论文部分内容阅读
摘要：为探讨低氧以及运动对肥胖和正常大鼠骨骼肌线粒体脂质过氧化、抗氧化能力的影响。将100只健康雄性SD大鼠随机分为正常对照组(40只)和肥胖造模组(60只)，并从造模成功的大鼠中挑选40只，随机分为肥胖常氧安静组、肥胖常氧运动组、肥胖低氧安静组和肥胖低氧运动组(每组10只)。正常对照组随机分为正常常氧安静组、正常常氧运动组、正常低氧安静组、正常低氧运动组，每组10只。第4周末次低氧运动后24 h左右进行采样，采样前所有大鼠禁食过夜，取后肢骨骼肌(腓肠肌、股四头肌)匀浆提取线粒体。测定肥胖组大鼠以及正常组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量及s0D活性。结果：(1)正常组大鼠骨骼肌线粒体sOD活力明显高于造模组大鼠(P＜0.01)；正常组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量低于造模组大鼠，但没有统计学意义。有氧运动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力高于安静组，而MDA含量则低于安静组，但无统计学意义。(2)低氧安静组大鼠骨骼肌线粒体sOD活力明显高于常氧安静组(P＜0.01)；MDA含量低于常氧安静组，但无统计学意义。(3)低氧运动组大鼠骨骼肌线粒体sOD活力明显高于常氧运动组(P<0.05)，MDA含量则低于常氧运动组，但无统计学意義。结果表明，肥胖鼠机体的抗自由基能力比正常鼠差，而运动和低氧刺激能改善这种状况；4周的有氧运动以及低氧刺激使机体的抗氧化能力增强，自由基清除能力提高；运动和低氧刺激相结合能使机体的抗氧化能力和自由基清除能力更强。
关键词：运动生物化学；肥胖大鼠；间歇性低氧；有氧运动；自由基；线粒体
中图分类号：G804.2 文献标识码：A 文章编号：1006.7116(2007)07—0057—04
间歇性低氧刺激能激发组织自氧化，产生大量自由基刺激机体，从而使机体获得抗氧化酶系活性升高的能力。肥胖者的体内因FFA升高、GSH丧失等原因导致自由基升高、抗氧化能力降低和自由基清除能力下降。目前有许多学者发现运动能够提高机体抗自由基能力，但是还没有人从事低氧与运动刺激相结合能否改善肥胖者这种状况的研究工作。本文旨在探讨耐力训练，以及低氧刺激和耐力训练相结合能否增强正常及肥胖大鼠抗氧化能力和自由基清除能力；能否改善肥胖大鼠机体抗氧化能力和自由基清除能力差的状况，以期为提高运动能力以及改善肥胖者体内自由基代谢提供新的思路。
1 材料与方法
1．1 实验对象及前期工作
实验对象为：出生21d，断奶3d，体质量为(60±10)g，身长约10cm的Sprague—Dawly(SD)雄性健康大鼠100只，由中山大学中山医学院动物研究中心提供。随机分为正常对照组40只和肥胖造模组60只。所有大鼠分笼饲养在塑料笼内，5只/笼，不锈钢网状盖，内置干燥垫料，自由摄食和饮水，环境温度(23±2)℃，相对湿度(RH)40％-60％，自然昼夜节律变化光照，利用空调保持温、湿度的稳定，利用排气扇保持通风。试验过程中每天更换饲料和水，每周更换垫料2次。
1)肥胖大鼠造模。造模组大鼠用高脂饲料(高脂饲料配方：每100g饲料中含普通饲料60g、全蛋粉13g、猪油10g、奶粉10g、白糖7g、鱼肝油10滴。)喂养；正常对照组用普通饲料喂养。高脂饲料喂养大鼠体重超过用普通饲料喂养大鼠平均体重的10％作为肥胖模型组大鼠。
2)研究干预方式。采用美国Hypoxico公司制造的低氧分压系统(HTS)，制造人工的常压低氧环境；BCPT-98型(杭州立泰科技公司产)动物跑台，共5条跑道，坡度为O°，跑台速度0-100m/min，可任意调节。
(1)正常组：正常常氧安静组(E)(10只)：不造模、不运动，也不进行低氧刺激；正常常氧运动组(F)(10只)，每天在常氧环境中运动1h(运动速度为25m/min)，其余时间在常氧环境中生活；正常低氧安静组(G)(10只)每天进行4h的低氧刺激(前2周氧体积分数为15.4％，后2周为14.5％)，其他时间在常氧环境中生活；正常低氧运动组(H)(10只)每天在低氧环境中运动1h，5d/周(运动速度为20m/min，氧体积分数前2周为15.4％，后2周为14.5％)，然后在安静状态下低氧刺激3h(前2周氧体积分数为15.4％，后2周为14.5％)，其余时间在常氧环境中生活。
