• 沒有找到結果。

老化和持久性運動對於骨骼肌毛細血管供給發達的影響

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "老化和持久性運動對於骨骼肌毛細血管供給發達的影響"

Copied!
15
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)
(2)
(3)
(4)

約最大攝氧量 75%來進行,每週四天,共進行 8 週,運動第一週時每次運動 30 分鐘,以後每週增加 15 分鐘,但由第五週開始則維持 90 分鐘的運動直到第八週 完成,運動過程很少用電刺激來驅使動物運動。兩組其詳細運動內容如下: 三、最大攝氧量的測量 第七週訓練完後,將動物放在一閉密式跑步機,所有的氣流利用幫蒲由外面 打入,以每分鐘 5.5 公升的空氣流量打入。最大攝氧量測量所採用的運動內容, 在一開始時跑步機斜坡 15%,成熟運動組 10 公尺/ 分,老年組 7.5 公尺/分,以 後每隔 3 分鐘,則成熟運動組增加 5 公尺/ 分,老年組增加 2.5 公尺/分,直到動 物可以完跑 21 分鐘。最大攝氧量是最在該運動中所得的最高值,以 Minato MG-360 動物氣體分析儀來進行測量,這儀器在使用前和使用後者會進行校對。 四、肌肉組織取樣 在測量最大攝氧量的 72 小時之後進行動物解剖,以每公斤 25 毫克的 pentobarbital sodium 進行麻醉,後肢的腓腹肌快速的被移出,稱重,再以液態氮 作快速凍結,最後保持於零下 80 度 C 直到分析。腓腸肌可以加以分類為紅肌 (GR),混和肌(GM),以及白肌(GW)等三種,將混和肌取出,由中段切開,分成 兩大部分,進行切片時由中間部分開始 (Smith et al., 1997) 。 五、染色法 組織化學化驗分析,在-20℃的冷凍切片機(恆冷機)上將腓腸肌作 10μm 厚的連續橫斷切片,從載玻片取下後在室溫中自然風乾,之後這些部分要交替地 去實驗肌纖維的肌蛋白的 ATP 活 性、SDH 活性 (Brooke & Kaiser, 1970).。連 續切片用 Myofibrillar ATPase 染色法和 SDH 染色法以用來辨別第Ⅰ型、Ⅱa 和 b 肌纖維(Ogilvie & Dehay, 1986)。

六、AP 染色法(Alkaline Phosphatase 染色法)

AP 染色法是使用 Burstone, M.S 的 AZO 色素法,主要是用來進行微血管的 染色。在室溫下,將乾燥的載玻片放在基質溶液中浸泡 30 分鐘,此基質溶液含 有奈 AS-MX 磷酸 5mg(NaphtholAS-MX phosphate),蒸餾水 35ml(Distilled water), pH8.5 的鹼試劑緩衝劑 25ml(0.2M tris buffer),Fast Red TR salt 30mg, 然後放到蒸餾水中清洗 2 分鐘,重覆 2 次,接著用水溶性的封入劑將切片封入 (Burstone, 1962)。

七、肌纖維數目、微血管數目的測量

(5)

在連接的電腦螢幕上顯現,藉由 Jandel 視訊分析軟體將儲存和處理中的影像做轉 換,獲得的影像會被轉換入共具約有 256 層灰階的圖素,為了修正每個樣本背景 光度的不同,會將載玻片上的平均灰階數增加的中位數和完整光度傳送(cover slip)從纖維的平均灰階中去掉完整光度傳送的平均灰階為 142(範圍為 138-150), 最後再將這些圖片印出。 根據 ATPase 染色法,ATPase 活性高的肌纖肌會被染成暗色,而活性低的肌 纖維則會被染成亮色,前者是 Fast-twitch 纖維,後者是 Slow- twitch 纖維(Ogilvie & Dehay, 1986)。而 SDH 染色法可將肌纖維分為三種,也就是說 SDH 活性高的 肌纖維會被染成暗色,活性低的肌纖維則亮色,但是在兩者中的肌纖維則會被染 成中間色。對照著連續兩張圖片的 ATPase 染色法和 SDH 染色法,將肌纖維分 為慢收肌肉 SO (Slow- twitch-oxidative, fiber I),快收肌 FG (Fast-twitch glycolytic, fiber II a),快收肌 FOG (Fast-twitch-oxidative-glycolytic, Fiber IIb)。

