【doc】游泳训练对大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动神经元形态和数量的影响

【doc】游泳训练对大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动神经元形态和数量的影响 游泳训练对大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动 神经元形态和数量的影响 中华临床医学实践杂志2004年12月第3卷第6期ChinJCliMedPra.Dec2004,Vol?3?No?6?509? ? 临床论着? 游泳训练对大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动 神经元形态和数量的影响 白石宋高睛赵晓慧 [摘要]目的探讨运动训练对脊髓前角运动神经元形态和数量的影响.方法以健康纯种雄 性sD大鼠54只作为实验对象.大鼠体重200~26克,鼠龄2月.54只大鼠,随机分成三组,即对照组 (n=17只),一般负荷组(n=17)和过度负荷组(n=20).对照组不进行训练;一般负荷组和过度负荷 组总共训练8周,每周训练6天.训练结束后,使大鼠休息24小时.每组大鼠各选5只进行研究.结 果一般负荷组和过度负荷组脊髓前角运动神经元细胞体,细胞质,细胞核和核仁切面面积均显着性大 于对照组.结论长期的不同负荷游泳后提高了大鼠低级中枢处理运动信息的能力. [关键词]游泳训练运动神经元形态数量 [中图分类号]R322.81[文献标识]A[文章编号]1684—7458(2004)06—0509—03 TheEffectofSwimmingTrainingontheMorphologyandQuantityoftheAnteriorHornMoto rNeuron inSpinalCord.BaiShi,SongGaoqing,ZhaoXiaohui.Departmentofmotorialanatomy,eXia nofphysical College,Xian710068China. [Abstract]ObjectiveToevaluatetheeffectofsportstrainingonthemorphologyandquantityofthean— terlorhornmotorneuroninspinalcord.Methods54SDmaleratsoftwomonths.weighted200?26garedi— videdatrandominto3groups:A(n=17)contrastgroup;B(n=17)normal— loadgroup,andC(n=20) over— loadgroup.GroupBandCweretrainedfor8weeksbyusingcircularflowingwaterinaswimmingpool, and6daysperweek.After24hoursofthelasttraining,5ratsofeachgrouphavebeenchosenastheresearch. ResultsTheresultshowsthattheareaofcellbody,cytoplasm,nucleusandnucleolusoftheanteriorhorn motorneuronofthenormal—loadgroupandtheover— loadgrouparehigherthanthoseofcontrolgroup.Con? clusionsItindicatesthattrainingincreasethecapacityofthelowcentralneuronofratdealingwithmessages. [Keywords]SwimmingtrainingMotorneuronMorphologyQuantity 在体育科学领域,运动对人体产生影响的研究一直是一 个热门研究领域.学者们从解剖学,生理学和生物化学等不 同角度来进行研究,获得了一些可喜的研究成果.但研究的 器官涉及到神经系统的很少.今天,国家都投入了大量的人 力,物力来发展竞技运动,随着竞技水平的不断提高,长时间 大运动量的训练方式愈来愈受到重视.因此过大的训练量 对神经系统产生的影响就成为人们关心的一个问题.对于 大多数人来说,他们更关心的是身体的健康,人们普遍已意 识到体育在生活中的地位,且投入了大量的时间和金钱来进 行体育锻炼.