過度疲勞狀態(tài)下運動性猝死大鼠甲狀腺功能的變化

錢 鈺,李 華,殷維瑤

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過度疲勞狀態(tài)下運動性猝死大鼠甲狀腺功能的變化

錢 鈺1,李 華2,殷維瑤2

目的：為研究過度疲勞狀態(tài)下大鼠甲狀腺功能的變化情況，進(jìn)一步探索“心源性”運動性猝死與甲狀腺功能的關(guān)系。方法：將130只雄性SD大鼠，隨機(jī)抽取7只作為空白對照組，其余大鼠進(jìn)行力竭性負(fù)重游泳訓(xùn)練至過度疲勞,對運動性猝死大鼠即刻取材進(jìn)行以下測定：1)甲狀腺組織常規(guī)H.E.染色；2)ELISA檢測血清三碘甲狀腺原氨酸(甲狀腺素，T3)、四碘甲狀腺原氨酸(甲狀腺素，T4)、促甲狀腺激素(TSH)含量3、免疫組化方法檢測心肌凋亡與凋亡抑制因子Bax與Bcl-2的含量。結(jié)果：運動性猝死組大鼠甲狀腺濾泡淡染，細(xì)胞間質(zhì)疏松，部分濾泡膠質(zhì)出現(xiàn)大量空泡；猝死組血清中T3、T4含量明顯高于對照組(P<0.05)，且顯著低于疲勞組(P<0.01)，TSH含量明顯高于對照組(P<0.05)，且顯著低于疲勞組(P<0.01)；免疫組化可見過度疲勞狀態(tài)下大鼠心臟組織Bax蛋白含量升高，具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，大鼠心臟組織Bcl-2蛋白含量明顯降低，具有非常顯著的統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。結(jié)論：1)長期大強(qiáng)度運動導(dǎo)致過度疲勞，甲狀腺形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生病理性改變；2)過度疲勞不斷累積導(dǎo)致甲狀腺功能紊亂，TSH、T3、T4分泌異常，從而引起機(jī)體運動過程中代謝紊亂、能量供應(yīng)不足并器官衰竭，可能誘發(fā)運動性猝死；3)運動性猝死是多器官多系統(tǒng)交互作用的結(jié)果，甲狀腺功能紊亂引起心臟結(jié)構(gòu)功能改變可能誘發(fā)“心源性”運動猝死。

運動性猝死；甲狀腺濾泡；過度疲勞；糖酵解

1 材料和方法

1.1 實驗材料

純種雄性SD大鼠130只，購自成都達(dá)碩生物科技有限公司，SPF級，4月齡，每籠6只，標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼料喂養(yǎng)，自由攝食、飲水，動物房室內(nèi)溫度20℃～28℃，相對濕度55%～65%，自然光照。保持動物房安靜、通風(fēng)。每天上午換清潔飲水、填食、打掃鼠籠，并對籠具底盤和大鼠的排泄物進(jìn)行終末處理。

1.2 實驗分組

隨機(jī)抽取7只大鼠為空白對照組(N組)，其余大鼠按要求進(jìn)行負(fù)重游泳訓(xùn)練，游泳訓(xùn)練至大鼠放入水缸游泳1次休息后再次放入即下沉?xí)r實驗結(jié)束，疲勞造模達(dá)到超量恢復(fù)負(fù)疊加狀態(tài)后第3個36 h訓(xùn)練后隨機(jī)處死7只大鼠作為疲勞組(C組)*36 h超量恢復(fù)區(qū)間是指以1周為訓(xùn)練單元，按照小-中-大-小-中-大雙周期訓(xùn)練模式，機(jī)體機(jī)能各項指標(biāo)均出現(xiàn)超量恢復(fù)的最佳時間段為36 h左右。，在疲勞造模達(dá)到超量恢復(fù)負(fù)疊加狀態(tài)后每次訓(xùn)練過程中或訓(xùn)練結(jié)束24 h內(nèi)出現(xiàn)的死亡的大鼠(排除因嗆水死亡的大鼠)記為運動性猝死組(D組)。

