨后的研究中，根據(jù)結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)上的差異，將位于肌細(xì)胞中不同特定區(qū)域的線粒體，稱為亞細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體，有兩種類型，分別為肌原纖維間線粒體（intermyofibrillar mitochondria，IMF線粒體）和肌膜下線粒體（subsarcolemmal mitochondria，SS線粒體）（Krieger et al.，1980；Takahashi et al.，1996）。近年來，大量研究證實，肌細(xì)胞內(nèi)的線粒體不均勻分布具備功能表達(dá)特異性，例如，SS和IMF線粒體對蛋白質(zhì)合成和代謝水平的作用有明顯差異，且通過不同的通路進行調(diào)控（Cogswell et al.，1993；Ferreira et al.，2010；Groennebaek et al.，2020）。但是，關(guān)于人體肌細(xì)胞特定區(qū)域線粒體的含量及其在快慢肌中分布特性的研究較少。雖然線粒體總含量的多少是區(qū)分Ⅰ/Ⅱ型肌纖維的直接證據(jù)之一（Ogata et al.，1985），但是使用光學(xué)顯微鏡量化線粒體含量以判定肌纖維類型的方法，實用性不強且時間和經(jīng)濟成本較高。有研究發(fā)現(xiàn)，肌纖維的z線寬度與肌纖維類型有較強的關(guān)聯(lián)性，因此認(rèn)為其可能可以作為電子顯微鏡下有效預(yù)測肌纖維類型的指標(biāo)之一（Sj?str?m et al.，1982）。但是，時至今日仍然沒有足夠的數(shù)據(jù)證明z線寬度和特定區(qū)域線粒體含量的直接相關(guān)關(guān)系，因此并未被廣泛使用。

短期飲食干預(yù)可影響耐力運動表現(xiàn)，相比混合飲食或高脂低碳水飲食干預(yù)，高糖膳食后具有更高肌糖原儲備的受試者進行耐力運動的力竭時間明顯更長（Bergstr?m et al.，1967；Jeukendrup，2011），提示肌糖原含量與運動表現(xiàn)密切相關(guān)。作為肌糖原有氧氧化的主要代謝場所，線粒體被認(rèn)為是氧化磷酸化供能過程中最重要的細(xì)胞器之一。與線粒體在骨骼肌中的分布特點類似，研究已證實肌糖原在骨骼肌中也符合非均勻分布，即分布具有區(qū)域化特性，依據(jù)肌節(jié)結(jié)構(gòu)特性將肌糖原儲存于獨立的糖原“貯存池”（Han et al.，1992）。有研究在靜坐少動人群中證實了這一觀點，結(jié)果表明，SS肌糖原的儲存敏感度和優(yōu)先級都高于IMF區(qū)域肌糖原，糖原的儲存存在區(qū)域差異性（Nielsen et al.，2009）。也有研究報道了短期飲食干預(yù)的肌糖原含量儲存具有肌纖維類型和亞細(xì)胞區(qū)域化特異性，分布于肌纖維內(nèi)部的糖原儲備含量和中高強度耐力運動表現(xiàn)有潛在的相關(guān)性（Fisher，2020）。隨著人體有氧運動時間的累積，線粒體作為糖原有氧氧化的主要代謝場所，在肌糖原非線性的氧化供能過程中起到重要的調(diào)控作用（Irrcher et al.，2003）。而以耐力運動中能源底物（糖原）與線粒體代謝為切入點，大量研究報道了能量代謝過程中的線粒體區(qū)域化特性，Chomentowski等（2011）的研究表明，兩種不同區(qū)域化分布的線粒體具有各自獨立的線粒體調(diào)控模式，IMF線粒體含量受胰島素活性的直接影響，而SS線粒體含量卻保持不變。還有研究報道，骨骼肌細(xì)胞中特定區(qū)域化線粒體的呼吸作用有明顯的差異，IMF線粒體第Ⅲ階段的呼吸作用水平是SS線粒體的2.3～2.8倍（Adhihetty et al.，2005）。然而，關(guān)于短期飲食干預(yù)對肌糖原的影響是否進而對相應(yīng)區(qū)域的線粒體含量產(chǎn)生影響則尚未可知。因此，本研究在不同飲食干預(yù)下，嘗試探究不同運動表現(xiàn)的差異是否與骨骼肌線粒體含量的區(qū)域化分布特性以及不同肌纖維類型有關(guān)，為特定區(qū)域化線粒體特性的后續(xù)研究提供更多的參考依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

