运动心脏内分泌功能可复性的研究
作者：常 芸1 孙 迎2 陈小同3 郭 军1
单位：常芸 郭军 (国家体育总局体育科学研究所 北京 100061)；孙迎 (中国医学科学院) 陈小同 (北京医科大学)
关键词：运动心脏；停止训练；心钠素；降钙素基因相关肽；可复性
中国运动医学杂志990101 提要 为了进一步探讨运动心脏的可复性及其与病理心脏的本质差异，通过动物实验模拟运动心脏，观察了停止运动训练8周后心脏重量的变化，并对心肌组织与血浆中心钠素和降钙素基因相关肽含量进行了放射免疫测定。结果显示，经过12周耐力训练后，心脏重量指数显著增高51%；心房肌组织与血浆中心钠素含量分别显著增高49%和79%；心房肌组织与血浆中降钙素基因相关肽含量分别显著增高36%和19%。停止训练8周后，心脏重量指数较训练时显著降低24%，心脏绝对重量和心脏重量指数与其对照组无显著差异；心房肌组织与血浆中心钠素含量分别较训练时显著降低22%和33%，基本恢复到正常对照水平；心房、心室肌组织与血浆降钙素基因相关肽含量分别较训练时降低17%、8%和3%，也恢复到正常对照水平。研究结果表明，运动心脏确有心肌肥大，同时，运动心肌组织，尤其心房组织中心钠素和降钙素基因相关肽的产生与分泌水平增高，对运动性心肌肥大的发生、心肌收缩性的增强及冠脉循环的改善起重要调节作用。停训后运动心肌细胞心钠素和降钙素基因相关肽的改变不仅表明运动心脏内分泌功能改变具有可复性，而且，进一步证实运动心脏与病理心脏有着本质的差别。
, 百拇医药
The Reversibility of Cardiac Endocrine Function in Deconditioned Rats
Chang Yun,Sun Ying,Chen Xiaotong,Guo Jun
National Research Institute of Sports Science,Beijing 100061
In order to investigate the reversibility of exercise induced heart remodeling and the differences with pathological heart,the changes of myocardial and plasma atrial natriuretic factor(ANF) and calcitonin gene related peptide(GCRP) were determined by radioimmunoassays.40 male SD rats were randomly divided into endurance running group,deconditioning group and their sedentary controls.The results showed that,after trainning,the heart weight to body weight ratio was significantly increased 51%;the contents of atrial and plasma ANF significantly increased 49% and 79%,respectively,as compared with their controls(p<0.05);the contents of atrial and plasma GCRP significantly increased 36% and 19%,respectively,as compared with their controls(P<0.05).After deconditioning,the heart weight to body weight ratio was significantly decreased 24% as compared with the training group(P<0.05);the contents of atrial and plasma ANF decreased 22% and 33%,respectively,as compared with the training group(P<0.05);the contents of atrial,ventricular and plasma GCRP decreased 17%,8% and 3%,respectively,as compared with the training group,and there were no significant differences with their controls.The results suggested that there was a cardiac hypertrophy after endurance training.The training adaptation of myocardial and circulatory ANF and GCRP was reversible while deconditioning,and it was the essentialdifference between exercise induced cardiac hypertrophy and patholological cardiac hypertrophy.
, 百拇医药
Key words: athletic heart,deconditioning,atrial natriuretic factor,calcitonin gene ralated peptide,reversibility.
运动心脏的形态结构与功能代谢改变的发生、发展及调节机制是近百年来运动医学界不断探索的课题。近年，心脏学研究进展表明，心脏已不仅仅是一个循环动力器官，用以完成射血功能，心脏还兼备内分泌功能，心脏自身可以通过自分泌、旁分泌、胞内分泌及周身分泌产生一系列心源性激素，也称心血管调节肽[1]。有关运动中与训练后心脏内分泌的研究已有一些报道[2—7]，研究结果表明，急性运动中血浆心钠素水平增高，增大的幅度与运动强度呈正相关。耐力训练后心钠素和血管紧张素等心血管调节肽的产生、储存及分泌水平均有不同程度的增高，而且，增高的心血管调节肽对于运动心脏结构与功能的适应性重塑起到重要的调节作用。