1.3 動物模型的建立

實驗組大鼠先在50×50×100 cm的透明玻璃缸中進(jìn)行適應(yīng)性負(fù)重游泳1周，水溫為31℃±2℃，室溫控制在21℃～23℃，相對濕度為40%～60%，水深為大鼠(身長+尾長)×1.5倍，逐步增加負(fù)重到大鼠體重的12%并連續(xù)游泳2 min以上；第2周按照殷勁等[18]的糖酵解供能運動疲勞模型進(jìn)行疲勞造模，負(fù)重為大鼠體重的12%，大鼠按大(每組4次)中(每組3次)小(每組2次)運動量游泳，每天上、下午各兩組，次間休息5 min，組間休息15 min；大鼠每次游泳的時間以大鼠游至鼻孔沉入水面下為準(zhǔn)[18]。造模結(jié)束后大鼠按每36 h 1次大運動量(2組，每組4次，負(fù)重12%體重)進(jìn)行游泳，當(dāng)游至第7個36 h后大鼠的運動能力恢復(fù)呈現(xiàn)負(fù)疊加狀態(tài)，恢復(fù)能力逐漸下降，疲勞不斷積累[17]。在第7個36 h的游泳周期后實驗人員輪流在實驗室值守，游泳訓(xùn)練至大鼠放入水缸游泳1次休息后再次放入即下沉?xí)r實驗結(jié)束；在運動中或運動后24 h之內(nèi)發(fā)現(xiàn)死亡的大鼠(排除因嗆水死亡的大鼠)即刻取材并歸為運動性猝死組(D組)。整個實驗過程中共出現(xiàn)5例運動性猝死大鼠(表1)。

表 1 大鼠游泳訓(xùn)練安排Table 1 Swimming Training Rats Arrangement

1.4 標(biāo)本的采集

即刻取猝死大鼠股動脈混合血5～8 ml，靜置30 min后， 3 000 rpm/min離心15 min，取上清液用于T3、T4、TSH檢測。之后，仰臥位沿頸部正中線縱行切開約2 cm，完全摘除大鼠甲狀腺與心臟組織，冷生理鹽水沖洗后，濾紙吸干，置于10%中性甲醛溶液中固定，用于制作切片[35]?？瞻讓φ战M大鼠先用0.3%戊巴比妥鈉溶液以40 mg/kg腹腔注射麻醉，用同樣的方法先取血制備血清，然后迅速取出完整的甲狀腺組織置于10%中性甲醛溶液中固定24 h，固定2 h后更換1次溶液。

1.5 切片與血清檢測

1.5.1 常規(guī) HE染色

取出在10%中性甲醛溶液中固定好的甲狀腺組織，用流水沖洗殘留的固定液；沿橫斷面從正中將腺體切下之后依次放入70%，80%，90%，95%，無水酒精中脫水；脫水之后用二甲苯透明，浸蠟，包埋于石蠟中，蠟塊置于4℃冰箱中待用。從冰箱中取出包埋好的蠟塊，沿橫截面連續(xù)作4 μm切片。經(jīng)二甲苯、梯度酒精脫蠟至水，蘇木素-伊紅染色，封片后在光鏡下觀察甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及細(xì)胞間質(zhì)的變化。

1.5.2 血清酶聯(lián)免疫檢測T3、T4、TSH

采用雙抗體酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)，往預(yù)先包被大鼠甲狀腺T3、T4、TSH捕獲抗原的包被微孔中依次加入待測樣本血清、不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)品、辣根過氧化物酶(HPR)標(biāo)記的檢測抗體，經(jīng)過37℃恒溫箱溫育60 min后徹底洗滌。用底物TMB顯色，TMB在過氧化物酶催化下轉(zhuǎn)化成藍(lán)色，并在酸的作用下轉(zhuǎn)化成最終的黃色。顏色的深淺和樣品中的大鼠甲狀腺T3、T4、TSH呈正相關(guān)。用酶標(biāo)儀在450 nm波長下測定吸光度(OD值)，計算出樣品濃度。