(6)
(7)
(8)
(9)

九、圍繞 TypeⅡb 微血管 由二因子變異數分析摘要表(參見表八)可知,交互作用(F=3.407,P>.05) 未達顯著差異。主要效果考驗方面,年齡變數未達顯著差異(F= 1.111,P>.05) 即圍繞 TypeⅡb 微血管不會隨著年齡增長而有所改變。組別變數亦未達顯著差異 (F=3.294,P>.05),即圍繞 TypeⅡb 微血管不會因為持久性運動訓練而有所改 變。 表八 圍繞 TypeⅡb 微血管變異數分析摘要表 變異來源 自由度 離均差平方和 均方 F 值 年紀 1 0.813 0.813 1.111 組別 1 2.411 2.411 3.294 年紀×組別 1 2.493 2.493 3.407 誤差 40 29.269 29.269 全體 43 34.244 十、總微血管/總肌纖維(C/F) 由二因子變異數分析摘要表(參見表九)可知,交互作用(F=0.511,P>.05) 未達顯著差異。主要效果考驗方面,年齡變數達顯著差異(F=5.709,P<.05), 年輕組的總微血管/總肌纖維(2.08 ± 0.51)顯著高於老年組的總微血管/總肌纖維 (1.76±0.48),即表示總微血管/總肌纖維會隨著年齡增長而有所改變。組別變 數未達顯著差異(F=2.033,P>.05),即表示整體的總微血管/總肌纖維不會因為 訓練而有改變。 表九 總微血管/總肌纖維變異數分析摘要表(C/F) 變異來源 自由度 離均差平方和 均方 F 值 年紀 1 1.387 1.387 5.709* 組別 1 0.494 0.494 2.033 年紀×組別 1 0.124 0.124 0.511 誤差 40 9.714 9.714 全體 43 11.466 * p<.05 討論 有許多調查年紀對於比目肌和伸趾長肌肌重的報告指出,肌重的高峰是在 10-27 月,這和鼠種、肌肉別有關(Alnaqeeb & Goldspink, 1987; Eddinger et al., 1985)。本研究雄 Fischer344 的腓腸肌肌重隨著年齡增加而減少的結果,和一些 研究人類(Degens & Always, 2003; Lexell et al., 1983 )和動物(Koavanen &

(10)

個月到 30 個月的雄 Fischer344 的腓腸肌肌重共減少 29%,這和(Mitchell et al., 1991)雌 Fischer344 的比目肌肌重由 18 個月到 24 個月減少 12.5%,到了 27 個月 時再額外減少 2.5%,這減少的比率不同,其原因之一可能是由於雄 Fischer 344 的平均壽命比雌的短,再者,可能是由於肌肉功能性需求的不同(Ripoll et al., 1979),所以造成本文下降的比率較為快速。 有研究指出持久性運動增加年輕鼠的比目肌肌重(Brown et al., 1992; Mitchell et al., 1991 ),但對於老年鼠的比目肌肌重則沒有影響(Mitchell et al., 1991),本研究持久性運動對於成熟鼠和老年鼠的伸趾長肌並沒有影響,這種結 果可能是由於本研究的鼠齡太大,再則是於肌肉部位不同所致。

本研究肌重/體重著年紀增加而減少,這和以雄 Fischer344 的研究結果相同 (Eddinger et al., 1985 ),同時也和雌 Fischer344 (Mitchell et al., 1991)、