目前研究认为，运动心脏结构与功能的适应性重塑基本上属生理范畴。但是，一些运动员的临床表现与心电图特征又无法仅用生理性或功能性改变来解释。就病理学定义而论，判断病理性与生理性改变的标准除了所具有的临床表现外，其改变是否可逆，即是否具有可复性也是一项重要的判断指标。因此，本研究在观察和定量分析了停止运动训练后运动心脏的形态结构和细胞内钙的可复性基础上，又对停止运动训练后一些心血管调节肽的改变作了探讨，希图进一步了解运动心脏内分泌功能的可复性改变，为最终揭示运动心脏的本质提供实验依据。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 实验对象
选用Sprague—Dawley纯种雄性大鼠40只，2月龄，国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养，自由饮食，动物室内温度17～23℃，相对温度40%～55%。
1.2 实验动物模型的建立
将40只实验大鼠随机分为4组，耐力训练组，停训组及相应的对照组。对照组为正常笼内生活状态，不运动。耐力训练组和停训组用国产鼠类电动跑台进行训练，最初以跑台斜度6%，速度15m/min，每天15min，使动物熟悉跑台运动，5天后开始递增负荷，分别隔日增加速度3m/min，时间3min，到速度达28m/min，时间达60min时，再将跑台斜度调至10%，维持上述负荷(70%～80%VO2max)的训练至12周结束，耐力训练组取材测试。停训组完全停止训练8周后取材测试。
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1.3 实验方法
1.3.1 心肌中心血管调节肽含量的放免测定
训练期和停训期结束后，分别各取新鲜的心房和心室肌组织，经预冷的生理盐水冲洗，吸干，加0.5N预冷的醋酸(W/V 1∶10)，在开水浴中加热10分钟，制备组织匀浆，离心分离20分钟(1100rpm,4℃)，取上清液分别进行心钠素和降钙素基因相关肽样物质的放谢免疫测定。并依Lowrys法测定样本中蛋白含量，根据标准曲线计算每毫克心房和心室肌组织蛋白中心钠素和降钙素基因相关肽的含量(Pg/mg.pro)。特异性125I-抗心房多肽放免药盒为美国半岛实验室产品，特异性心钠素抗体效价为1∶10万单位。特异性125I-抗降钙素基因相关肽放免药盒为北京医科大学心肺内分泌国家重点实验室产品。
1.3.2 血浆中心血管调节肽含量的放免测定
, 百拇医药
训练期和停训期结束后，分别各取颈动脉血2ml，加EDTA(1mg/ml)抗凝，分离血浆(5000rpm,4℃,5min)。各取血浆3ml 0.1%三氟乙酸，混匀，离心沉淀蛋白，取上清，进行心钠素和降钙素基因相关肽样物质的放谢免疫测定。根据标准曲线计算每毫升血浆中心钠素和降钙素基因相关肽的含量(Pg/ml)。特异性125I-抗心房多肽放免药盒为美国半岛实验室产品，特异性心钠素抗体效价为1∶10万单位。特异性125I-抗降钙素基因相关肽放免药盒为解放军总医院产品。
1.4 统计学处理
所有数据均经Singma plot软件进行统计学处理，结果用平均数±标准差表示，组间比较作student-t检验，显著性水平为p<0.05。
2 结果
2.1 心脏重量
, 百拇医药
研究结果显示，经过12周耐力训练后心脏重量和心脏重指数分别增高8%和51%，其中，心脏重量指数的增高有显著性统计学意义，说明耐力训练已产生心脏肥大。
完全停止训练8周后再测心脏重量，发现停训后心脏绝对重量和心脏重量指数与其对照组无显著差异，其中，心脏重量指数较训练时显著降低24%(P<0.05)(表1)，说明完全停止训练8周后心脏重量基本恢复到正常对照水平。
表1 耐力训练与停训后心脏重量的改变
Table 1 The changes of heart weight in endurance conditioned and deconditioned rats 分组
groups
心脏重量(g)
, 百拇医药
heart weight(g)
变化率
change
心脏重量指数
heart weight/body weight
变化率
change
对照组
control
1.7339±0.2921
0.0033±0.0006
训练组
, 百拇医药
training
1.8882±0.4551
+8%
0.0050±0.0010
+51%**
对照组
control
1.7885±0.3023
0.0034±0.0012
停训组
deconditioning
1.8277±0.4697
, 百拇医药
+2%
0.0038±0.0015
+11%
变化率
change
+5%
-24%*
**P<0.01 *P<0.05
2.2 心房室肌与血浆中心钠素的改变
研究结果显示，耐力训练后心房、心室及血浆中心钠素含量分别增高49%、0.1%和79%，仅心房和血浆中心钠素的改变有显著性统计学意义(P<0.01)。
, 百拇医药
完全停训8周后心房、心室及血浆中心钠素含量分别较训练时降低22%、1%和33%，均恢复到正常对照水平，其中，停训后心房及血浆中心钠素含量的改变有显著性统计学意义(表2～4)。表2 耐力训练及停训后心房肌组织中心钠素含量
Table 2 The contents of atrial ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
心房ANF
atrial ANF
变化率
change
, http://www.100md.com
对照组
controls
288.688±65.032
训练组
training group
430.407±68.051
+49%**
停训组
deconditioning group
335.252±102.225
+16%
, http://www.100md.com 变化率
change
-22%*
表3 耐力训练及停训后心室肌组织中心钠素含量
Table 3 The contents of ventricular ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
心室ANF
ventricular ANF
变化率
, 百拇医药
change
对照组
controls
1.062±0.145
训练组