招募11名無專業(yè)運動經(jīng)歷的男性運動愛好者作為研究對象（基本情況：年齡25±4歲，身高183±6 cm，體重77±10 kg，BMI23±2 kg/m2，體脂率14±3%，最大攝氧量4.54±0.58 L/min）。實驗前，由實驗人員告知受試者實驗過程中可能存在的風(fēng)險、益處以及詳細(xì)實驗流程和時間進度，受試者知悉實驗信息后簽署了知情同意書。本研究得到南丹麥健康研究倫理區(qū)域委員會（S-20170198）的批準(zhǔn)，并符合《赫爾辛基宣言》中所述的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 運動測試方案

在實驗正式開始兩周前，對所有受試者進行基線測試。使用DXA雙能射線骨密度測試儀（Lunar Prodigy，GE Healthcare，丹麥邦比）對受試者體成分進行測量。使用功率車遞增運動負(fù)荷方案測定受試者的最大攝氧量（O2max），使用間接測熱法通過氣體代謝儀（AMIS Sport，Innovision Aps，Glamsbjerg，丹麥）采集氣體代謝數(shù)據(jù)，實驗前使用16.0%O2和4.0%CO2的高精度兩組分氣體混合物進行校準(zhǔn)，并使用3 L空氣注射器在低、中、高流速下對流量計（Hans Rudolph，Kansas美國密蘇里州市）進行校準(zhǔn)。隨后依據(jù)O2max測試的結(jié)果，確定受試者在測試周進行正式實驗的運動強度，為75%O2max功率自行車強度（Hvid et al.，2013；Loon et al.，2004）。

正式實驗包括3次耐力力竭測試，每2次測試需間隔3天，間隔期間進行不同的短期飲食干預(yù)。受試者在實驗室完成75%O2max恒定強度的功率自行車力竭測試。恒定負(fù)荷運動期間，當(dāng)受試者的運動強度在5 min內(nèi)連續(xù)兩次低于既定強度（75%O2max強度）的90%，或者未能在30 s內(nèi)恢復(fù)到既定運動強度時，則認(rèn)為受試者達(dá)到力竭無法繼續(xù)運動，即刻停止實驗并進行肌肉活檢。

在每次耐力力竭測試開始前，實驗人員需在每位受試者下肢的股外側(cè)肌部位采集肌肉活檢樣本，隨后開始運動，運動中每隔60 min在相同的部位取肌肉活檢，直至力竭，力竭后即刻再取一次肌肉活檢。由于3種不同飲食干預(yù)下的測試平均力竭時間并不一致，因此，3次測試（依次為混合飲食干預(yù)、高脂肪＋高蛋白質(zhì)飲食干預(yù)和高碳水化合物飲食干預(yù)）分別采集3條、2條、4條肌肉纖維，每個受試者共取9個肌肉活檢位點。

1.3 飲食干預(yù)方案

為了探究不同的短期飲食干預(yù)是否會影響骨骼肌線粒體含量，本研究采用了由Bergstr?m等（1967）設(shè)計的測試方案，該方案被認(rèn)為是經(jīng)典的飲食和耐力運動干預(yù)方案，所有受試者在完成3次不同的短期飲食干預(yù)（3天）后進行耐力力竭測試（圖1）。在實驗周開始前，所有受試者可進行自選混合飲食（self-chosen mix-diet），在第一個測試日前一天（周一）受試者進行為期一天的給定混合飲食干預(yù)（1 400 kcal碳水化合物＋850 kcal蛋白質(zhì)＋550 kcal脂肪），并于周二進行耐力力竭測試。在第1次測試結(jié)束后，飲食干預(yù)方案為3天高脂肪＋高蛋白質(zhì)飲食（1 500 kcal脂肪＋1 300 kcal蛋白質(zhì)），直至第2測試日（周五）。測試結(jié)束后飲食干預(yù)方案為3天高碳水化合物飲食（2 300 kcal碳水化合物＋500 kcal蛋白質(zhì)），直至第3測試日（下周一）。上述飲食方案除自由混合飲食外，其他所有方案均由實驗人員提供所需的食材和食譜，且受試者須嚴(yán)格按照食譜要求在家烹飪和進食。

