3 讨论
研究发现[11-13] ,反复进行的持续大强度运动和急性力竭运动可对机体产生不利影响 ,常导致运动性疲劳与损伤的发生 ,尤其是运动性心肌微损伤。心肌的损伤可直接影响执行心肌特殊功能的蛋白质的表达异常 ,造成心肌功能的异常。王东辉等研究发现[14] ,力竭运动引起的心肌损伤表现为心肌脂质过氧化加强 ,钙离子超载 ,提示此运动可能导致缺血再灌注损伤。这种损伤在 6 小时的时相较严重 ,24小时后有所减轻 ,这些特点与临床上的缺血再灌注损伤相似。由于运动性心肌损伤类似于缺血再灌注损伤 ,那么运动后的心肌病理表现很可能存在不同时相的差异 ,所以本研究选择力竭运动后即刻、6 小时、12 小时和24 小时4 个时相研究心肌连接蛋白43的改变,以期更客观的反映力竭运动对心肌 Cx43 的影响。本研究结果显示,反复力竭运动后 Cx43 含量有先下降后上升的变化规律,运动后 6 小时最低,但各时相之间的差异无统计学意义。一次力竭运动后心肌Cx43含量在运动后即刻最低,随后逐渐上升。缝隙连接是存在于相邻细胞间的一种由特殊膜蛋白通道组成的、具有亲水性的特殊低阻抗区域 ,是细胞间直接交换物质进行信息通讯的唯一途径 ,许多组织细胞上都有缝隙连接的存在 ,几乎存在于哺乳动物所有的组织和细胞中 ,在细胞生长发育及分化过程中起重要作用[15]。相邻细胞通过缝隙连接进行信息和物质能量的交换 ,对细胞的新陈代谢、内环境稳定、增殖和分化等生理过程起着重要的调控作用。连接蛋白 43 Cx43 是十余个组成连接蛋白保守家族的成员中的一个 ,也是心肌细胞中分布最多的连接蛋白。在心肌细胞中 ,缝隙连接的活动具有全或无现象 ,细胞间收缩功能的协调是通过缝隙连接来完成的。利用 Cx43 基因的定标突变技术 ,发现突变型杂合子小鼠 Cx43( - / +) 较野生型 Cx43(+/ + )心室外膜的电传导速度降低 30 %～40 %,QRS波复极时间明显延长[16]。在体外培养的大鼠心肌细胞中 ,随着细胞间的缝隙连接增多 ,细胞由不规则收缩趋向同步收缩 ,所以缝隙连接可以协调细胞间活动的一致性。有研究者通过闭塞小鼠冠状动脉左前降支诱发急性缺血实验发现 ,杂合子 Cx43（+/ - ）小鼠快速自发性室性心律失常的发生率超过纯合子 Cx43 +/ + 小鼠的2 倍 ,且发作的时间更长[17]。
心肌缺血可以通过多种机制诱发心律失常 ,以往的研究多集中于心肌细胞的兴奋性异常 ,近年的研究表明 ,心脏缝隙连接通道结构和功能异常所致的细胞间电耦联障碍是缺血性心律失常的另一重要原因[1 – 5]。在长期的对于心律失常的研究中人们发现 ,各种心脏疾病的心肌组织中都有缝隙连接的改变 ,人们把这种改变称为缝隙连接的重构。缝隙连接的重构造成心肌细胞间电耦联的障碍 ,而这种障碍可以造成心肌细胞兴奋性的不均一、电活动的有序性改变、传导速度的减慢和不均一、电传导各向异性的改变等 ,使心脏电活动的整体性异常从而引起心律失常。心肌缺血及心肌梗死后 ,心律失常是最常见并且是潜在的具有生命危险的并发症。大量的研究发现[1 – 4],缺血心肌及梗死区周围的心肌与正常心肌比较 ,缝隙连接的数量和分布都发生了不同程度的改变。Peters 等 通过对狗心肌梗死灶心外膜下边缘区存活心肌的研究发现 ,Cx43 紊乱分布于细胞的侧面 ,在未能诱发持续室性心动过速的犬心上 ,这种紊乱分布从梗死瘢痕区往心外膜延伸 ,但心外膜下最表层心肌的 Cx43 分布尚基本正常 ,而在能诱发持续室性心动过速的犬心上 ,可发现心外膜下梗死边缘区存在全层心肌 Cx43 均分布紊乱的部位,通过标测发现该部位正是折返环路的共同通路所在的位置。该研究直接证明了Cx43 的分布紊乱为折返的重要原因 ,从分子水平阐明了心律失常发生的解剖学基础。对于缺血而非梗死的缺血心肌的研究同样证明了 Cx43 的表达和分布的改变是缺血性心肌电重构和心律失常的结构基础。李玉光等[4] 在对急性心肌缺血 Cx43 迅速降解的非均一性研究中发现 ,急性短时间心肌缺血时 Cx43 已开始大量降解 ,缺血区的各局部及各层面 Cx43 降解程度呈明显不均一。而在对急性心肌缺血时Cx43 降解对传导速度影响的研究中发现缺血心肌各局部的传导速度明显不均一 ,某些区域出现持久的传导阻滞 ,而这些阻滞区域的心肌 Cx43 均出现严重的降解, 提示 Cx43的严重降解是心肌缺血时局部区域持久传导阻滞的重要解剖学基础[5]。可见 Cx43 的降解造成心肌组织传导速度的下降 ,降解的不均一将造成传导速度的不均一 ,而严重的降解将导致持久的传导阻滞 ,并成为诱发折返性心律失常发生的重要原因。
本研究中 ,一次力竭运动和反复力竭运动后各时相组左、右心室肌 Cx43 的分布模式和含量都发生了改变[4 ,5],并且与文献报道 的缺血心肌的改变一致 ,即心肌 Cx43 在力竭运动后发生了降解并且其分布模式由运动前的端对端连接为主转变为运动后的侧对侧连接为主。Cx43 的降解使缝隙连接的数目下降 ,缝隙连接的数目下降又会导致电传导速度的减慢和不均一 ,而其分布部位的变化会使电传导在横向与纵向上的传播特点遭到破坏 ,即破坏了心肌细胞均匀的各向异性的特点 ,从而使心肌电活动形成间断传导 ,折返易于形成 ,进而造成心律失常。力竭运动所造成的心律失常如果伴随有心脏疾病 ,则可能使原有的心脏疾病加重而导致心功能的衰竭或者诱发更加严重的心律失常 ,两种情况均可能导致运动性猝死的发生。
4 总结
一次力竭运动和反复力竭运动均可造成心肌连接蛋白43 的降解 ,并且在心肌细胞不同的部位其降解的程度不同 ,即 Cx43 在侧对侧连接处的降解较少而在闰盘处的降解更为显著 ,这使得 Cx43 在心肌细胞的分布模式发生了改变。力竭运动后心肌 Cx43的上述改变可能是运动性心律失常的结构基础。
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