training group
1.063±0.0967
+0.1%
停训组
deconditioning group
1.056±0.124
-1%
, 百拇医药
变化率
change
-1%
表4 耐力训练及停训后血浆中心钠素含量
Table 4 The contents of plasma ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
血浆ANF
plasma ANF
变化率
change
, 百拇医药
对照组
controls
178.26±43.5
训练组
training group
320.10±85.56
+79%**
停训组
deconditioning group
214.80±57.52
+20%
变化率
, 百拇医药
change
-33%*
2.3 心房室肌与血浆中降钙素基因相关肽的改变
研究结果显示，耐力训练后心房、心室及血浆中降钙素基因相关肽含量分别较对照组增高36%、20%和19%，仅心房和血浆中降钙素基因相关肽的改变有显著性统计学意义(P<0.01,P<0.05)。
完全停训8周后心房、心室及血浆中降钙素基因相关肽含量分别较训练时降低17%，8%和3%，均恢复到正常对照水平(表5～7)。表5 耐力训练及停训后心房肌组织中降钙素基因相关肽含量
Table 5 The contents of atrialGCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
, 百拇医药
groups
心房GCRP
atrial GCRP
变化率
change
对照组
controls
55.254±12.652
训练组
training group
75.604±68.051
+36%**
, http://www.100md.com
停训组
deconditioning group
62.570±15.550
+13%
变化率
change
-17%
表6 耐力训练及停训后心室肌组织中降钙素基因相关肽含量
Table 6 The contents of ventricular GCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
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groups
心室 GCRP
ventricular GCRP
变化率
change
对照组
controls
48.400±9.564
训练组
training group
58.277±16.246
+20%
, 百拇医药
停训组
deconditioning group
53.442±15.112
+10%
变化率
change
-8%
表7 耐力训练及停训后血浆中降钙素基因相关肽含量
Table 7 The contents of atrial GCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
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groups
血浆 GCRP
plasma GCRP
变化率
change
对照组
controls
85.592±15.943
训练组
training group
101.977±16.503
+19%*
, 百拇医药
停训组
deconditioning group
98.225±14.552
+14%
变化率
change
-3%
3 分析与讨论
3.1 心脏重量的改变
心脏重量是反映心脏肥大的主要指标，由于心脏绝对重量受到体重的影响，所以一般以心脏相对重量，即心脏重量指数作为判断心脏肥大的指标。本研究发现，耐力训练后实验大鼠心脏重量和心脏重量指数分别增高，尤其心脏重量指数的增高较为显著，说明长期耐力训练后心脏确实产生肥大。完全停止训练8周后再测心脏重量，发现停训后心脏重量指数较训练时显著降低，而且心脏绝对重量和心脏重量指数均与其对照组无显著差异。说明完全停止训练8周后心脏重量基本恢复到正常对照水平，运动心脏肥大的适应性反应消失，提示运动心脏形态结构的适应性具可复性，也证实运动性心肌肥大改变属可逆性改变，区别于病理性心肌肥大的进行性、不可逆性的发生、发展及预后。
, 百拇医药
3.2 心钠素的产生与分泌水平的改变
前人研究发现[8，9]，心脏具有内分泌功能，可分泌和产生多种神经-内分泌激素。在1984年，美国、日本、加拿大的科学家几乎同时从心房组织中分离提取出心房利钠因子，简称心钠素(ANF)，并证实心房特殊分泌颗粒是心钠素在心肌细胞中的储存形式。目前研究表明，心钠素是心肌细胞产生与分泌的一种循环激素，具有强大的利钠、利尿、舒张血管、抑制肾素—血管紧张素系统的作用。其基本结构为28个氨基酸组成的多肽。目前已成功地克隆出心钠素的cDNA，并建立心钠素DNA文库。心钠素在心肌组织中分布是不均匀的，右心房含量最高，其次为左心房，右心室，左心室，室间隔含量最低。血浆中心钠素主要来自心房，在每个心房肌细胞中约有400个含有心钠素的心房特殊分泌颗粒。心钠素与一般肽类激素一样，在内质网中合成，通过高尔基复合体加工分泌，通过胞裂外排入血。我们以前的研究已证实[10]，心房特殊分泌颗粒作为运动心脏内分泌功能产生的功能结构基础，在运动心脏内分泌激素的产生与分泌上发挥重要作用。而停训后心房特殊分泌颗粒体密度和数密度的减退，首先将影响到运动心脏内分泌激素的自分泌，旁分泌，胞内分泌及周身分泌功能。
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本研究结果显示，耐力训练后，心脏组织及血浆中心钠素水平增高，对于运动心脏结构与功能的重塑起到自身调节和周身调节作用，对于调节运动中心血管系统功能状态和内稳态的维持具有重要意义。完全停训8周后心房与血浆中心钠素含量较训练时显著降低，基本恢复到正常对照水平。说明长期停训后心肌中心钠素的产生，分泌及释放水平下降。这样，不仅影响心钠素对机体血液动力学功能的调节，缓冲运动中的血压变化；对电解质平衡的调节，维持内环境的稳态；而且，影响运动心脏自身收缩性与泵功能的调节，冠状血管的紧张性，心肌的营养及心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生与发展。最终影响到机体的有氧耐力和运动能力。同时，长期停训后心肌中心钠素的产生，分泌及释放水平下降也说明运动心脏的内分泌功能的改变与停训后运动心脏形态结构的改变一致，具有可复性，进一步证实运动心脏属生理性、调节性重塑，区别于病理性心脏重塑。