圖1 實驗流程圖Figure 1.Experimental Protocol

1.4 肌纖維類型挑選方法

活檢的每條肌肉中提取10條肌纖維，并以肌纖維的z線寬度為肌纖維類型的鑒別指標(biāo)。為了定義兩種主要的肌纖維類型（Ⅰ型肌纖維和Ⅱ型肌纖維），只挑選出明顯的Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維各3條，為了對比兩種類型肌纖維的線粒體含量的明顯差異，剔除了Ⅱa型肌纖維的線粒體含量干擾因素，研究人員在10條肌纖維中挑選z線寬度最粗的3條肌纖維并定義為Ⅰ型肌纖維，相反的z線寬度最細(xì)的3條被定義為Ⅱ型肌纖維（Nielsen et al.，2010）。由于在測試過程中，有兩名受試者分別只接受了8次肌肉活檢，實驗人員依據(jù)上述方法共提取出582條肌纖維用以之后的電鏡切片材料。

1.5 電鏡切片制作

將肌肉活檢取出的肌肉樣本用2.5%戊二醛在0.1 M、pH 7.3的二甲胂酸鈉緩沖液中固定24 h，隨后繼續(xù)在0.1 M、pH 7.3的二甲胂酸鈉緩沖液中沖洗4次。沖洗后，將纖維樣本用1%四氧化鋨和1.5%亞鐵氰化鉀在4℃、0.1 M二甲胂酸鈉緩沖液中再固定90 min，之后繼續(xù)在4℃、0.1 M二甲胂酸鈉緩沖液中沖洗2次。之后通過一系列分級的4℃～20℃酒精脫水，和20℃氧化丙烯和環(huán)氧樹脂分級混合物的浸潤后，包埋在100%、30℃環(huán)氧樹脂下。上述工序處理之后，使用切片機（Ultracut UCT超薄切片機，萊卡微觀系統(tǒng)，德國）將肌纖維樣本切成3個深度（相隔150 μm）的60 nm超薄切片，并與乙酸鈾酰和檸檬酸鉛對比。最后在預(yù)先校準(zhǔn)過的CM100透射電子顯微鏡（飛利浦，荷蘭）和Olympus Veleta鏡頭（Olympus圖像軟件，德國）下檢查切片并拍攝照片。將制備好的切片放大13 500倍，并以隨機系統(tǒng)化的原則分別拍攝12張IMF區(qū)域的圖片和12張SS區(qū)域的圖片（圖2）。

圖2 肌纖維電鏡切片示意圖Figure 2.The Schematic Diagram of Fiber Sections with TSM

1.6 體視學(xué)方法

在形態(tài)學(xué)和線粒體含量的檢測階段為雙盲操作。2名研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)的體視學(xué)方法盲審計算亞細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體體積密度（圖3）。2名研究人員對不同組別下電鏡切片的分析工作量是相同的。使用點計數(shù)法（Gundersen et al.，1988）測量所有線粒體的體積密度（volume density，VV），公式為VV=AA，AA是通過點計數(shù)法測量出的線粒體面積分?jǐn)?shù)，點計數(shù)網(wǎng)格尺寸為60 nm×60 nm。由于線粒體所在區(qū)域不同，IMF線粒體含量表達(dá)為相應(yīng)肌原纖維的體積分?jǐn)?shù)的形式（單位μ3·μ-3），SS線粒體含量表達(dá)為線粒體體積除以肌纖維表面積的形式（單位μ3·μ-2）；總線粒體的體積密度根據(jù)上述兩種類型線粒體含量重新計算得出，遵循公式總線粒體（μm3·μm-3）= IMF線粒體（μm3·μm-3）＋ SS線粒體（μm3·μm-2）/20，公式中 SS線粒體含量做次分?jǐn)?shù)運算得出相應(yīng)的體積密度數(shù)值，根據(jù)前人研究，理想假設(shè)肌纖維是半徑為40 μm的圓柱體（Nielsen et al.，2010）。

