（运动人体科学专业论文）不同运动强度对大鼠主动脉hoco系统及抗氧化酶的影响.pdf

论文摘要 研究目的： h o c o 系统是体内重要的抗氧化体系。本实验旨在建立相关运动模型，比较 不同强度运动对大鼠主动脉h o c o 系统及抗氧化酶的影响，探讨其中的相互关 系及作用机制。 研究方法： 实验s d 大鼠设立安静组、小强度运动训练组、中强度运动训练组及大强度 运动训练组，检测主动脉h o 1 m r n a 表达，c o 生成量，s o d 活性及m d a 含量。 研究结果： 小强度，中强度，大强度运动对主动脉中h o i m r n a 的表达均有显著影响， 与安静组比较。各组均数分别增加了2 5 8 5 ( p 0 0 5 ) ，2 7 2 7 ( p 0 0 5 ) 、5 3 4 2 ( p 0 0 5 ) ；小强度、中强度、大强度运动对主动脉中c o 的生成均有显著影响， 与对照组比较，各组均数分别增加了1 0 9 6 ( p 0 0 5 ) 、2 1 4 5 ( p 0 0 1 ) 、3 4 2 9 ( p 0 0 1 ) ：小强度，中强度，大强度运动对主动脉中s o d 的活性均有显著影响，。 与安静组比较，各组均数分别增加了1 4 7 1 ( p 0 0 5 ) 、1 6 9 7 ( p 0 0 1 ) 、 2 8 1 9 ( p 0 0 1 ) ：中强度、大强度运动对主动脉中m d a 含量均有显著影响，小强 度运动对m d a 含量无显著影响，与对照组比较，中强度组均数减少了 1 4 5 9 ( p 0 ，0 5 ) ，大强度组均数减少了2 6 4 9 ( p 0 0 1 ) 。且不同强度组之间比较， 以上各指标也均有显著性差异。 结论： 1 不同强度运动均可提高大鼠主动脉h o 。l m r n a 表达和c o 的生成，且在 8 5 v 0 2 m a x 的强度范围内，运动训练强度越大，其表达和生成量就越大。 2 不同强度运动均可增加大鼠主动脉s o d 活性，减少m d a 含量，在 8 5 v 0 2 m a x 的强度范围内，运动训练强度越大，s o d 活性的增加越多，m d a 含 量也减少得越多。 3 实验提示，在8 5 v 0 2 m a x 的强度范围内。运动训练的强度越大，机体的 抗氧化能力越强。因此，适当提高运动训练的强度可更好地提高机体的抗氧化能 力。 4 不同强度运动均可以明显控制大鼠体重的增长，为运动减肥提供依据。 实验提示，不同强度运动对于减体重的效果需要与饮食配合才能更明显。 关键词：运动、h o 1 m r n a 、c o 、s o d 、主动脉 a b s t r a c t o b j e c t i v e ：h o c os y s t e mi sa ni m p o r t a n ta n t i o x i d a n ts y s t e mi nh u m a nb o d y i nt h e p r e s e n ts t u d y , w ee s t a b l i s h e dc o r r e l a t i v ee x e r c i s em o d e lt oc o m p a r e dt h ee f f e c t so f d i f f e r e n te x e r c i s ei n t e n s i t i e so nh o c os y s t e ma n da n t i o x i d a n te n z y m eo fr a ta o r t a ， a n dd i s c u s st h er e l a t i o n s h i p sa sw e l la st h em e c h a n i s mi ni t m e t h o d s ：t h er a t sh a db e e nd i v i d e di n t oc o n t r o lg r o u p 、l o w i n t e n s i t yg r o u p 、 m i d d l e i n t e n s i t yg r o u pa n dh i g i l - i n t e n s i t yg r o u p t h eh o i m r n ae x p r e s s i o n ，c o p r o d u c t i o n ，s o da c t i v i t ya n dm d a c o n t e n ti na o r t ao fa l lt h eg r o u p sw e r ee x a m i n e d r e s u l t s ：c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lg r o u p ，t h eh o l m r n ae x p r e s s i o no ft h e d i f f e r e n ti n t e n s i t i e se x e r c i s ew e r ee l e v a t e db y2 5 8 5 ( p 0 0 5 ) a n d2 7 2 7 ( p 0 0 5 ) a n d5 3 。4 2 ( p 0 0 5 ) t h ec op r o d u c t i o nw a se l e v a t e db y1 0 9 6 ( p 0 0 5 ) 、2 1 4 5 ( p 0 0 1 ) 、3 4 2 9 ( p 0 0 1 ) t h es o d a c t i v i t yi n c r e a s e db y 1 4 7 1 ( p 0 0 5 ) 、1 6 9 7 ( p 0 o i ) 、2 8 1 9 ( p 0 0 1 ) m i d d l e i n t e n s i t y a n d h i g l l i n t e n s i t y e x e r c i s e sh a ds i g n i f i c a n ti n f l u e n c e so nt h em d ac o n t e n t b u t f o w - i n t e n s i t yh a dn o ts i g n i f i c a n ti f i f l u e n c eo nt h em d ac o n t e n t c o m p a