3.3 降钙素基因相关肽的产生与分泌水平的变化
降钙素基因相关肽(CGRP)是近年发现的又一种心血管调节肽，由37个氨基酸组成，对于心血管系统的功能代谢及生长发育具有重要调节作用。研究发现，降钙素基因相关肽广泛分布于心血管系统。在心脏主要存在于心房、心室、室间隔、窦房结、房室结、乳头肌和冠状动脉壁的神经纤维内，心脏局部副交感神经节、心内膜及心外膜上也有降钙素基因相关肽的存在。在心脏，含有降钙素基因相关肽的神经纤维一般沿心肌纤维或冠状动脉平行走向，亦有交织成网，构成神经丛。心内降钙素基因相关肽的分布是不均匀的，心房高于心室，左心高于右心，心外膜高于心内膜。在心血管中存在降钙素基因相关肽的特异受体，以心房中降钙素基因相关肽特异受体的密度最高[1]。
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本研究结果表明，耐力训练后心脏中降钙素基因相关肽的产生与分泌增加，尤其心房和血浆中降钙素基因相关肽的增高更为明显。降钙素基因相关肽的产生和分泌水平的增高对于运动心脏冠状循环的改善，心肌收缩性的增强，心输出量的增加以及对心肌缺氧的保护诸方面均起到重要调节作用。本研究结果还发现，完全停止训练8周后心房，心室及血浆中降钙素基因相关肽含量出现不同程度的下降，基本复原到正常对照水平。说明运动心脏中降钙素基因相关肽的变化并非永久性改变，属调节性、可逆性变化。停训一段时间后心脏中降钙素基因相关肽的适应性改变的消退，降钙素基因相关肽产生，分泌及释放水平的下降，不仅影响降钙素基因相关肽对运动心脏收缩性与泵功能的调节，而且影响心脏冠状血管的紧张性，心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生及其对心肌缺氧的保护等调节作用。长期停训后心肌中降钙素基因相关肽的产生，分泌及释放水平的消退也说明运动心脏的内分泌功能与停训后运动心脏形态的改变一致，亦具可复性。
3.4 运动心脏与病理心脏的本质区别
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从运动心脏和病理心脏的形态结构基础及神经-内分泌调节来看[11—12]，运动心脏肥大的程度与其交感神经支配相适应；运动心肌纤维的增长与其相应的毛细血管的增长相适应；运动心肌细胞和亚细胞结构的重塑与其氧化代谢功能相适应；运动心肌收缩蛋白异型的重塑与其收缩过程相适应；运动心脏自身的神经-内分泌激素的产生、分泌与释放与其结构和功能的发生与发展相宜。这样，运动心脏的结构与功能的适应性重塑使其具备良好的功能储备，能胜任运动时功能代谢的需求。而病理心脏的形态结构重塑与其功能代谢不相匹配，病理心脏肥大往往呈进行性增大；交感神经的增长落后于心脏肥大的增长；毛细血管的增长落后于心肌纤维的增长；心肌细胞和亚细胞结构的重塑落后于其氧化代谢的需求；心肌收缩蛋白异型的重塑落后于心肌收缩过程的需求；运动心脏自身的神经-内分泌激素的产生、分泌与释放与其结构和功能的发生与发展相左。因而，病理心脏的发展与转归是进行性的，不可逆的。而运动心脏具有可复性，一旦停止运动训练运动性心脏肥大及其机能改变可以消退与恢复，表明了运动心脏生理性，调节性重塑的本质。这正是运动心脏与病理心脏区别之关键所在。
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4 小结
4.1 长期完全停止训练后运动心脏结构及其产生的心血管调节肽的适应性改变消退，基本复原到正常水平。主要表现在(1)心脏重量下降，基本恢复到正常对照水平，运动心脏肥大的适应性反应消失。(2)心钠素的产生，分泌及释放水平下降。(3)降钙素基因相关肽的产生，分泌及释放水平下降。
4.2 长期停止训练后运动心脏产生的心血管调节肽的适应性改变消失，复原到训练前水平，提示运动心脏的内分泌功能的适应性重塑并非永久性改变，是可逆的，具有可复性，进一步证实了运动心脏生理性，调节性重塑的本质，区别于病理心脏的进行性，不可复性重塑。
4.3 长期停止训练后运动心脏内分泌功能适应性的退化不仅影响心钠素和降钙素基因相关肽的产生、分泌及其对运动心脏收缩性与泵功能的调节，而且影响心脏冠状血管的紧张性，心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生及其对心肌缺氧的保护调节作用。最终影响到运动心脏的的收缩性和泵功能，造成心搏量的下降，继而影响有氧耐力和运动能力。因此，在运动实践中应注意长期停止训练可使运动心脏结构与功能适应性退化的问题，合理安排由于伤病停止训练后的功能恢复训练。
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5 参考文献
[1]汤健等.循环系统的内分泌功能.北京医科大学出版社.1989年，第1版.
[2]Frend BJ,et al.Hormonal and vascular fluid responses to maximal exeicise in trained and untrained males.J Appl Physiol,1987,63:669.
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, http://www.100md.com
[5]常芸等.运动性心肌肥大的调节因素.中国运动医学杂志.1995，14(1)：21-26.
[6]常芸等.不同类型运动心脏的内分泌改变特征.中国运动医学杂志.1996，15(3)：162-169.
[7]常芸等.运动心脏的自身调节因素.体育科学.1998，18(1)：67-72.
[8]Cheau C,et al.Localization of ANF immunoreaction in heart of various species.J Histochem Cytochem.1985;33:541.
[9]汤健.心脏内分泌的一种循环激素——心钠素.北京医科大学出版社.1990，第1版.
[10]常芸.运动心脏的实验研究.人民体育出版社.1998，第1版.