圖3 體視學(xué)方法標(biāo)記線粒體示意圖Figure 3.The Schematic Diagram of Counting Mitochondria by Using Stereological Method

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 27.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)分析，所有數(shù)據(jù)通過了正態(tài)分布和方差齊性檢驗，采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式呈現(xiàn)。線粒體含量與z線寬度的相關(guān)關(guān)系采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)的方法處理，皮爾遜相關(guān)系數(shù)R取值-1到＋1，絕對值越大表示相關(guān)程度越大。使用單因素方差分析的方法測試3種不同短期飲食干預(yù)下耐力力竭測試的運動表現(xiàn)的差異性。使用混合效應(yīng)模型分析交互作用和主效應(yīng)來比較肌纖維線粒體含量在不同類型肌纖維和不同短期飲食干預(yù)下的差異，其中肌纖維類型和飲食干預(yù)類型為固定因素，受試者基礎(chǔ)信息作為隨機因素。首先確定兩個固定變量的交互作用，判定兩者是否存在互相之間的影響。若兩變量存在交互作用，則通過簡單效應(yīng)檢驗數(shù)據(jù)結(jié)果；如無交互作用，則直接檢驗主效應(yīng)結(jié)果。P＜0.05被認(rèn)為有顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1 不同飲食干預(yù)下耐力測試力竭時間的差異

根據(jù)表1可知，3種短期飲食干預(yù)下耐力測試力竭時間有顯著性差異，高碳水化合物飲食組的力竭時間相比其他兩組顯著更長（P＜0.001）。

表1 3種飲食干預(yù)下耐力測試力竭時間Table 1 Exhaustion Time of Endurance Tests under 3 Different Diets

2.2 亞細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體和z線寬度的相關(guān)性研究

根據(jù)表2可知，IMF、SS和總線粒體含量都和其對應(yīng)的z線寬度具有顯著中等正相關(guān)性（P＜0.001，RTotal=0.44，RIMF=0.42，RSS=0.37，圖 4）。

圖4 線粒體含量和z線寬度的皮爾遜相關(guān)性分析散點圖Figure 4.The Pearson’s Correlation Results between the Mitochondrial Contents and z-line Width

表2 不同類型特定亞細(xì)胞定位的線粒體含量和其z線寬度的相關(guān)性Table 2 The Correlation between the Subcellular Localization Specific Mitochondrial Contents and z-line Width

2.3 不同肌纖維類型和飲食干預(yù)下線粒體含量的差異

結(jié)果顯示，不同類型肌纖維所含線粒體含量有明顯差異，Ⅰ型肌纖維的總線粒體IMF和SS線粒體含量均非常顯著地高于Ⅱ型肌纖維（P＜0.001，圖5）。相較于對應(yīng)的Ⅱ型肌纖維，Ⅰ型肌纖維的平均總線粒體含量高47%；平均IMF線粒體含量，Ⅰ型肌纖維比Ⅱ型肌纖維高41%；平均SS線粒體含量，Ⅰ型肌纖維比Ⅱ型肌纖維高67%。此外，對肌纖維類型和飲食干預(yù)這兩個組間變量來說，不存在顯著性交互作用（P＞0.05），故可以直接比較主效應(yīng)。無論哪種類型的線粒體（總線粒體、IMF線粒體、SS線粒體），Ⅰ型肌纖維的線粒體含量都非常顯著地多于Ⅱ型肌纖維（P＜0.001）。而且，任何一種短期飲食干預(yù)之間都不存在線粒體含量的顯著性差異（P＞0.05）。由表3可知，在3種不同的飲食干預(yù)下，不同肌纖維類型間特定區(qū)域化線粒體含量的比較也有明顯差異，Ⅰ型肌纖維IMF線粒體含量和體積占比顯著高于Ⅱ型肌纖維（P＜0.001），Ⅰ型肌纖維SS線粒體含量和體積占比顯著高于Ⅱ型肌纖維（P＜0.001）；各飲食干預(yù)組之間的線粒體含量及肌纖維體積占比無明顯差異（P＞0.05）。