(2)模型组：从造模成功的SD大鼠中挑选40只，随机分为：常氧安静组(A)、低氧安静组(C)、常氧运动组(B)和低氧运动组(D)，每组10只。各组动物干预方式同正常组。
3)取样。第4周末次运动后24h左右进行采样，采样前所有大鼠禁食过夜。采样时用水合氯醛(φ=10％)注射麻醉实验大鼠，断头后迅速剥离后肢骨骼肌然后将样品转移到80％冰箱中保存备用。
1．2 线粒体的提取及指标测定
取后肢骨骼肌0.5g，按1：9(质量比)加入匀浆介质(pH7.4，0.01mol/L Tris-HCI、0.0001mol/LEDTA-2Na、0.01mol/L蔗糖、质量分数为0.8％的氯化钠溶液)，剪碎，在玻璃匀浆器中充分匀浆，取10％的组织匀浆液，低温低速离心机以1500 r/min离心10min，弃沉淀，取上清用低温高速离心机以12000r/min离心15min。沉淀物即为线粒体。以上操作均在0-4℃条件下进行。线粒体丙二醛(MDA)测定采用硫代巴比妥法；线粒体超氧化物歧化酶(SOD)测定采用黄嘌呤氧化酶法，操作方法按照南京建成试剂盒操作说明进行。测试仪器为722型分光光度计。
1．3 数据统计
所有实验数据由SPSS统计软件(SPSS 11.5 forWindows)处理，计算均值和标准差(x±s)，以方差分析检验组间差异显著性。显著性水平为0.05和0.01。
2 结果
4周训练后，与肥胖常氧安静组(A)大鼠比较，其他7组大鼠骨骼肌线粒体SOD的活力都有不同程度的升高，其中肥胖低氧运动组(D)明显升高(P＜0.05)；与正常常氧安静组(E)相比，正常常氧运动组(F)、正常低氧安静组(G)、正常低氧运动组(F)有非常显著性升高(P＜0.01)。与正常常氧安静组(E)比较，肥胖常氧安静组(A)大鼠骨骼肌线粒体SOD活力显著降低(P＜0.01)，肥胖常氧运动组(B)也显著降低(P＜0.05)。与肥胖常氧安静组(A)相比其他7组大鼠骨骼肌线粒体MDA的浓度都有不同程度的降低，其中正常低氧运动组(H)的降低幅度最大，但都不具统计学意义(见表1)。
3 讨论
关于运动对自由基代谢的影响，国内外学者的研究很多，而且结果都认为随着运动时间以及运动强度的变化，对自由基代谢的影响也会不同。其中，力竭运动对自由基代谢影响的研究报道较多，自从Davis首次用ESR技术直接测定出进行跑台运动至急性力竭 大鼠的肝和肌肉匀浆中的自由基信号强度较之安静时增加2－3倍之后，国内又有多位学者的研究结果显示急性力竭运动导致骨骼肌、心肌、肝、肾脏、胃等组织的自由基生成增加。关于无氧运动对自由基代谢影响的研究较少，Criswell等观察了12周间歇训练的作用发现，大强度短距离高速度间歇训练提高骨骼肌抗氧化酶活力的效果优于中等强度的持续训练。耐力训练对自由基的影响方面，国内的学者研究也比较多，李晖等用ESR技术测定了大鼠力竭适量的耐力负荷训练可改善机体抗自由基损伤能力。熊正英等也证实大强度耐力训练对机体造成损伤的同时，适应性地提高了机体的抗氧化酶的活力。蒋春笋等研究发现，12周游泳训练可以显著减少大鼠肝脏线粒体活性氧的生成。肖建原等研究发现，小负荷的耐力训练可以增强机体的抗氧化能力，使MDA含量下降、SOD活性升高；改善红细胞膜特性，使其有氧代谢能力及抗疲劳能力得到提高。表1的数据表明常氧运动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性较常氧安静组明显升高，表明持续有氧训练可以提高组织中SOD活性。而且由表1的数据可以看出，无论是肥胖大鼠还是正常大鼠，常氧运动组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量比常氧安静组低，说明4周的跑台训练使自由基的生成明显减少。这跟前人的研究结果一致。这些研究的结果都说明了长期的有氧训练，机体对自由基损伤产生适应，运动使机体SOD活性增加，自由基防御体系得以有效的加强，LPO的降解、转运和排出过程增强，使脂质过氧化反应减弱。