生化指標(biāo)分別在成都體育學(xué)院附院檢驗科和四川大學(xué)華西醫(yī)院實驗醫(yī)學(xué)科生化室檢測。

1.5.3 免疫組化

取出在10%中性甲醛溶液中固定好的心臟組織，用流水沖洗殘留的固定液；切除心尖部分后取心臟左心室依次放入70%、80%、90%、95%，無水酒精中脫水；脫水之后用二甲苯透明，浸蠟，包埋于石蠟中，蠟塊置于4℃冰箱中待用。從冰箱中取出包埋好的蠟塊，沿額狀面連續(xù)作4 μm切片。采用免疫組化SP(streptavidin-peroxidase，SP)染色法標(biāo)記Bax與Bcl-2的表達(dá)情況。所使用的一抗為大鼠Bax與Bcl-2單克隆抗體濃縮0.1 ml(購自美國abcam公司)。將Bax與Bcl-2的兩張切片依次經(jīng)脫蠟至水，PBS液沖洗，3% H2O2室溫孵育，PBS液沖洗，5%正常羊血清封閉，滴加一抗4℃孵育24 h，滴加二抗37℃孵育10 min，滴加鏈霉菌抗生物蛋白-過氧化物酶溶液孵育，PBS液沖洗，DAB顯色，自來水流水沖洗、蘇木素復(fù)染，梯度酒精脫水、二甲苯透明、樹膠封片。上述免疫組化染色結(jié)束后通過光鏡觀察、采圖，使用Image pro-Plus圖像分析軟件分析Bax、Bcl-2蛋白表達(dá)情況。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 甲狀腺HE染色結(jié)果

HE 染色結(jié)果顯示，N組濾泡上皮細(xì)胞排列緊密，未見異常；C組可見部分濾泡淡染，而D組除部分濾泡淡染，還可見細(xì)胞間質(zhì)疏松，部分濾泡膠質(zhì)出現(xiàn)大量空泡(圖1)。

圖 1 疲勞組(C)、猝死組(D)、與空白對照組(N)甲狀腺濾泡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)比較(200 K)Figure 1. Fatigue Group(C), Sudden Death Group(D), Blank Control Group(N),Thyroid Follicular Cells Comparative Morphological(200X)

2.2 血清T3、T4檢測結(jié)果

血清檢測結(jié)果顯示(表2、表3)，C組與D組血清中T3、T4含量均高于N組(圖2、圖3)，其中，D組較C組含量有所降低。與N組相比，D組T3、T4含量顯著升高(P<0.05),具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表 2 大鼠血清檢測結(jié)果顯示T3含量的組間差異Table 2 Serum Test Results Showed that the Content of the Group Differences between T3

注：*與N組比較，P<0.05，下同。

表 3 大鼠血清檢測結(jié)果顯示T4含量的組間差異Table 3 Serum Test Results Showed that the Content of the Group Differences between T4

注：**與N組比較，P<0.01，下同。

圖 2 N組、C組、D組血清中T3含量變化趨勢Figure 2. Group C,N,D,T3 Serum Content Gradually Decreasing Trend

圖 3 N組、C組、D組血清中T4含量變化趨勢Figure 3. Group C,N,D,T4 Serum Content Gradually Decreasing Trend

2.3 血清TSH檢測結(jié)果

血清檢測結(jié)果顯示(表4)， N組血清中TSH含量較低，C組與D組血清TSH含量較高(圖4)。同時，C組較N組顯著升高(P<0.05)，D組血清中TSH的含量低于C組,與N組相比顯著升高(P<0.05)。

表 4 大鼠血清檢測結(jié)果顯示TSH含量的組間差異Table 4 Serum TSH Test Results Showed Levels between-group Differences

圖 4 N組、C組、D組血清中TSH含量的變化趨勢Figure 4. Group N,C,D Trends in Serum Levels of TSH

2.4 免疫組化檢測心肌組織Bax、Bcl-2表達(dá)量

2.4.1 Bax促進(jìn)細(xì)胞凋亡基因表達(dá)量變化

由圖6可見，N組的Bax陽性表達(dá)較C組與D組弱，SPSS軟件處理后如表5統(tǒng)計結(jié)果顯示，與空白對照組相比，猝死組D組大鼠心臟組織Bax蛋白含量明顯升高，具有非常顯著的統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，疲勞組C組大鼠心臟組織Bax蛋白含量升高，具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；3組之間的表達(dá)量呈遞增關(guān)系(圖5)。

表 5 大鼠心肌組織Bax蛋白表達(dá)量Table 5 Bax Protein of Cardiac Muscle Test

圖 5 N組、C組、D組Bax蛋白表達(dá)均值圖Figure 5. Bax Protein of Cardiac Muscle Test in N、C、D Group