Sprague-Dawely (Armstrong & Phelps, 1984)相同。再者,本研究運動會增加成熟 組和老年組的腓腸肌的肌重/體重,這和(Suzuki et al., 1997)運動後比目肌的肌重/ 體高增加的結果相同,但和雌 Fischer344 (Mitchell et al., 1991)的比目肌和伸趾長 肌的肌重/體重的訓練效果不同,主要是由於實驗所用的鼠齡不同,該文是比較 老年組(27.5 個月)和年輕組(7.5 個月)的肌重/體重,27.5 個月時的體重的顯著大 於 7.5 個月,但本研究則是比較 30 個月和 20 個月的肌重/體重,30 個月時的體 重的顯著低於 20 個月,由於本研究的體重快速下降,形成肌肉/體重的增加。

老化對人類 (Proctor et al., 1995; Proctor & Joyner, 1997)和老獵犬 (Haidet & Parsons, 1991)的研究指出,微血管/肌纖維隨著年年齡增加而減少,而老鼠在老 化過程中微血管/肌纖維不變 (Mitchell et al., 1991),或是會減少(Degens et al., 1993)。本研究微血管/肌纖維隨著年齡增加則顯著的減少。微血管/肌纖維值的增 加或減少,是受到微血數目減少,或肌纖維數目增加這兩個因子所影響,然而至 今為止對於肌纖維是否會隨著老化而有所改變仍未有定論,有些研究支持著終生 有一定的肌纖維數目(Alnaqeeb & Goldspink, 1987; Eddinger et al., 1985),但也有 支持隨著年紀增加,快收縮肌和慢收縮肌會減少(Lexell et al., 1983, Daw et al., 1988),但也有支持快收縮肌是選擇性的減少 (Lexell et al., 1983,)。

(11)

綜合本研究隨著年齡增加微血管/肌纖維減少,但圍繞肌纖維微血管數目沒 有變化而言,可推知微血管/肌纖維隨著年齡增加而減少是由於肌纖維數目改變 所致。現今隨著年紀增加而肌纖維數目(population)改變的理論有三種(Koavanen & Suominen, 1987),第 1,由一種肌纖維轉換成另一種肌纖維,第 2,特殊肌纖 維的萎縮,第 3,相對的一定的肌纖維分佈置。由於本研究並未測量肌纖維面積 所以無法判定肌纖維數目的改變是由何種原因造成。 在討論運動對於圍繞各種肌纖維微血管結果之前,了解運動處方對於老鼠的 肌纖維募集方式是很重要的。 肌纖維募集是因每次運動的運動強度和運動時間而定(Gute et al., 1996),研 究指出中-低強度的肌肉活動是由高有氧能力的肌纖維(ST),隨著肌肉盡力,或 運動強度的增加,接著會募集低有氧能力且高收縮的肌纖維(FG)。這高氧化的 FOG 肌纖維被認為在維持一段時間的中、適度身體活動時的最主要肌纖維(Saltin & Laughlin, 1994)。在持久性運動時,相同的募集模式也可發現,所以當運動成 為疲憊及力量不足時,肌肉最初的活動時所用的肌纖維的募集逐漸由深到淺且由 高有氧到低有氧肌纖維(Saltin & Laughlin, 1994)。

有許多的研究已証實持久性運動會增加人類(Shono et al., 2002; Rodriguez et al., 2002)和動物 (Suzuki et al., 2001; Suzuki et al., 1997)的微血管密度或微血管/ 肌纖維,本研究持久性運動對成熟組和老年組的腓腸肌的微血管/肌纖維沒有變 化,此結果和(Brown et al., 1992; Mitchell et al., 1991)的伸趾長肌相同。這些持久 性運動會增加微血管密度或微血管/肌纖維的研究都以年齡較小者為對象,而產 生這種結果的主要原因可歸納出持久性運動加速年輕者、年輕動物的微血管生 長,這和肌纖維的生長速度幾乎是相同的,但本研究是以成熟鼠和老年鼠為研究 對象,所以鼠齡不同應是產生這種研究結果不同的主要原因之一。

(12)
(13)

參考文獻

1. Ahmed S. K., Egginton S., Jakeman P. M., Mannion A. F., & Ross H. F. (1997). Is human skeletal muscle capillary supply modeled according to fibre size or fibre type ?Experimental Physiology, 82(1), 231-234.