由于低氧刺激呈现间歇式或脉冲性，所以称为间歇性低氧训练。有资料表明，间歇性低氧训练可有效提高心肌、脑、骨骼肌组织的SOD活性，加快MDA的清除，增强机体在缺氧条件下的工作能力，对长时间运动中延缓中枢性疲劳，保证心脏供血，预防运动损伤有积极的作用。表1的数据显示，低氧安静组大鼠骨骼肌线粒体MDA分别低于常氧安静组；低氧运动组大鼠骨骼肌线粒体MDA分别低于常氧运动组；低氧组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性较常氧组明显升高，说明每天4h的间歇性低氧刺激使机体自由基的生成减少，使机体抗过氧化物反应的能力提高和防御保护作用加强。而低氧运动更能显著减少自由基的产生，减少机体脂质过氧化物的生成，降低MDA的含量。此结果说明低氧和运动训练双重刺激，可明显提高机体SOD的活性，有利于MDA的清除，减少脂质过氧化物的产生。这与文献报道间歇性低氧可以减少机体自由基的生成，提高机体抗过氧化物酶活性的结果一致”。与蒋明朗等发现的4周间歇性低氧刺激后大鼠心肌、骨骼肌和脑的SOD活性升高，MDA含量下降的结果也相一致。
由表1的数据可见本研究发现肥胖大鼠骨骼肌线粒体SOD活性显著低于正常大鼠(P＜0.01)，而且表明肥胖大鼠骨骼肌线粒体MDA含量比正常大鼠高，但差异无显著性，说明肥胖大鼠机体的抗氧化能力和自由基清除能力比正常大鼠差。Dobrian等实验也证实，在给SD大鼠高脂饲料喂养16周造成肥胖模型后，模型组大鼠大动脉、肾脏等脏器MDA较对照组显著升高。
4 结论与建议
1)正常组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力明显高于肥胖造模组大鼠(P＜0.01)；正常组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量低于造模组大鼠，但没有统计学意义。而有氧運动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力高于安静组，MDA含量则低于安静组。说明肥胖者机体的抗氧化能力和自由基清除能力比正常者要差，而有氧运动可以改善这种状况。
2)低氧安静组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力明显高于常氧安静组(P＜0.01)；MDA含量低于常氧安静组，但无统计学意义。说明单纯的低氧刺激可以提高机体抗自由基能力和抗自由基能力。
3)低氧运动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性明显高于常氧运动组(P＜0.05)，MDA含量则低于常氧运动组，但无统计学意义。表明有氧运动以及间歇性低氧刺激都能提高机体的抗氧化和自由基清除能力，如果运用运动与低氧双重刺激相结合效果更好。
[编辑：郑植友]
关键词：运动生物化学；肥胖大鼠；间歇性低氧；有氧运动；自由基；线粒体
中图分类号：G804.2 文献标识码：A 文章编号：1006.7116(2007)07—0057—04
间歇性低氧刺激能激发组织自氧化，产生大量自由基刺激机体，从而使机体获得抗氧化酶系活性升高的能力。肥胖者的体内因FFA升高、GSH丧失等原因导致自由基升高、抗氧化能力降低和自由基清除能力下降。目前有许多学者发现运动能够提高机体抗自由基能力，但是还没有人从事低氧与运动刺激相结合能否改善肥胖者这种状况的研究工作。本文旨在探讨耐力训练，以及低氧刺激和耐力训练相结合能否增强正常及肥胖大鼠抗氧化能力和自由基清除能力；能否改善肥胖大鼠机体抗氧化能力和自由基清除能力差的状况，以期为提高运动能力以及改善肥胖者体内自由基代谢提供新的思路。
1 材料与方法
1．1 实验对象及前期工作