圖 6 大鼠心肌組織Bax表達(dá)免疫組化染色(400×)Figure 6. Cardiac Muscle Bax Protein of Immunohistochemistry Stain in Rats

2.4.2 Bcl-2抑制細(xì)胞凋亡基因表達(dá)量變化

由表6統(tǒng)計結(jié)果顯示，與空白對照組相比，疲勞組、猝死組大鼠心臟組織Bcl-2蛋白含量明顯降低，呈遞減趨勢(圖7)，具有非常顯著的統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。由圖8可見，N組的Bcl-2陽性表達(dá)較C組與D組高。

表 6 大鼠心肌組織Bcl-2蛋白表達(dá)量Table 6 Cardiac Muscle Bcl-2 Protein Tests

3 分析與討論

3.1 甲狀腺濾泡細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化

甲狀腺是人體最大的內(nèi)分泌腺。甲狀腺由約3百萬個直徑為15～500 μm的濾泡所組成，濾泡腔內(nèi)充滿膠狀質(zhì)[11]。甲狀腺激素TH由濾泡上皮細(xì)胞合成，在甲狀腺球蛋白(TG)上形成的甲狀腺激素在濾泡腔內(nèi)以膠狀質(zhì)的形式儲存，可以保證機(jī)體的代謝需求[5]。

圖 7 N組、C組、D組Bcl-2蛋白表達(dá)均值圖Figure 7. Average of Bcl-2 Protein Tests in N、C、D Group Tests

由實驗猝死組甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞HE染色結(jié)果可見，猝死組D組出現(xiàn)濾泡淡染，膠質(zhì)空泡。甲狀腺濾泡由單層上皮細(xì)胞圍成，濾泡上皮細(xì)胞合成的TG和活性碘釋放入濾泡腔內(nèi)，形成碘化甲狀腺球蛋白(即膠體)貯存在腔內(nèi)，機(jī)體需要時，上皮細(xì)胞再攝取腔內(nèi)的膠質(zhì)，促使碘化甲狀腺球蛋白分解成為甲狀腺素，從細(xì)胞基部釋放入血[6]。大鼠劇烈運動時刺激甲狀腺，甲狀腺上皮細(xì)胞濾泡腔內(nèi)碘化甲狀腺球蛋白大量分解，生成甲狀腺激素，促進(jìn)代謝，增加產(chǎn)熱和耗氧，為運動提供能量[1]。因此，在運動過程中甲狀腺激素分泌會不斷增加，但隨著長時間大強(qiáng)度運動的繼續(xù)，伴隨著疲勞的產(chǎn)生，一方面儲存在濾泡腔內(nèi)的碘化甲狀腺球蛋白被大量分解，轉(zhuǎn)化為甲狀腺素，血液中甲狀腺素含量升高；另一方面被分解的球蛋白沒有得到及時補充，導(dǎo)致濾泡腔內(nèi)膠質(zhì)空泡形成[4]。說明了過度疲勞導(dǎo)致運動性猝死的過程中，甲狀腺細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，碘化甲狀腺球蛋白被大量分解引起甲狀腺激素分泌增加[21]。甲狀腺激素分泌的大量增加，進(jìn)一步導(dǎo)致機(jī)體能量代謝紊亂，加重疲勞。

圖 8 大鼠心肌組織Bcl-2表達(dá)免疫組化染色(400×)Figure 8 Cardiac Muscle Bcl-2 Protein of Immunohistochemistry Stain in Rats