表3 3種短期飲食干預(yù)下Ⅰ型、Ⅱ型肌纖維中亞細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體含量均值Table 3 Subcellular Localization Specific Mitochondrial Contents（Mean±SD）in Type Ⅰ and Ⅱ Muscle Fibers under Different Diet Intervention

圖5 不同肌纖維類型和3種飲食干預(yù)的線粒體含量差異柱狀圖Figure 5.The Mitochondrial Contents in Three Different Diet Interventions

3 分析與討論

3.1 特定區(qū)域化線粒體含量與肌纖維類型

早期研究證實，Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維的結(jié)構(gòu)和代謝特性存在明顯差異（Hoppeler et al.，2003）。體育科學(xué)界基本達(dá)成了“Ⅰ型肌纖維主導(dǎo)有氧代謝”的共識（?rtenblad et al.，2018；Schiaffino et al.，2011）。據(jù)此，線粒體含量也被證實其與肌纖維類型的高度依賴性，即相比于Ⅱ型，Ⅰ型肌纖維中的線粒體總含量更多，但不同肌纖維類型中不同區(qū)域分布下的線粒體含量特征并不清楚。已有研究結(jié)果表明，性別、身體狀況等因素不會影響普通人群的線粒體總量，普通人群的肌纖維線粒體總量均隨著耐力運動訓(xùn)練有所提升，且具有區(qū)域化特異性：相較IMF線粒體，SS線粒體含量對耐力運動適應(yīng)的敏感度更高（Devries et al.，2013；Hoppeler et al.，1985）。關(guān)于不同肌纖維類型的線粒體含量對比，Howald等（1985）的研究顯示，普通人群的總線粒體的體積密度分?jǐn)?shù)Ⅰ型肌纖維約為6%，Ⅱ型肌纖維約為4.5%，但是此實驗并沒有比較不同肌纖維類型下的區(qū)域化線粒體含量特性。本研究中，Ⅰ型肌纖維的總線粒體的體積密度分?jǐn)?shù)為8.7%，Ⅱ型的肌纖維總線粒體的體積密度分?jǐn)?shù)為5.9%，數(shù)值均高于上述研究中普通人群的相關(guān)指標(biāo)。由于本研究中受試者為耐力項目的業(yè)余愛好者，最大攝氧量水平均超過45 ml/（min·kg-1），他們的有氧能力較普通人群更好，這可能是本研究線粒體含量數(shù)值整體水平偏高的原因之一。本研究在此基礎(chǔ)上對不同肌纖維類型中特定區(qū)域化分布的線粒體含量進行了對比，結(jié)果顯示，除了Ⅰ和Ⅱ型肌纖維總線粒體含量上的明顯差異外，不同亞細(xì)胞區(qū)域定位下（IMF，SS），Ⅰ型肌纖維的平均線粒體含量全部顯著高于Ⅱ型肌纖維的平均線粒體含量。本研究結(jié)果表明，Ⅰ型肌纖維的平均總線粒體含量比與Ⅱ型高47%；Ⅰ型肌纖維的平均IMF線粒體含量比Ⅱ型肌纖維高41%；而相比于Ⅱ型肌纖維的平均SS線粒體含量，Ⅰ型肌纖維高67%。這個比例的差異顯示SS線粒體含量對Ⅰ型肌纖維的依賴度更高，該研究結(jié)果與前人研究一致（Nielsen et al.，2010），再次驗證SS線粒體對耐力訓(xùn)練的敏感性更高。