实验对象为：出生21d，断奶3d，体质量为(60±10)g，身长约10cm的Sprague—Dawly(SD)雄性健康大鼠100只，由中山大学中山医学院动物研究中心提供。随机分为正常对照组40只和肥胖造模组60只。所有大鼠分笼饲养在塑料笼内，5只/笼，不锈钢网状盖，内置干燥垫料，自由摄食和饮水，环境温度(23±2)℃，相对湿度(RH)40％-60％，自然昼夜节律变化光照，利用空调保持温、湿度的稳定，利用排气扇保持通风。试验过程中每天更换饲料和水，每周更换垫料2次。
1)肥胖大鼠造模。造模组大鼠用高脂饲料(高脂饲料配方：每100g饲料中含普通饲料60g、全蛋粉13g、猪油10g、奶粉10g、白糖7g、鱼肝油10滴。)喂养；正常对照组用普通饲料喂养。高脂饲料喂养大鼠体重超过用普通饲料喂养大鼠平均体重的10％作为肥胖模型组大鼠。
2)研究干预方式。采用美国Hypoxico公司制造的低氧分压系统(HTS)，制造人工的常压低氧环境；BCPT-98型(杭州立泰科技公司产)动物跑台，共5条跑道，坡度为O°，跑台速度0-100m/min，可任意调节。
(1)正常组：正常常氧安静组(E)(10只)：不造模、不运动，也不进行低氧刺激；正常常氧运动组(F)(10只)，每天在常氧环境中运动1h(运动速度为25m/min)，其余时间在常氧环境中生活；正常低氧安静组(G)(10只)每天进行4h的低氧刺激(前2周氧体积分数为15.4％，后2周为14.5％)，其他时间在常氧环境中生活；正常低氧运动组(H)(10只)每天在低氧环境中运动1h，5d/周(运动速度为20m/min，氧体积分数前2周为15.4％，后2周为14.5％)，然后在安静状态下低氧刺激3h(前2周氧体积分数为15.4％，后2周为14.5％)，其余时间在常氧环境中生活。
(2)模型组：从造模成功的SD大鼠中挑选40只，随机分为：常氧安静组(A)、低氧安静组(C)、常氧运动组(B)和低氧运动组(D)，每组10只。各组动物干预方式同正常组。
3)取样。第4周末次运动后24h左右进行采样，采样前所有大鼠禁食过夜。采样时用水合氯醛(φ=10％)注射麻醉实验大鼠，断头后迅速剥离后肢骨骼肌然后将样品转移到80％冰箱中保存备用。
1．2 线粒体的提取及指标测定
取后肢骨骼肌0.5g，按1：9(质量比)加入匀浆介质(pH7.4，0.01mol/L Tris-HCI、0.0001mol/LEDTA-2Na、0.01mol/L蔗糖、质量分数为0.8％的氯化钠溶液)，剪碎，在玻璃匀浆器中充分匀浆，取10％的组织匀浆液，低温低速离心机以1500 r/min离心10min，弃沉淀，取上清用低温高速离心机以12000r/min离心15min。沉淀物即为线粒体。以上操作均在0-4℃条件下进行。线粒体丙二醛(MDA)测定采用硫代巴比妥法；线粒体超氧化物歧化酶(SOD)测定采用黄嘌呤氧化酶法，操作方法按照南京建成试剂盒操作说明进行。测试仪器为722型分光光度计。
1．3 数据统计
所有实验数据由SPSS统计软件(SPSS 11.5 forWindows)处理，计算均值和标准差(x±s)，以方差分析检验组间差异显著性。显著性水平为0.05和0.01。
2 结果
4周训练后，与肥胖常氧安静组(A)大鼠比较，其他7组大鼠骨骼肌线粒体SOD的活力都有不同程度的升高，其中肥胖低氧运动组(D)明显升高(P＜0.05)；与正常常氧安静组(E)相比，正常常氧运动组(F)、正常低氧安静组(G)、正常低氧运动组(F)有非常显著性升高(P＜0.01)。与正常常氧安静组(E)比较，肥胖常氧安静组(A)大鼠骨骼肌线粒体SOD活力显著降低(P＜0.01)，肥胖常氧运动组(B)也显著降低(P＜0.05)。与肥胖常氧安静组(A)相比其他7组大鼠骨骼肌线粒体MDA的浓度都有不同程度的降低，其中正常低氧运动组(H)的降低幅度最大，但都不具统计学意义(见表1)。
3 讨论