3.2 血清甲狀腺素T3、T4的變化

劇烈運動過程中，機(jī)體各器官、組織耗氧量迅速增加以提供運動時所需要的能量[12]。甲狀腺分泌的TH可以加速線粒體的呼吸，提高大多數(shù)組織的耗氧量，促進(jìn)Na+-K+-ATP酶活性，增加產(chǎn)能。在運動過程中增加產(chǎn)熱量的TH主要是T4，據(jù)測量，1 mgT4可增加產(chǎn)熱1 000 kCal，其效果十分顯著[34]。同時，T3、T4均可促進(jìn)糖、脂肪、蛋白質(zhì)、電解質(zhì)等物質(zhì)代謝。使糖的代謝速率加快，加速糖的吸收、利用，以及糖原的合成與分解，加速脂肪代謝，增加蛋白質(zhì)合成，為各個器官系統(tǒng)正常運作提供物質(zhì)保障[16]。運動員甲狀腺功能的改變被認(rèn)為是一種耐受能力的適應(yīng)性機(jī)制，這種適應(yīng)性機(jī)制可使能量的攝取和消耗趨于平衡[19]。本實驗?zāi)Ｐ褪且蕴墙徒夤┠転橹鞯拇髲?qiáng)度運動訓(xùn)練，在運動過程中，需要消耗大量能量，運動刺激TH分泌增加，加快糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的消耗，為機(jī)體提供能量[32]。在短時間劇烈運動的過程中，機(jī)體處于無氧狀態(tài)，糖無氧酵解產(chǎn)生大量乳酸，隨著T3、T4濃度增加，糖無氧酵解增強(qiáng)，使乳酸大量聚集，從而導(dǎo)致酸堿失調(diào)，pH下降。pH下降是H+濃度的客觀反映，H+濃度升高，抑制了鈣活化原肌凝蛋白的ATP酶，使肌肉收縮能力下降，出現(xiàn)疲勞[35]。然而pHH值降低時，磷酸果糖激酶的活性被抑制，從而使機(jī)體獲取能量出現(xiàn)障礙。同時pHH值降低，使磷酸化酶b轉(zhuǎn)化成磷酸化酶a被抑制，而磷酸化酶a是糖酵解的關(guān)鍵酶，因此糖代謝出現(xiàn)障礙[10]。進(jìn)一步引起機(jī)體代謝紊亂。由于代謝紊亂，酸性物質(zhì)大量生成，堿性物質(zhì)被大量消耗，反過來抑制H+濃度的排出，引起器官、系統(tǒng)酸中毒，甚至器官衰竭[28]。

T3、T4還能促進(jìn)體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝，蛋白質(zhì)代謝以氨基酸為核心，氨基酸在代謝過程中經(jīng)過聯(lián)合脫氨作用，產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)氨，而劇烈運動時快肌纖維在短時間內(nèi)劇烈收縮，氧化糖酵解纖維產(chǎn)生大量的氨，運動越劇烈快肌糖酵解纖維募集越多，氨的生成就越多[27，29]。當(dāng)血氨濃度升高后，使糖酵解的速率減少50%，乳酸生成增加，同時降低了丙酮酸的利用和減少攝氧量，使機(jī)體能量代謝受到嚴(yán)重影響[30]。高濃度的T3還抑制蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)一方面被大量消耗，一方面合成被抑制，進(jìn)一步加重了組織、細(xì)胞能量供應(yīng)障礙[33]。同時，氨的增加反過來抑制肌纖維張力，出現(xiàn)疲勞，血氨升高可以引起疲勞已被證實。實驗結(jié)果顯示，疲勞組和猝死組的甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，猝死組有明顯的病理性改變，導(dǎo)致甲狀腺激素分泌異常，疲勞組其血清中T3、T4含量較空白對照組顯著升高，因此，過度疲勞引起的代謝紊亂導(dǎo)致甲狀腺結(jié)構(gòu)和功能的改變，而甲狀腺結(jié)構(gòu)和功能的改變又進(jìn)一步影響糖、脂肪、蛋白質(zhì)的正常代謝，使疲勞進(jìn)入負(fù)疊加狀態(tài)，機(jī)體出現(xiàn)代謝障礙[24]。猝死組T3、T4含量低于疲勞組，說明了機(jī)體代謝障礙對甲狀腺結(jié)構(gòu)功能造成不可逆的影響，TH分泌減少，加重組織、器官衰竭，最后出現(xiàn)猝死。