[11]常芸等.运动性与病理性心肌肥大.中国运动医学杂志.1989，8(1)：32.
[12]RoZich JD,et al.Load effects of gene effect during cardia hypertrophy.J Mol Cell Cardiol 1995,27:48.
(1998.10.28收稿), 百拇医药
单位：常芸 郭军 (国家体育总局体育科学研究所 北京 100061)；孙迎 (中国医学科学院) 陈小同 (北京医科大学)
关键词：运动心脏；停止训练；心钠素；降钙素基因相关肽；可复性
中国运动医学杂志990101 提要 为了进一步探讨运动心脏的可复性及其与病理心脏的本质差异，通过动物实验模拟运动心脏，观察了停止运动训练8周后心脏重量的变化，并对心肌组织与血浆中心钠素和降钙素基因相关肽含量进行了放射免疫测定。结果显示，经过12周耐力训练后，心脏重量指数显著增高51%；心房肌组织与血浆中心钠素含量分别显著增高49%和79%；心房肌组织与血浆中降钙素基因相关肽含量分别显著增高36%和19%。停止训练8周后，心脏重量指数较训练时显著降低24%，心脏绝对重量和心脏重量指数与其对照组无显著差异；心房肌组织与血浆中心钠素含量分别较训练时显著降低22%和33%，基本恢复到正常对照水平；心房、心室肌组织与血浆降钙素基因相关肽含量分别较训练时降低17%、8%和3%，也恢复到正常对照水平。研究结果表明，运动心脏确有心肌肥大，同时，运动心肌组织，尤其心房组织中心钠素和降钙素基因相关肽的产生与分泌水平增高，对运动性心肌肥大的发生、心肌收缩性的增强及冠脉循环的改善起重要调节作用。停训后运动心肌细胞心钠素和降钙素基因相关肽的改变不仅表明运动心脏内分泌功能改变具有可复性，而且，进一步证实运动心脏与病理心脏有着本质的差别。
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The Reversibility of Cardiac Endocrine Function in Deconditioned Rats
Chang Yun,Sun Ying,Chen Xiaotong,Guo Jun
National Research Institute of Sports Science,Beijing 100061
In order to investigate the reversibility of exercise induced heart remodeling and the differences with pathological heart,the changes of myocardial and plasma atrial natriuretic factor(ANF) and calcitonin gene related peptide(GCRP) were determined by radioimmunoassays.40 male SD rats were randomly divided into endurance running group,deconditioning group and their sedentary controls.The results showed that,after trainning,the heart weight to body weight ratio was significantly increased 51%;the contents of atrial and plasma ANF significantly increased 49% and 79%,respectively,as compared with their controls(p<0.05);the contents of atrial and plasma GCRP significantly increased 36% and 19%,respectively,as compared with their controls(P<0.05).After deconditioning,the heart weight to body weight ratio was significantly decreased 24% as compared with the training group(P<0.05);the contents of atrial and plasma ANF decreased 22% and 33%,respectively,as compared with the training group(P<0.05);the contents of atrial,ventricular and plasma GCRP decreased 17%,8% and 3%,respectively,as compared with the training group,and there were no significant differences with their controls.The results suggested that there was a cardiac hypertrophy after endurance training.The training adaptation of myocardial and circulatory ANF and GCRP was reversible while deconditioning,and it was the essentialdifference between exercise induced cardiac hypertrophy and patholological cardiac hypertrophy.
, 百拇医药
Key words: athletic heart,deconditioning,atrial natriuretic factor,calcitonin gene ralated peptide,reversibility.