2. Alnaqeeb M. A., & Goldspink G. (1987). Changes in fibre type, number and fiameter in developing and aging skeletal muscle. Journal of Anatomy, 153,

31-45.

3. Armstrong R. B., & Phelps R. O. (1984). Muscle fiber type composition of the rat hind limb.The American Journal of Anatomy , 171(3), 259-72.

4. Brooke M. H. & Kaiser K. K., (1970). Three”myosin ATPase “systems: the nature of their pH lability and sulfhydryl dependence. Journal. Histochemisty Cytochem., 18, 670-672.

5. Brooks G. A. & White T. P. (1978). Determination of metablic and heart rate responses of rats to treadmill exercise. Journal of Applied Physiology, 45(6),

1009-15.

6. Brown M., Ross T. P., & Holloszy J. O. (1992). Effects of ageing and exercise on soleus and extensor digitorum longus muscles of female rats. Mechanisms of Ageing and Development, 63(1), 69-77.

7. Burstone M.S. (1962). Enzylnc histochenlistry.160-392 Acadermic press: NewYork

8. Caccia M. R., Harris J. B., & Johnson M. A. (1979). Morphology and physiology of skeletal muscle in aging rodents. Muscle & Nerve, 2 (3), 202-212.

9. Daw C. K., Starnes J. W., & White T. P. (1988). Muscle atrophy and hypoplasia with aging: impact of training and food restriction. Journal of Applied

Physiology, 64(6), 2428-32.

10. Degens H., & Always S. E. (2003). Skeletal muscle function and hypertrophy are diminished in old age. Muscle & Nerve, 27(3), 339-47.

11. Degens H., Veerkamp J. H., Van Moerkerk H. T., Turek Z., Hoofd L. J., Binkhorst R. A., et al. (1993). Metabolic capacity, fibre type area and

capillarization of rat plantaris muscle. Effects of age, overload and training and relationship with fatigue resistance.The International Journal of Biochemistry, 25(8), 1141-1148.

12. Dimauro J., Balnave R. J., & Shorey C. D. (1992). Effects of anabolic steroids and high intensity exercise on rat skeletal muscle fibres and capillarization. A morphometric study. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 64(3), 204-12

(14)

ageing in fisher 344rats. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry, 33(10), 1033-41.

14. Gute D., Fraga C., Laughlin M. H., & Amann J. F. (1996). Regional changes in capillary supply in skeletal muscle of high-intensity endurance-trained rats.

Journal of Applied Physiology, 81(2), 619-626.

15. Haidet G. C., & Parsons D. (1991). Reduced exercise capacity in senescent beagles: an evaluation of the periphery. American Journal of Physiology, 260(1 Pt 2), H173-82.

16. Hepple R. T., Mackinnon S. L., Goodman J. M., Thomas S.G., & Plyley M. J. (1997). Resistance and aerobic training in older men: effects on VO2peak and the

capillary supply to skeletal muscle. Journal of Applied Physiology, 82(4),

1305-1310.

17. Holloszy J. O., Chen M., Cartee G. D., & Young J. C. (1991). Skeletal muscle atrophy in old rats: differential changes in the three fiber types.Mechanisms of Ageing and Development, 60(2), 199-213.

18. Koavanen V., & Suominen H. (1987). Effects of age and life-time phusical training of fibre composition of slow and fast skeletal muscle in rats. Pflugers Archiv : European Journal of Physiology, 408(6),543-551.

19. Lexell J., Henriksson-Larsen K., Winblad B., & Sjostrom M. (1983).

Distribution of different fiber types in human skeletal muscles: effect of aging studied in white muscle cross-sections.Muscle & Nerve, 6(8), 588-595.

20. Mitchell M. L., Byrnes W. C., & Mazzeo R. S. (1991). A comparison of skeletal muscle morphology with training between young and old Fischer 344 rats.