适宜运动量对神经系统产生的影响又怎样呢? 本实验采用循环流动水游泳池建立了过度负荷和一般负荷 模型,拟探讨不同负荷运动对大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动 神经元形态和数量的影响,试图给从事训练的体育工作者和 参加健身锻炼的大众提供一些理论参考. 1材料与方法 象(西安交通大学医学部动物实验中心提供).大鼠体重 200?26克,鼠龄2月.啮齿类动物饲料喂养,自由进 食饮水.大鼠的生活环境温度为20?2?,湿度为60%? 10%,通风良好,照明随同自然变化.游泳水温为30? 1oC[1l2]. 1.2实验方法54只SD大鼠,随机分成三组,即对照组(n =17只),一般负荷组(n=17)和过度负荷组(n=20).对 照组不进行训练,而一般负荷组和过度负荷组进行如下1 安排的训练-]J,一般负荷组只在恒定水流速1.4m/s的强 度下训练,而过度负荷组由于增加负荷的需要,训练强度和 时间一直在变化.总共训练8周,每周训练6天.通过查阅 大量资料,考虑到实验时间,环境设施等种种因素,最 终选择了游泳训练大鼠的方式.根据预实验,再参考资料上 "大鼠协调运动消失,不能及时返回水面"这个力竭标准,取 得在水流速度1.4m/s时,大鼠的平均力竭时间为60min,在 1.1实验材料以健康纯种雄性sD大鼠54只作为实验对运动强度不变时,取其50% 即30min为开始训练量. 表1大鼠游泳训练安排表 注:为每日递增5min 作者单位:1710068西安体育学院运动解剖学教研室 2450064郑州大学体育学院 E—mail:xa_ baishi2003@yahoo.con.an 510?中华临床医学实践杂志2004年12月第3卷第6期 ChinJCliMedPra.Dec2004,Vo1.3.No.6 1.3取材与制片8周游泳训练结束后,使大鼠休息24小 时,于第2天在三组大鼠中,随机抽取各组5只作为实验对 象.选取对神经组织影响较小的乌拉坦,对大鼠做腹腔麻 醉,然后进行心脏灌注.以0.9%生理盐水快速冲洗,再以 10%福尔马林混合固定液灌注.取完整的脊髓,于腰骶膨大 处剪取约3mm厚的组织块,Bouin液固定,石蜡包埋,每个组 织块连续切片50张,切片厚约7um,Nissl法染色. 1.4神经细胞的测量与计数在每只大鼠的50张切片上, 每隔5张取一张作计算和测量,即每只大鼠最后获得10张 切片.再于每只大鼠的10张Nissl法染片上,选择染色清晰 的2张切片,对脊髓腰骶膨大处前角运动神经元中所有细胞 体与细胞核边界较清楚,并见核仁的大神经元(细胞体直径 I >25m)进行测量.在640倍光学显微镜下,以c6型网形 测徽尺测量脊髓前角运动区的胞体和胞核的切面面积,由此 计算出胞质的切面面积.再以c2型网形测微尺测出核仁 直径.并计算出核仁切面面积.用c2型测微尺来计数神经 元之前.先对脊髓前角运动神经元作以分类.神经元直径在 251.Lm以上的作为大神经元(多为d神经元),直径1O, 25n的作为中等神经元(多为神经元),而直径101xm以 下的作为小神经元(有可能属于中间带或其它的神经元), 然后计数.每只大鼠选择2张切片,计数20个面积,每组5 只大鼠共计数100个面积.在160倍光学显微镜下,计数面 积为lmm. 1.5数据处理本实验所得数据结果均用SPSS数据处理 软件处理,数据以均数加减标准差(X4-SD)来表示.各组两 两之间数据比较均采取Paired—SamplesT—Test. 2结果 2.1前角运动神经元大神经元形态指标测试结果本实验 对三组大鼠脊髓腰骶膨大处前角运动神经元中的大神经元, 即直径在25以上的神经元(基本为神经元)细胞体, 细胞质,细胞核和核仁的切面面积进行了测量.细胞体,细 胞质,细胞核和核仁的切面面积,两运动组与对照组相比均 有所增大.表现为脊髓前角运动神经元中大运动神经元细 胞体和细胞质切面面积均有显着性增大(P<0.01),一般负 荷组增加尤其显着,与过度负荷组相比有显着性差异(P< 0.01);细胞核和核仁切面面积也有显着性增大(P<0.01), 而一般负荷组虽增大程度更大,但与过度负荷组相比并无显 着性差异(P>0.05).(见表2) 表2三组大鼠大神经元细胞体,细胞质,细胞核和核仁切面面积单位:岬 说明:?表示和对照组相比有显着性意义(P<0.01),?表示与一般负荷组相比无显着性差异(P>0.05),?表示与一般 负荷组相比有显着性差异(P<0.01). 