运动心脏的形态结构与功能代谢改变的发生、发展及调节机制是近百年来运动医学界不断探索的课题。近年，心脏学研究进展表明，心脏已不仅仅是一个循环动力器官，用以完成射血功能，心脏还兼备内分泌功能，心脏自身可以通过自分泌、旁分泌、胞内分泌及周身分泌产生一系列心源性激素，也称心血管调节肽[1]。有关运动中与训练后心脏内分泌的研究已有一些报道[2—7]，研究结果表明，急性运动中血浆心钠素水平增高，增大的幅度与运动强度呈正相关。耐力训练后心钠素和血管紧张素等心血管调节肽的产生、储存及分泌水平均有不同程度的增高，而且，增高的心血管调节肽对于运动心脏结构与功能的适应性重塑起到重要的调节作用。
目前研究认为，运动心脏结构与功能的适应性重塑基本上属生理范畴。但是，一些运动员的临床表现与心电图特征又无法仅用生理性或功能性改变来解释。就病理学定义而论，判断病理性与生理性改变的标准除了所具有的临床表现外，其改变是否可逆，即是否具有可复性也是一项重要的判断指标。因此，本研究在观察和定量分析了停止运动训练后运动心脏的形态结构和细胞内钙的可复性基础上，又对停止运动训练后一些心血管调节肽的改变作了探讨，希图进一步了解运动心脏内分泌功能的可复性改变，为最终揭示运动心脏的本质提供实验依据。
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1 材料与方法
1.1 实验对象
选用Sprague—Dawley纯种雄性大鼠40只，2月龄，国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养，自由饮食，动物室内温度17～23℃，相对温度40%～55%。
1.2 实验动物模型的建立
将40只实验大鼠随机分为4组，耐力训练组，停训组及相应的对照组。对照组为正常笼内生活状态，不运动。耐力训练组和停训组用国产鼠类电动跑台进行训练，最初以跑台斜度6%，速度15m/min，每天15min，使动物熟悉跑台运动，5天后开始递增负荷，分别隔日增加速度3m/min，时间3min，到速度达28m/min，时间达60min时，再将跑台斜度调至10%，维持上述负荷(70%～80%VO2max)的训练至12周结束，耐力训练组取材测试。停训组完全停止训练8周后取材测试。
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1.3 实验方法
1.3.1 心肌中心血管调节肽含量的放免测定
训练期和停训期结束后，分别各取新鲜的心房和心室肌组织，经预冷的生理盐水冲洗，吸干，加0.5N预冷的醋酸(W/V 1∶10)，在开水浴中加热10分钟，制备组织匀浆，离心分离20分钟(1100rpm,4℃)，取上清液分别进行心钠素和降钙素基因相关肽样物质的放谢免疫测定。并依Lowrys法测定样本中蛋白含量，根据标准曲线计算每毫克心房和心室肌组织蛋白中心钠素和降钙素基因相关肽的含量(Pg/mg.pro)。特异性125I-抗心房多肽放免药盒为美国半岛实验室产品，特异性心钠素抗体效价为1∶10万单位。特异性125I-抗降钙素基因相关肽放免药盒为北京医科大学心肺内分泌国家重点实验室产品。
1.3.2 血浆中心血管调节肽含量的放免测定
, 百拇医药
训练期和停训期结束后，分别各取颈动脉血2ml，加EDTA(1mg/ml)抗凝，分离血浆(5000rpm,4℃,5min)。各取血浆3ml 0.1%三氟乙酸，混匀，离心沉淀蛋白，取上清，进行心钠素和降钙素基因相关肽样物质的放谢免疫测定。根据标准曲线计算每毫升血浆中心钠素和降钙素基因相关肽的含量(Pg/ml)。特异性125I-抗心房多肽放免药盒为美国半岛实验室产品，特异性心钠素抗体效价为1∶10万单位。特异性125I-抗降钙素基因相关肽放免药盒为解放军总医院产品。
1.4 统计学处理
所有数据均经Singma plot软件进行统计学处理，结果用平均数±标准差表示，组间比较作student-t检验，显著性水平为p<0.05。
2 结果
2.1 心脏重量
, 百拇医药
研究结果显示，经过12周耐力训练后心脏重量和心脏重指数分别增高8%和51%，其中，心脏重量指数的增高有显著性统计学意义，说明耐力训练已产生心脏肥大。
完全停止训练8周后再测心脏重量，发现停训后心脏绝对重量和心脏重量指数与其对照组无显著差异，其中，心脏重量指数较训练时显著降低24%(P<0.05)(表1)，说明完全停止训练8周后心脏重量基本恢复到正常对照水平。
表1 耐力训练与停训后心脏重量的改变
Table 1 The changes of heart weight in endurance conditioned and deconditioned rats 分组
groups
心脏重量(g)
, 百拇医药
heart weight(g)
变化率
change
心脏重量指数
heart weight/body weight
变化率
change
对照组
control
1.7339±0.2921
0.0033±0.0006
训练组
, 百拇医药
training
1.8882±0.4551
+8%
0.0050±0.0010
+51%**
对照组
control
1.7885±0.3023
0.0034±0.0012
停训组
deconditioning
1.8277±0.4697
, 百拇医药
+2%
0.0038±0.0015
+11%
变化率
change
+5%
-24%*
**P<0.01 *P<0.05
2.2 心房室肌与血浆中心钠素的改变
研究结果显示，耐力训练后心房、心室及血浆中心钠素含量分别增高49%、0.1%和79%，仅心房和血浆中心钠素的改变有显著性统计学意义(P<0.01)。
, 百拇医药
完全停训8周后心房、心室及血浆中心钠素含量分别较训练时降低22%、1%和33%，均恢复到正常对照水平，其中，停训后心房及血浆中心钠素含量的改变有显著性统计学意义(表2～4)。表2 耐力训练及停训后心房肌组织中心钠素含量
Table 2 The contents of atrial ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
心房ANF
atrial ANF
变化率
change
, http://www.100md.com
对照组
controls
288.688±65.032
训练组
training group