此外，對于劇烈運動致過度疲勞出現(xiàn)運動性猝死，“心源性”運動性猝死更為多見，而心臟是甲狀腺激素最重要的靶器官[8]。TH可使心率增快,心收縮力增強(qiáng),心輸出量和心作功增加[15]。TH中的T3、T4還可直接作用心臟血管平滑肌，擴(kuò)張冠狀動脈。在甲狀腺中T4由兩個二碘甲腺原氨酸(DIT)合成，T3除了一部分直接由一個DIT和一個MIT(一碘甲腺原氨酸)合成外，大部分由T4轉(zhuǎn)化，因為T4的主要代謝途徑是轉(zhuǎn)化為T3。因此，當(dāng)甲狀腺結(jié)構(gòu)功能發(fā)生異常改變時，最直接影響的是T4的合成[16]，而T4濃度的改變又進(jìn)一步影響T3含量。高濃度的T4會促進(jìn)T4向T3轉(zhuǎn)化，T3 可增加心肌細(xì)胞腺苷酸環(huán)化酶的活性,使第二信使cAMP 生成增加,并以cAMP 為媒介物進(jìn)行信息傳遞,激活與心肌收縮有關(guān)的蛋白質(zhì),增強(qiáng)心肌的收縮力[21]。研究發(fā)現(xiàn),甲狀腺激素不但可與心肌細(xì)胞核內(nèi)受體結(jié)合，調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞中與增強(qiáng)心肌收縮有關(guān)的特異性基因表達(dá)，還可通過心肌細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)完成對心肌的急性作用[22]。有研究認(rèn)為甲狀腺激素的運動性變化，對機(jī)體心肌有不良影響。力竭運動時，甲狀腺激素升高可引起血清中T4含量的增加并大量轉(zhuǎn)化為T3，造成微管蛋白磷酸化，引起心肌損傷。當(dāng)T3水平升高時，大量的ATP分解供能，導(dǎo)致心肌能源耗竭，繼而引起心力衰竭，同時線粒體產(chǎn)生更多的氧自由基造成對心肌造成損害[2]。

由此可見,甲狀腺激素代謝的變化在心功能調(diào)節(jié)中具有重要作用[9]。力竭運動可造成心肌損傷而導(dǎo)致運動性疲勞發(fā)生的事實已被證實[13]。本實驗的疲勞組和猝死組中，甲狀腺濾泡細(xì)胞形態(tài)機(jī)構(gòu)的病理學(xué)改變導(dǎo)致T4分泌增加并大量轉(zhuǎn)化為T3，直接或間接影響了與心肌收縮有關(guān)的信號分子的正常表達(dá),甲狀腺激素作用于心臟，使心肌代謝加速，心肌缺氧和營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，甚至出現(xiàn)心力衰竭[3]。過度疲勞導(dǎo)致T3、T4合成與分泌增加，導(dǎo)致甲狀腺激素的增加，影響了心肌細(xì)胞的正常功能，致使動脈管壁過分舒張，增加心臟負(fù)荷，可能是產(chǎn)生運動性猝死的原因之一。

3.3 血清TSH的變化及其影響

促甲狀腺激素(TSH)由垂體的促甲狀腺細(xì)胞合成和分泌。TSH可迅速誘導(dǎo)甲狀腺細(xì)胞-膠質(zhì)界面產(chǎn)生偽足，加速甲狀腺球蛋白(TG)的吸收，使膠質(zhì)含量減少。TSH的分泌受下丘腦TRH細(xì)胞分泌的TRH(促甲狀腺釋放激素)調(diào)節(jié)，TRH可以促進(jìn)腺垂體TSH細(xì)胞的功能。TRH由焦谷氨酸-組氨酸-脯氨酰胺組成，通過cAMP-PK系統(tǒng)而發(fā)揮生物學(xué)作用。TRH神經(jīng)元接受中樞神經(jīng)系統(tǒng)其他部位的調(diào)控，這些部位的神經(jīng)元將環(huán)境刺激與TRH神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)起來，并借TRH神經(jīng)元與腺垂體建立神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)聯(lián)系。當(dāng)受到外界刺激時，例如運動、寒冷刺激，信息傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)后，一方面?zhèn)鬟f到下丘腦，另一方面又立即傳遞到附近的TRH神經(jīng)元，使TRH分泌增多，進(jìn)而增加TSH的分泌，血T3、T4隨之升高[26]。在病理情況下，原發(fā)性的甲狀腺激素分泌減少會反過來影響TSH的合成與分泌。當(dāng)血液中游離的T4降低時，T4與TSH細(xì)胞核特異性受體的結(jié)合量減少，產(chǎn)生“興奮性蛋白”，導(dǎo)致TSH的合成與釋放增加[20]，同時對TRH的反應(yīng)性降低。