Mechanisms of Ageing and Development , 58(1), 21-35.

21. Ogilvie R. W., & Dehay P. L. (1986). Histochemical demonstration of skeletal muscle capillaries by combining stains for alkaline phosphatase and glycoprotein (Abstract). Anat. Rec., 214(92).

22. Poole D. C., & Mathieu-Costello O. (1996). Relationship between fiber

capillarization and mitochondrial volume density in control and trained rat soleus and plantaris muscles. Microcirculation, 3(2), 175-86.

23. Poole D. C., Mathieu-Costello O, & West J. B. (1989). Capillary tortuosity in rat soleus muscle is not affected by endurance training. American Journal of

Physiology, 256(2), 1110-6.

24. Proctor D. N., & Joyner M. J. (1997). Skeletal muscle mass and the reduction of VO2max in trained older subjects. Journal of Applied Physiology, 82(5),

1411-1415.

(15)

status.Journal of Applied Physiology, 78(6), 2033-2038.

26. Ripoll E., Sillau A. H., & Banchero N. (1979). Change in the capillarity of skeletal muscle in the growing rat. European journal of physiology, 380(2),

153-8.

27. Rodriguez L. P., Lopez-Rego J., Calbet J. A., Valero R., Varela E., & Ponce, J. et al. (2002). Effects of training status on fibers of the musculus vastus lateralis in professional road cyclists. American Journal of Physical Medicine &

Rehabilitation, 81(9), 651-60.

28. Saltin B., & Laughlin M. H. (1994). Influence of endurance exercise training on distribution of vascular adaptations in rat skeletal muscle. American Journal of Physiology, 266(2 Pt 2), H483-90.

29. Shono N., Urata H., Saltin B., Mizuno M., Harada T., Shindo M., Tanaka H., et al. (2002). Effects of low intensity aerobic training on skeletal muscle capillary and blood lipoprotein profiles. J Atheroscler Thromb, 9(1), 78-85.

30. Shorey C. D., Manning L. A., & Everitt A. V. (1988). Morphometrical analysis of skeletal muscle fiber ageing and effect of hypophsectomy and food

restrication in the rat. Gerontology, 34(3), 97-109.

31. Smith J. L., Edgerton V. R., Betts B., & Collatos T. C. (1997). EMG of slow and fast ankle extensors of cat during posture, locomotion, and jumping. Journal of Neurophysiology, 40(3), 503-513.

32. Suzuki J., Gao M., Batra S. & Koyama T. (1997). Effects of treadmill training on the arteriolar and venular portions of capillary in soleus in soleus muscle of young and middle-aged rats. Acta Physiologica Scandinavica, 159(2), 113-121.

33. Suzuki J., Kobayashi T., Uruma T., & Koyama T. (2001). Time-course changes in arteriolar and venular portions of capillary in young treadmill-trained rats.

Acta Physiologica Scandinavica, 171(1), 77-86.

參考文獻

相關文件

Although Taiwan stipulates explicit regulations governing the requirements for organic production process, certification management, and the penalties for organic agricultural

Effectiveness of robot-assisted upper limb training on spasticity, function and muscle activity in chronic stroke patients treated with botulinum toxin: A randomized single-

(1. International arts organization: A foundation, association, company, group, or unit whose mission is geared toward culture or the arts. Examples include the American Theatre

6 《中論·觀因緣品》,《佛藏要籍選刊》第 9 冊,上海古籍出版社 1994 年版,第 1

The first row shows the eyespot with white inner ring, black middle ring, and yellow outer ring in Bicyclus anynana.. The second row provides the eyespot with black inner ring

 Students are expected to explain the effects of change in demand and/or change in supply on equilibrium price and quantity, with the aid of diagram(s). Consumer and producer

Teachers may encourage students to approach the poem as an unseen text to practise the steps of analysis and annotation, instead of relying on secondary

Curriculum planning - conduct holistic curriculum review and planning across year levels to ensure progressive development of students’ speaking skills in content, organisation