430.407±68.051
+49%**
停训组
deconditioning group
335.252±102.225
+16%
, http://www.100md.com 变化率
change
-22%*
表3 耐力训练及停训后心室肌组织中心钠素含量
Table 3 The contents of ventricular ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
心室ANF
ventricular ANF
变化率
, 百拇医药
change
对照组
controls
1.062±0.145
训练组
training group
1.063±0.0967
+0.1%
停训组
deconditioning group
1.056±0.124
-1%
, 百拇医药
变化率
change
-1%
表4 耐力训练及停训后血浆中心钠素含量
Table 4 The contents of plasma ANF in endurance trained
and deconditioned rats 分组
groups
血浆ANF
plasma ANF
变化率
change
, 百拇医药
对照组
controls
178.26±43.5
训练组
training group
320.10±85.56
+79%**
停训组
deconditioning group
214.80±57.52
+20%
变化率
, 百拇医药
change
-33%*
2.3 心房室肌与血浆中降钙素基因相关肽的改变
研究结果显示，耐力训练后心房、心室及血浆中降钙素基因相关肽含量分别较对照组增高36%、20%和19%，仅心房和血浆中降钙素基因相关肽的改变有显著性统计学意义(P<0.01,P<0.05)。
完全停训8周后心房、心室及血浆中降钙素基因相关肽含量分别较训练时降低17%，8%和3%，均恢复到正常对照水平(表5～7)。表5 耐力训练及停训后心房肌组织中降钙素基因相关肽含量
Table 5 The contents of atrialGCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
, 百拇医药
groups
心房GCRP
atrial GCRP
变化率
change
对照组
controls
55.254±12.652
训练组
training group
75.604±68.051
+36%**
, http://www.100md.com
停训组
deconditioning group
62.570±15.550
+13%
变化率
change
-17%
表6 耐力训练及停训后心室肌组织中降钙素基因相关肽含量
Table 6 The contents of ventricular GCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
, http://www.100md.com
groups
心室 GCRP
ventricular GCRP
变化率
change
对照组
controls
48.400±9.564
训练组
training group
58.277±16.246
+20%
, 百拇医药
停训组
deconditioning group
53.442±15.112
+10%
变化率
change
-8%
表7 耐力训练及停训后血浆中降钙素基因相关肽含量
Table 7 The contents of atrial GCRP in endurance trained
and deconditioned rats 分组
, http://www.100md.com
groups
血浆 GCRP
plasma GCRP
变化率
change
对照组
controls
85.592±15.943
训练组
training group
101.977±16.503
+19%*
, 百拇医药
停训组
deconditioning group
98.225±14.552
+14%
变化率
change
-3%
3 分析与讨论
3.1 心脏重量的改变
心脏重量是反映心脏肥大的主要指标，由于心脏绝对重量受到体重的影响，所以一般以心脏相对重量，即心脏重量指数作为判断心脏肥大的指标。本研究发现，耐力训练后实验大鼠心脏重量和心脏重量指数分别增高，尤其心脏重量指数的增高较为显著，说明长期耐力训练后心脏确实产生肥大。完全停止训练8周后再测心脏重量，发现停训后心脏重量指数较训练时显著降低，而且心脏绝对重量和心脏重量指数均与其对照组无显著差异。说明完全停止训练8周后心脏重量基本恢复到正常对照水平，运动心脏肥大的适应性反应消失，提示运动心脏形态结构的适应性具可复性，也证实运动性心肌肥大改变属可逆性改变，区别于病理性心肌肥大的进行性、不可逆性的发生、发展及预后。
, 百拇医药
3.2 心钠素的产生与分泌水平的改变
前人研究发现[8，9]，心脏具有内分泌功能，可分泌和产生多种神经-内分泌激素。在1984年，美国、日本、加拿大的科学家几乎同时从心房组织中分离提取出心房利钠因子，简称心钠素(ANF)，并证实心房特殊分泌颗粒是心钠素在心肌细胞中的储存形式。目前研究表明，心钠素是心肌细胞产生与分泌的一种循环激素，具有强大的利钠、利尿、舒张血管、抑制肾素—血管紧张素系统的作用。其基本结构为28个氨基酸组成的多肽。目前已成功地克隆出心钠素的cDNA，并建立心钠素DNA文库。心钠素在心肌组织中分布是不均匀的，右心房含量最高，其次为左心房，右心室，左心室，室间隔含量最低。血浆中心钠素主要来自心房，在每个心房肌细胞中约有400个含有心钠素的心房特殊分泌颗粒。心钠素与一般肽类激素一样，在内质网中合成，通过高尔基复合体加工分泌，通过胞裂外排入血。我们以前的研究已证实[10]，心房特殊分泌颗粒作为运动心脏内分泌功能产生的功能结构基础，在运动心脏内分泌激素的产生与分泌上发挥重要作用。而停训后心房特殊分泌颗粒体密度和数密度的减退，首先将影响到运动心脏内分泌激素的自分泌，旁分泌，胞内分泌及周身分泌功能。
, 百拇医药