本實驗結(jié)果顯示，猝死組D組血清TSH含量高于N組，由HE染色可觀察到D組甲狀腺濾泡細(xì)胞產(chǎn)生膠質(zhì)空泡，其原因可能是TSH分泌增加促進(jìn)了TG分解所致。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，C組與D組血清中TSH含量均高于N組，可能是由于運動刺激導(dǎo)致下丘腦分泌的促甲狀腺釋放激素(TRH)增多，進(jìn)而增加TSH的分泌，T4隨之升高[23]。TSH 的作用是促進(jìn)TH 的合成與釋放。力竭運動可刺激下丘腦釋放TSH 增多,TSH 促進(jìn)甲狀腺激素分泌增加[21]，TSH的分泌一方面受到TRH的正反饋調(diào)節(jié)，另一方面受T4對TSH細(xì)胞的負(fù)反饋調(diào)節(jié)，實驗結(jié)果顯示，劇烈運動刺激甲狀腺導(dǎo)致T3、T4合成與分泌增加，高濃度的T3、T4對TSH產(chǎn)生負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用抑制垂體釋放TSH，因此TSH含量又逐漸降低。T4的負(fù)反饋和TRH的興奮作用是相互拮抗、相互制約的，共同調(diào)節(jié)TSH的釋放量[5]。

3.4 心肌細(xì)胞Bax、Bcl-2蛋白表達(dá)的變化

力竭運動導(dǎo)致機(jī)體過度疲勞時，由于運動負(fù)荷過大，超過機(jī)體的承受能力，會導(dǎo)致器官受損。心臟損傷是最常見的力竭性器官損傷之一，可以表現(xiàn)為心肌細(xì)胞凋亡基因、心肌形態(tài)結(jié)構(gòu)、心臟生化、心臟電生理等方面[14]。過度疲勞時心臟損傷會導(dǎo)致心肌酶異常、心律失常、心功能降低，出現(xiàn)運動性猝死。心肌細(xì)胞過度凋亡是心肌細(xì)胞損傷的方式之一，應(yīng)激導(dǎo)致的心肌細(xì)胞損傷與細(xì)胞過度凋亡有關(guān)[33]。有研究發(fā)現(xiàn)，運動性心臟肥大的早期發(fā)生心肌細(xì)胞凋亡，隨后凋亡現(xiàn)象消失出現(xiàn)肥大。因此可以認(rèn)為，由運動刺激引起的心肌肥大，可能與心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，隨后進(jìn)入細(xì)胞增殖有關(guān)。心律失常和完全傳導(dǎo)阻滯的突然發(fā)生會導(dǎo)致猝死，James認(rèn)為心肌細(xì)胞凋亡參與了竇房結(jié)、房室結(jié)、希氏束的形態(tài)重建過程，重建不完全或重建過度造成的傳導(dǎo)阻滯異位殘留或破壞是引起心律失常和傳導(dǎo)阻滯的重要原因[7]。

Bcl-2和Bax蛋白，分別具有抑制和促進(jìn)細(xì)胞凋亡的功能，在細(xì)胞凋亡的調(diào)控發(fā)生中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。分布于線粒體外膜上的Bcl-2蛋白通過穩(wěn)定線粒體膜，防止線粒體內(nèi)促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白泄漏至胞質(zhì)及阻斷Ca+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放，使依賴Ca+的核酸內(nèi)切酶活性降低等途徑阻斷細(xì)胞凋亡[31]。Bax為Bcl-2相關(guān)蛋白，可與抗凋亡蛋白Bcl-2形成異源二聚體，抑制Bcl-2的作用，從而能促進(jìn)細(xì)胞凋亡，因此，Bax是細(xì)胞凋亡的重要調(diào)控基因。

研究結(jié)果顯示，猝死組心肌Bax蛋白表達(dá)量較空白組顯著增加，而Bcl-2蛋白表達(dá)量顯著降低。說明過度疲勞狀態(tài)下大鼠心肌細(xì)胞凋亡速率加快，細(xì)胞凋亡出現(xiàn)心肌梗塞，隨后在梗塞區(qū)出現(xiàn)細(xì)胞纖維溶解壞死。細(xì)胞凋亡雖然能清除損傷或壞死的細(xì)胞，對保持細(xì)胞自身穩(wěn)態(tài)有一定的積極作用，但心肌是終末分化的細(xì)胞，不具增殖能力，其凋亡必然導(dǎo)致心肌細(xì)胞數(shù)量的減少。運動中，心腔血液充盈增加，心輸出量加大，心肌細(xì)胞受到的牽張加劇，心肌組織相對平時缺血缺氧，引起細(xì)胞凋亡。長期過度運動，機(jī)體處于過度疲勞負(fù)疊加狀態(tài)，心肌細(xì)胞凋亡增加，可能是早期運動性心肌損傷的機(jī)制之一[25]。