关于运动对自由基代谢的影响，国内外学者的研究很多，而且结果都认为随着运动时间以及运动强度的变化，对自由基代谢的影响也会不同。其中，力竭运动对自由基代谢影响的研究报道较多，自从Davis首次用ESR技术直接测定出进行跑台运动至急性力竭 大鼠的肝和肌肉匀浆中的自由基信号强度较之安静时增加2－3倍之后，国内又有多位学者的研究结果显示急性力竭运动导致骨骼肌、心肌、肝、肾脏、胃等组织的自由基生成增加。关于无氧运动对自由基代谢影响的研究较少，Criswell等观察了12周间歇训练的作用发现，大强度短距离高速度间歇训练提高骨骼肌抗氧化酶活力的效果优于中等强度的持续训练。耐力训练对自由基的影响方面，国内的学者研究也比较多，李晖等用ESR技术测定了大鼠力竭适量的耐力负荷训练可改善机体抗自由基损伤能力。熊正英等也证实大强度耐力训练对机体造成损伤的同时，适应性地提高了机体的抗氧化酶的活力。蒋春笋等研究发现，12周游泳训练可以显著减少大鼠肝脏线粒体活性氧的生成。肖建原等研究发现，小负荷的耐力训练可以增强机体的抗氧化能力，使MDA含量下降、SOD活性升高；改善红细胞膜特性，使其有氧代谢能力及抗疲劳能力得到提高。表1的数据表明常氧运动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性较常氧安静组明显升高，表明持续有氧训练可以提高组织中SOD活性。而且由表1的数据可以看出，无论是肥胖大鼠还是正常大鼠，常氧运动组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量比常氧安静组低，说明4周的跑台训练使自由基的生成明显减少。这跟前人的研究结果一致。这些研究的结果都说明了长期的有氧训练，机体对自由基损伤产生适应，运动使机体SOD活性增加，自由基防御体系得以有效的加强，LPO的降解、转运和排出过程增强，使脂质过氧化反应减弱。
由于低氧刺激呈现间歇式或脉冲性，所以称为间歇性低氧训练。有资料表明，间歇性低氧训练可有效提高心肌、脑、骨骼肌组织的SOD活性，加快MDA的清除，增强机体在缺氧条件下的工作能力，对长时间运动中延缓中枢性疲劳，保证心脏供血，预防运动损伤有积极的作用。表1的数据显示，低氧安静组大鼠骨骼肌线粒体MDA分别低于常氧安静组；低氧运动组大鼠骨骼肌线粒体MDA分别低于常氧运动组；低氧组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性较常氧组明显升高，说明每天4h的间歇性低氧刺激使机体自由基的生成减少，使机体抗过氧化物反应的能力提高和防御保护作用加强。而低氧运动更能显著减少自由基的产生，减少机体脂质过氧化物的生成，降低MDA的含量。此结果说明低氧和运动训练双重刺激，可明显提高机体SOD的活性，有利于MDA的清除，减少脂质过氧化物的产生。这与文献报道间歇性低氧可以减少机体自由基的生成，提高机体抗过氧化物酶活性的结果一致”。与蒋明朗等发现的4周间歇性低氧刺激后大鼠心肌、骨骼肌和脑的SOD活性升高，MDA含量下降的结果也相一致。
由表1的数据可见本研究发现肥胖大鼠骨骼肌线粒体SOD活性显著低于正常大鼠(P＜0.01)，而且表明肥胖大鼠骨骼肌线粒体MDA含量比正常大鼠高，但差异无显著性，说明肥胖大鼠机体的抗氧化能力和自由基清除能力比正常大鼠差。Dobrian等实验也证实，在给SD大鼠高脂饲料喂养16周造成肥胖模型后，模型组大鼠大动脉、肾脏等脏器MDA较对照组显著升高。
4 结论与建议
1)正常组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力明显高于肥胖造模组大鼠(P＜0.01)；正常组大鼠骨骼肌线粒体MDA含量低于造模组大鼠，但没有统计学意义。而有氧運动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力高于安静组，MDA含量则低于安静组。说明肥胖者机体的抗氧化能力和自由基清除能力比正常者要差，而有氧运动可以改善这种状况。
2)低氧安静组大鼠骨骼肌线粒体SOD活力明显高于常氧安静组(P＜0.01)；MDA含量低于常氧安静组，但无统计学意义。说明单纯的低氧刺激可以提高机体抗自由基能力和抗自由基能力。
3)低氧运动组大鼠骨骼肌线粒体SOD活性明显高于常氧运动组(P＜0.05)，MDA含量则低于常氧运动组，但无统计学意义。表明有氧运动以及间歇性低氧刺激都能提高机体的抗氧化和自由基清除能力，如果运用运动与低氧双重刺激相结合效果更好。
[编辑：郑植友]