關(guān)于肌纖維類型的判定標(biāo)準(zhǔn)，所有人群不同類型肌纖維的z線寬度均呈現(xiàn)兩極分化（Prince et al.，1981），且z線寬度不易受任何外界干預(yù)或者是長期運動訓(xùn)練的影響，是肌纖維超微結(jié)構(gòu)下最不具備可塑性特征的指標(biāo)之一，因此z線寬度被認(rèn)為是直觀判斷肌纖維類型的潛在指標(biāo)。Sj?str?m等（1982）據(jù)此思路量化了不同肌纖維類型下的z線寬度，研究結(jié)果顯示，Ⅰ型肌纖維z線的平均寬度最大，為125±11 nm；平均寬度最小的則是Ⅱ型肌纖維，Ⅱb肌纖維z線寬度均值為86±8 nm。此研究團隊通過判別分析的統(tǒng)計學(xué)方法證明，僅通過z線寬度判定肌纖維類型的準(zhǔn)備率高達(dá)83%，因此得出結(jié)論，z線寬度是判定骨骼肌纖維類型的較優(yōu)指標(biāo)之一。然而，使用z線寬度作為肌纖維類型判定的方法近年來仍然沒有被廣泛使用，該方法未被廣泛使用的一個重要原因在于，沒有足夠多或者數(shù)據(jù)量足夠多的研究作為數(shù)據(jù)支撐。近年來的研究指出，不同肌纖維類型中肌球蛋白ATP酶活性會影響z線寬度和肌纖維類型的關(guān)系（Yan et al.，2010）。部分研究根據(jù)肌球蛋白重鏈?zhǔn)湛s特性差異，通過肌纖維銀染分析的方法（Sj?str?m et al.，1982；Talmadge et al.，1993）進行肌纖維類型判定，但操作復(fù)雜程度大大增加。本研究通過大數(shù)據(jù)量特定區(qū)域化線粒體含量和z線寬度的相關(guān)性分析，驗證了z線寬度作為肌纖維類型判定依據(jù)的有效性。結(jié)果顯示，肌纖維特定區(qū)域化線粒體含量和其z線寬度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這也為前人研究（Sj?str?m et al.，1982）中提到的使用z線寬度作為判定肌纖維類型的直接指標(biāo)，提供了更充足的證據(jù)支持。

3.2 短期不同飲食干預(yù)對肌纖維線粒體含量的影響

1967年，Bergstrom等（1967）的實驗結(jié)果首次證明，短期高碳水化合物飲食干預(yù)對比混合飲食或者高脂飲食，能明顯提高受試者耐力力竭測試運動表現(xiàn)，力竭時間的差異與測試前的糖原儲備有高度相關(guān)性。本研究采用相似的實驗方案，受試者在正式實驗前兩周開始適應(yīng)混合飲食的基礎(chǔ)上，先后進行為期3天的高脂肪＋高蛋白質(zhì)飲食以及高碳水化合物的飲食干預(yù)方案，并比較不同短期飲食干預(yù)下亞極量（標(biāo)準(zhǔn)75%O2max強度的運動模型）運動表現(xiàn)的差異。本研究結(jié)果表明，相比于其他兩種營養(yǎng)干預(yù)方案，3天高碳水化合物飲食干預(yù)下的亞極量運動測試力竭時間顯著更長，且高脂脂肪+高蛋白質(zhì)飲食方案下的力竭時間在3種方案中最短，此實驗方案直接印證了機體的肌糖原儲備對中高強度的運動表現(xiàn)的增益作用。此外有研究發(fā)現(xiàn)，耐力運動會引發(fā)肌纖維中肌糖原區(qū)域化的特異性表達(dá)。在耐力運動后48 h內(nèi)，人體肌纖維中均呈現(xiàn)SS肌糖原含量消耗最少，但此區(qū)域的肌糖原后續(xù)恢復(fù)較慢的特征（Marchand et al.，2007）。后續(xù)研究顯示，短期飲食干預(yù)會造成不同區(qū)域下肌糖原的特異性表達(dá)，SS肌糖原對于碳水化合物的額外補充敏感性最強。在短期的高碳水化合物補充的條件下，肌糖原總量提升，且SS的肌糖原儲量相比分布于肌原纖維區(qū)域的肌糖原含量明顯更高，并顯示出更強的有氧運動能力（Jensen et al.，2020）。與此相關(guān)聯(lián)的發(fā)現(xiàn)是區(qū)域化線粒體含量也會隨之產(chǎn)生變化，作為機體向骨骼肌提供ATP的代謝通路中非常關(guān)鍵的轉(zhuǎn)運蛋白，葡萄糖轉(zhuǎn)運體4（glucose transporter type 4，GLUT-4）在人體進行中高強度耐力運動時顯著增加，且在SS區(qū)域表達(dá)更明顯（Lauritzen et al.，2008）。而GLUT-4也會通過同一條代謝通路調(diào)節(jié)線粒體的特定表達(dá)，這種長期的運動訓(xùn)練適應(yīng)會導(dǎo)致肌纖維中線粒體總量的增加（Holloszy，2011；Chomentowski et al.，2011）。但是上述提到的肌糖原特異性與耐力運動表現(xiàn)的緊密聯(lián)系是否會引起不同區(qū)域分布的線粒體發(fā)生特定的變化，則鮮見報道。本研究據(jù)此思路，針對不同糖原儲備的短期飲食干預(yù)下的區(qū)域化線粒體含量進行比較。