4 結(jié)論

糖酵解供能下大鼠劇烈運動致過度疲勞時，甲狀腺形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，引起甲狀腺功能的劇烈變化，導(dǎo)致T3、T4分泌顯著增加，從而出現(xiàn)機(jī)體疲勞時的代謝紊亂,破壞機(jī)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，同時引起心肌細(xì)胞的功能異常，而機(jī)體的物質(zhì)和能量代謝紊亂以及心臟功能的異常，加速心肌細(xì)胞的凋亡，反過來進(jìn)一步加重疲勞，可能導(dǎo)致器官衰竭，同時對心臟造成不可逆的病理性改變，從而誘發(fā)運動性猝死。因此，初步推測甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的病理學(xué)改變及T3、T4分泌異常升高可能是導(dǎo)致運動性猝死的原因之一。對于甲狀腺結(jié)構(gòu)功能異常與“心源性”猝死的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

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Changes of Rat Thyroid Function Related to Sudden Death under Overfatigue

QIAN Yu1,LI Hua2,YIN Wei-yao2

Objective:To study the changes of thyroid function of exercise related sudden death in rats under overfatigue and explore the relationship between the exercise “cardiac”sudden death and thyroid function preliminarily.Methods:Total 130 male SD rats were used in the experiments.7 rats were randomly selected as negative control group.The rest 123 rats were trained continuously with exhaustive loaded-swimming exercises to achieve the over fatigue state.The training cycle was 36 hours.Collect the rats suffering sudden death during and after exercise within 24 hours and drew their materials immediately for further measurement as follows.1) Observe the morphological and structural changes of thyroid tissue by H.E staining 2) Detect the level of serum thyroid stimulating hormone(TSH) and thyroid hormone(T3、T4) by ELISA.3) Immunohistochemical to detection the content of myocardial apoptosis gene(Bcl-2) and pro-apoptotic genes(Bax).Results:Compared with the fatigue group and negative control group,sudden death group showed apparent histological and biochemical changes as follows.:1) Exercise sudden death group rat thyroid follicular lightly stained,stromal cells loose,some follicular colloid large number of vacuoles.2) The level of serum T3,T4 in fatigue group and sudden death group increased dramatically compared with negative control groups.(P<0.05),the sudden death group just a little bit lower than fatigue group.3)The level of serum TSH in sudden death group was slightly higher than negative control group(P<0.05)and lower than that in fatigue group.4) In group C,D,Bax protein content showed a progressive increase trend,compared with the N group were significant differences(P<0.05):in group C,D,Bcl-2 protein content showed a decrease trend,compared with the N group,the difference was very significant(P<0.01).Conclusions:1) long-term high-intensity training,conduce to over fatigue,thyroid morphology and structure occurs pathological changes.2) fatigue accumulate caused thyroid dysfunction,the lever of serum TSH,T3,T4 content anomaly,may be one of the causes of movement induced sudden death.3) The results indicate that sudden death was a result of interaction of many systems,turbulence of thyroid caused cardiac structural and functional alteration may induce to “cardiac” sudden death.

exercisesuddendeath;thyroidfollicular;fatigue;glycolysis

1002-9826(2016)06-0092-07

10.16470/j.csst.201606015

2015-09-10；

2016-06-29

四川省科技計劃項目(2014SZ0158)。

錢鈺(1990-)，女，碩士，主要研究方向為疲勞發(fā)生機(jī)制與消除手段，E-mail:676609747@qq.com；李華(1969-)，女，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為人體組織胚胎學(xué),E-mail:lihau_scu@scu.edu.cn；殷維瑤(1988-),女,在讀博士研究生，主要研究方向為生殖內(nèi)分泌,E-mail:791083068@qq.com。

1.成都體育學(xué)院 運動醫(yī)學(xué)系，四川 成都 610041；2.四川大學(xué)，四川 成都 610041 1.Chengdu Sports University,Chengdu 610041，China;2.Sichuan University,Chengdu 610041，China.

G804.7

A