2.2前角运动神经元计数结果通过对脊髓腰骶膨大处前般负荷组有显着性减少(P<0.05),对照组和大负荷组无显 角运动神经元按其直径大小进行分类计数.大运动神经元着性差异(P>0.05).小运动神经元数量,对照组最多,过 数量,对照组,过度负荷组和一般负荷组呈递增趋势,一般负度负荷组和一般负荷组均减少,而一般负荷组减少尤甚,其 荷组大运动神经元与对照组相比呈显着性(P<0.05)增加,个数统计在三组大鼠两两之间均有显着(P<0.05)或极显 和过度负荷组相比无显着性差异(P>0.05);过度负荷组与着性差异(P<0.01). 三组大鼠进行总数统计后发现,对照 对照组相比无显着性差异(P>0.05).中等运动神经元数组,过度负荷和一般负荷组脊髓前角运动神经元总数呈递减 量,对照组最多,过度负荷组和一般负荷组呈递减趋势,而一趋势,三组两两之间有显着性差异(P<0.01).(见表3) 表3三组大鼠脊髓腰骶膨大处不同类别神经元计数计数面积为个/毫米 说明:?表示和对照组相比无显着性差异(P>0.05),?表示和对照组相比有显着性差异(P<0.05),?表示和一般负荷 组相比无显着性差异(P>0.05),"Jr表示和一般负荷组相比有显着性差异(P<0.05). 3讨论制细胞各种代谢活动的中心,调控着细胞的生命活动,而核 3.1不同负荷游泳训练对前角大运动神经元形态学影响的仁是合成rRNA和组装核糖体亚单位的场所,核糖体的功能 可能机理探讨本实验运动组细胞核,核仁显着高于(P<是合成蛋白质.因此脊髓腰骶膨大前角运动神经元运动后 0.01)对照组,而两运动组之间无显着性差异(P>0.05).胞核,核仁增大,可能是神经细胞接受和输出信息量增加诱 表现为与对照组相比,一般负荷组胞核增加到136.19%,核导的结果,与前角运动神经元蛋白合成能力增强有关_9. 仁增加到144.62%;过度负荷组细胞核增加到129.95%,核本实验对细胞体和细胞质也作了测量,运动组神经元的 仁增加到146.34.根据对脊髓前角运动神经元的了解,认切面面积均显着高于对照组,表现为与对照组相比,一般负 为此实验结果与运动时大脑皮质躯体运动区传入脊髓前角荷组细胞体切面面积增加到138.31%.细胞质切面面积增 外侧群细胞的信息量增大及外侧群运动神经元输出信息量加到138.92%;而过度负荷组细胞体切面面积增加到 的增加有关.已知管理和调控全身运动的神经冲动,是由起124.45%,细胞质切面面积增加到122.86%,两运动组之间 自大脑皮质躯体运动区的锥体细胞组成的投射纤维,经下行有显着性差异.细胞质含有许多亚微结构,如Nissl体,Golgi 传导通路传入到脊髓前角,换元后由前角外侧群运动神经元复合体,线粒体,中心体和内涵物等.细胞体是细胞代谢和 的轴突传至效应器产生多种形式的运动.由于细胞核是控信息整合的中心,而Nissl体又是最敏感的细胞器,它能大量 中华临床医学实践杂志2004年l2月第3卷第6期 ChinJCliMedPra.Dee2004,Vo1.3.No.6?511? 的合成蛋白质,用于补充神经元正常生理活动中不断消耗的 蛋白质,随着运动量的增大,神经元的物质消耗必然加大,此 时神经元处于代谢旺盛状态,细胞质中的细胞器(如Nissl 体,线粒体等)也会适应性的增多,细胞器的增多导致了细 胞体,细胞质切面面积的增大.不管是哪个指标,均表现为 一 般负荷组此指标的切面面积大于过度负荷组.过度负荷 组对机体的刺激要比一般负荷组对机体的刺激强很多,而本 应该相应增加更多的指标却反而有所下降.说明了过度的 负荷并没有引起机体脊髓良性的应激,反而导致了细胞质中 细胞器(如线粒体)的破坏U1"J,而致其切面面积减小,且从 过度负荷组在训练后期有三只大鼠因训练死亡来看,过度负 荷造成了机体运动能力和免疫能力的下降,提示我们应密切 监测运动负荷,避免因负荷过度而伤害机体. 3.2不同负荷游泳训练对前角运动神经元数量影晌的可能 机理探讨在神经元计数中,本实验得出这样的结果,对照 组神经元总数最大,过度负荷组和一般负荷组神经元总数呈 递减趋势,三组两两之间有显着性差异.两个运动组各类神 经元数目又有所不同.表现为与对照组相比,大神经元数一 般负荷组显着性(P<0.01)增加到144.18%,过度负荷组增 加到119.77%,与对照组相比无显着性差异(P>0.05),两 运动组之间无显着性差异(P>0.05);中等神经元一般负荷 组显着性(P<0.01)下降到56.90%,过度负荷组下降到 87.53%,与对照组相比无显着性差异(P>0.05),两运动组 之间有显着性差异(P<0.05);小神经元一般负荷组下降到 71.48%,过度负荷组下降到79.24%,三组两两之间有显着 性差异(P<0.05).