相比于其他兩種營養(yǎng)干預(yù)方案，3天高碳水化合物飲食干預(yù)下的亞極量運動測試力竭時間顯著更長，且高脂肪+高蛋白質(zhì)方案下的力竭時間最短，此實驗方案直接印證了機體的肌糖原儲備對中高強度的運動表現(xiàn)的增益作用。本實驗室的前期研究（Jensen et al.，2020）使用相同的運動模型證明，糖原的機體儲備以及長時間亞極量運動中的糖原消耗均具有亞細(xì)胞區(qū)域化的特異性：在3天的不同飲食干預(yù)下，高糖膳食組的Ⅰ型肌纖維IMF肌糖原儲備顯著高于高脂低糖組或者混合飲食組，SS肌糖原含量則在3組之間無顯著性差異。而高糖膳食組Ⅱ型肌纖維的IMF肌糖原含量僅顯著高于高脂低糖組，其他各個組別之間則無顯著性差異。然而實驗并未進一步探究“糖原池”的結(jié)構(gòu)特異性是否會引起相應(yīng)的特定區(qū)域分布的線粒體含量的適應(yīng)。本研究結(jié)果顯示，不同能源底物配比（高碳水化合物飲食或高脂肪+高蛋白質(zhì)飲食）的短期飲食干預(yù)下，骨骼肌細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體含量無明顯差異；3次不同的飲食干預(yù)下，人體肌纖維中均維持了相同的線粒體含量比例，且在Ⅰ、Ⅱ型肌纖維中均呈現(xiàn)IMF線粒體體積占比更多的情況。結(jié)果表明，短期飲食干預(yù)對亞極量耐力性力竭實驗運動表現(xiàn)的顯著影響與線粒體含量的區(qū)域化分布無關(guān)。大量研究證明，長期的耐力訓(xùn)練適應(yīng)會增加人體肌纖維的區(qū)域化線粒體含量，且SS區(qū)域線粒體含量的增加更加明顯（Bizeau et al.，1998；Nielsen et al.，2010）。因此，本研究并未發(fā)現(xiàn)線粒體含量顯著變化的原因可能是區(qū)域化線粒體含量的適應(yīng)性改變與長期的運動訓(xùn)練關(guān)系更大，而短期的高碳水化合物飲食干預(yù)引發(fā)的運動表現(xiàn)差異并非通過影響線粒體含量的區(qū)域化分布而實現(xiàn)。另一方面，本研究飲食干預(yù)時間較短，且目前鮮有關(guān)于長期高碳水化合物飲食干預(yù)對特定區(qū)域化線粒體含量的直接影響的實驗。因此，關(guān)于特定區(qū)域分布的糖原和線粒體之間的特定通路對中高強度耐力項目的運動訓(xùn)練指導(dǎo)意義，需要進一步的研究探討和證實。

4 結(jié)論

Ⅰ型肌纖維中線粒體總量多于Ⅱ型肌纖維，且在肌細(xì)胞微觀特性視角下，亞細(xì)胞不同區(qū)域下分布的線粒體（IMF和SS線粒體），均呈現(xiàn)Ⅰ型肌纖維中的分布含量多于Ⅱ型肌纖維的狀態(tài)；不同肌纖維的總線粒體含量為z線寬度作為區(qū)分快慢肌的判斷方法提供了更直接的數(shù)據(jù)支撐；不同糖原儲備的短期飲食干預(yù)下長時間亞極量運動至力竭時間有顯著性差異，但是該運動表現(xiàn)的差異與亞細(xì)胞特定區(qū)域化線粒體含量無關(guān)。