本研究结果显示，耐力训练后，心脏组织及血浆中心钠素水平增高，对于运动心脏结构与功能的重塑起到自身调节和周身调节作用，对于调节运动中心血管系统功能状态和内稳态的维持具有重要意义。完全停训8周后心房与血浆中心钠素含量较训练时显著降低，基本恢复到正常对照水平。说明长期停训后心肌中心钠素的产生，分泌及释放水平下降。这样，不仅影响心钠素对机体血液动力学功能的调节，缓冲运动中的血压变化；对电解质平衡的调节，维持内环境的稳态；而且，影响运动心脏自身收缩性与泵功能的调节，冠状血管的紧张性，心肌的营养及心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生与发展。最终影响到机体的有氧耐力和运动能力。同时，长期停训后心肌中心钠素的产生，分泌及释放水平下降也说明运动心脏的内分泌功能的改变与停训后运动心脏形态结构的改变一致，具有可复性，进一步证实运动心脏属生理性、调节性重塑，区别于病理性心脏重塑。
3.3 降钙素基因相关肽的产生与分泌水平的变化
降钙素基因相关肽(CGRP)是近年发现的又一种心血管调节肽，由37个氨基酸组成，对于心血管系统的功能代谢及生长发育具有重要调节作用。研究发现，降钙素基因相关肽广泛分布于心血管系统。在心脏主要存在于心房、心室、室间隔、窦房结、房室结、乳头肌和冠状动脉壁的神经纤维内，心脏局部副交感神经节、心内膜及心外膜上也有降钙素基因相关肽的存在。在心脏，含有降钙素基因相关肽的神经纤维一般沿心肌纤维或冠状动脉平行走向，亦有交织成网，构成神经丛。心内降钙素基因相关肽的分布是不均匀的，心房高于心室，左心高于右心，心外膜高于心内膜。在心血管中存在降钙素基因相关肽的特异受体，以心房中降钙素基因相关肽特异受体的密度最高[1]。
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本研究结果表明，耐力训练后心脏中降钙素基因相关肽的产生与分泌增加，尤其心房和血浆中降钙素基因相关肽的增高更为明显。降钙素基因相关肽的产生和分泌水平的增高对于运动心脏冠状循环的改善，心肌收缩性的增强，心输出量的增加以及对心肌缺氧的保护诸方面均起到重要调节作用。本研究结果还发现，完全停止训练8周后心房，心室及血浆中降钙素基因相关肽含量出现不同程度的下降，基本复原到正常对照水平。说明运动心脏中降钙素基因相关肽的变化并非永久性改变，属调节性、可逆性变化。停训一段时间后心脏中降钙素基因相关肽的适应性改变的消退，降钙素基因相关肽产生，分泌及释放水平的下降，不仅影响降钙素基因相关肽对运动心脏收缩性与泵功能的调节，而且影响心脏冠状血管的紧张性，心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生及其对心肌缺氧的保护等调节作用。长期停训后心肌中降钙素基因相关肽的产生，分泌及释放水平的消退也说明运动心脏的内分泌功能与停训后运动心脏形态的改变一致，亦具可复性。
3.4 运动心脏与病理心脏的本质区别
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从运动心脏和病理心脏的形态结构基础及神经-内分泌调节来看[11—12]，运动心脏肥大的程度与其交感神经支配相适应；运动心肌纤维的增长与其相应的毛细血管的增长相适应；运动心肌细胞和亚细胞结构的重塑与其氧化代谢功能相适应；运动心肌收缩蛋白异型的重塑与其收缩过程相适应；运动心脏自身的神经-内分泌激素的产生、分泌与释放与其结构和功能的发生与发展相宜。这样，运动心脏的结构与功能的适应性重塑使其具备良好的功能储备，能胜任运动时功能代谢的需求。而病理心脏的形态结构重塑与其功能代谢不相匹配，病理心脏肥大往往呈进行性增大；交感神经的增长落后于心脏肥大的增长；毛细血管的增长落后于心肌纤维的增长；心肌细胞和亚细胞结构的重塑落后于其氧化代谢的需求；心肌收缩蛋白异型的重塑落后于心肌收缩过程的需求；运动心脏自身的神经-内分泌激素的产生、分泌与释放与其结构和功能的发生与发展相左。因而，病理心脏的发展与转归是进行性的，不可逆的。而运动心脏具有可复性，一旦停止运动训练运动性心脏肥大及其机能改变可以消退与恢复，表明了运动心脏生理性，调节性重塑的本质。这正是运动心脏与病理心脏区别之关键所在。
, 百拇医药
4 小结
4.1 长期完全停止训练后运动心脏结构及其产生的心血管调节肽的适应性改变消退，基本复原到正常水平。主要表现在(1)心脏重量下降，基本恢复到正常对照水平，运动心脏肥大的适应性反应消失。(2)心钠素的产生，分泌及释放水平下降。(3)降钙素基因相关肽的产生，分泌及释放水平下降。
4.2 长期停止训练后运动心脏产生的心血管调节肽的适应性改变消失，复原到训练前水平，提示运动心脏的内分泌功能的适应性重塑并非永久性改变，是可逆的，具有可复性，进一步证实了运动心脏生理性，调节性重塑的本质，区别于病理心脏的进行性，不可复性重塑。
4.3 长期停止训练后运动心脏内分泌功能适应性的退化不仅影响心钠素和降钙素基因相关肽的产生、分泌及其对运动心脏收缩性与泵功能的调节，而且影响心脏冠状血管的紧张性，心肌结构的生长增殖与心肌肥大的发生及其对心肌缺氧的保护调节作用。最终影响到运动心脏的的收缩性和泵功能，造成心搏量的下降，继而影响有氧耐力和运动能力。因此，在运动实践中应注意长期停止训练可使运动心脏结构与功能适应性退化的问题，合理安排由于伤病停止训练后的功能恢复训练。
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5 参考文献
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[7]常芸等.运动心脏的自身调节因素.体育科学.1998，18(1)：67-72.
[8]Cheau C,et al.Localization of ANF immunoreaction in heart of various species.J Histochem Cytochem.1985;33:541.
[9]汤健.心脏内分泌的一种循环激素——心钠素.北京医科大学出版社.1990，第1版.
[10]常芸.运动心脏的实验研究.人民体育出版社.1998，第1版.
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(1998.10.28收稿), 百拇医药