胚胎发育过程中,神经元会发生一种主 动的细胞编程性死亡,但到降生后这种主动性死亡停止, 神经元也不再进行分裂繁殖,使个体的神经元总数稳定在降 生时水平,保证了神经元数量与靶结构需要的平衡.本实验 选用的大鼠正处于青年期,它的神经细胞数是稳定的.对于 一 般负荷组,由于其运动负荷适宜,神经元数目的减少只应 是细胞体切面面积增大导致的相对减少的结果,而对于过度 负荷组,已从很多方面证实,此负荷对机体是一种不良刺激, 笔者怀疑除了因细胞体切面面积增大导致的神经元数目相 对减少外,还可能存在细胞凋亡或坏死的情况. 4结论与建议 长期的不同负荷游泳后,一般负荷组与过度负荷组脊髓 腰骶膨大处前角运动神经元的切面面积均显着性高于对照 组,这说明了此训练模型提高了大鼠低级中枢处理运动信息 的能力.长期的不同负荷游泳训练对神经元的数量影响结果 表明神经元似乎有减少的现象,但在低倍光学显微镜下,并未 看到神经元绝对减少(凋亡或坏死)的证据.建议在高倍的 电子显微镜下做进一步观察,以期明确确定运动对中枢神经 系统的影响.建议更深入的研究运动对脊髓形态学及可塑 性的影响,以明了运动是否对神经元的数量有伤害性影响. 参考文献 1施新猷.医用实验动物学.西安:陕西科学技术出版社. 1989,5 2文立,张勇.运动生理实验中的动物运动模型.天津体育 学院.1997,12(3):25—30 3谢敏毫等.小鼠流动水游泳水槽.中国运动医学杂志. 1998,7(1):38—40 4陈佩杰.循环流动水游泳池的建立.上海体育学院. 1994,5(4):25—27 5朱全等.游泳方法建立大鼠模拟过度训练模型.中国运 动医学杂志.1997,5(2):137—140 6Kramerketa1.Controlofphysicalexerciseofratsina swimmingbasinphysiolBehav.1993.53.(2):271—276 7Zngegerdostman—smith.Adaptivechangesinthesympathet— ienervoussystemandsomeeffectororgansoftheratfollowing longtermexerciseorcoldacclimationandtheroleofcardiac sympatheticnervesinthegenesisofcompensatorycardiachy— pertrophy.Actaphysiolscan.1979,suppl477:1—34 8DawsonCAandHorvathSM.Swimminginsmalllaboratory animalsMedand.Scisports.1970.2(2):51—78 9李继硕.神经科学基础.北京:高等教育出版社2002 10冯慎远等.耐力训练后脊髓前角细胞线粒体的电镜定量 的研究.中国运动医学杂志.1995,4 11刘小红等.不同强度训练后大鼠脊髓前角细胞线粒体的 定量研究.中国运动医学杂志.2002:4 12周未艾等.不同跑步速度训练大鼠肌肉细胞凋亡的初步 实验研究.中国运动医学杂志.2002,4 (收稿日期:2004.10.23) (本文编辑:邱伟亮) 高位桡动脉1例'病例? 洪虹 [中图分类号]R322.12[文献标识]D[文章编号]1684—7458(2004)06—0511一O1 1临床资料 女标本一具,年龄约30余岁.在手术解剖其右上肢时, 发现桡动脉从肱动脉高位分出,现报道如下: 肱动脉自大圆肌下缘续腋动脉,于肱二头上份分出肱深 动脉后,下行于正中神经的内侧,至肱二头肌中份和下份分别 发出尺侧上,下副动脉.行至肘窝处续为尺动脉.尺动脉除 发出分支至前臂尺侧诸肌和肘关节网外,发出主要分支骨间 总动脉和掌深支.桡动脉在肱二头肌中上1/3由肱动脉分 出,在肱二头肌内侧沟内先走行于正中神经的内侧,至肱二头 肌中份跨过正中神经前方,向外行于肱二头肌的前方至肘窝, 作者单位:671000云南大理学院解剖实验室 除在行程中发出分支参与肘关节网和营养前臂肌的肌支外, 发出主要分支掌浅支及拇主要动脉.脓动脉外径0.42era,桡 动脉外径0.36cm,肱动脉的外径略粗于桡动脉外径. 2讨论 正常情况下,肱动脉下行至肘窝平桡骨颈高度分为尺动 脉和桡动脉该标本的桡动脉在肱二头肌中上1/3高度处 高位分出.在此予以报道,为人体禳刮学提供统计资料.并 提请临床操作时注意此类情况. (收稿日期:200.4.11.02) (本文编辑:史小丽)