r e dw i t ht h e c o n t r o lg r o u p ，m i d d l e i n t e n s i t yg r o u pr e d u c e db y14 5 9 ( p 0 0 5 ) ，h i g h i n t e n s i t y g r o u pr e d u c e db y2 6 4 9 ( p 0 0 1 ) f u r t h e r m o r e ：t h eh o - i m m ae x p r e s s i o n ，c o p r o d u c t i o n ，s o da c t i v i t ya n dm d a c o n t e n ta l s oh a ds i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e n a l lo ft h ed i f f e r e n ti n t e n s i t i e se x e r c i s eg r o u p s c o n c i u s i o n ： 1 e x e r c i s eo fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e sc a n p r o m o t et h eh o i m r n a e x p r e s s i o na n d t h ec op r o d u c t i o n f u r t h e r m o r e ，u n d e rt h ei n t e n s i t yo f8 5 v 0 2 m a x ，h i g h e rt h e e x e r c i s ei n t e n s i t yw a s ，m o r es i g n i f i c a n tt h ee x p r e s s i o na n dp r o d u c t i o nw e r e 2 e x e r c i s eo fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e sc a np r o m o t et h es o d a c t i v i t yo fr a ta o r t a ，a n d r e d u c et h em d ac o n t e n t f u r t h e r m o r e ，u n d e rt h ei n t e n s i t yo f8 5 v 0 2 m a x ，h i g a e r t h ee x e r c i s ei n t e n s i t yw a s ，m o r et h es o da c t i v i t yi n c r e a s e d ，a n dm o r et h em d a c o n t e n td e c r e a s e d 3 t h es t u d yi n d i c a t e st h a t ，u n d e rt h ei n t e n s i t yo f8 5 v 0 2 m a x ，t h ea n t i o x i d a n t a b i l i t yi sc o r r e s p o n dw i t ht h ee x e r c i s ei n t e n s i t y 4 e x e r c i s eo fd i f f e r e n ti n t e n s i t i e sc a ns i g n i f i c a n t l yc o n t r o lt h ei n c r e a s eo ft h e b o d yw e i g h t t h es t u d yp r o v i d et h ee v i d e n c ef o re f f e c to fe x e r c i s eo nc o n t r o lw e i g h t t h es t u d yi n d i c a t e st h a td i f f e r e n te x e r c i s ei n t e n s i t i e ss h o u l dc o o p e r a t ew i t hd i e tt o o b t a i nm o r ea p p a r e n te f f e c t k e y w o r d ：e x e r c i s e ；h o 1 m r n a ；c o ；s o d ；a o r t a 符号说明 a t p 腺苷三磷酸 c g m p 乌苷环磷酸 c o p p 。钴卟啉 c o 一氧化碳 e c 。血管内皮细胞 g p x 谷胱甘肽过氧化物酶 g s h 谷胱甘肽 g t p 鸟菅三磷酸 h o 血红素加氧酶 h s p 3 2 热休克蛋白3 2 i l - 8 一白介素一8 l d l 一低密度脂蛋白 m a p k 丝裂原活化蛋白激酶 m d a 丙二醛 n a d p 辅酶i i n a d p h 还原型辅酶i i n o 一氧化氮 n o s 一氧化氮合酶 i q t g ：_ 硝酸甘油 p k c 蛋白激酶c r o s 活性氧 s g c 可溶性鸟苷酸环化酶 s m c 平滑肌细胞 s o d 超氧化物歧化酶 t n f a 肿瘤坏死因子a v s m c 血管平滑肌细胞 c a t 过氧化氢酶 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： = 牛：! 耳 日期： 兰! z ：! jj 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学位论文作者签名：了。p r 日期： 兰m 导师签名：1 勿弼 日期：一，7 5 一 第一部分文献综述 血红素加氧酶( ，h o ) 系统是体内重要的抗氧化体系，h o 催化血红素形成产 物一氧化碳( c o ) 、胆红素和游离铁，c 0 被大量研究证实是一种重要的细胞间信 使，在心、脑，血管系统中起着重要的生物学作用参与调节体内许多生理和病 理生理过程；胆红素是体内丰富的抗氧化物质。h o 及其产物都和抗氧化应激紧密 相关。运动作为对机体的多重刺激，是一种多元应激，也会对这一系统产生影响。 机体内抗氧化酶的活性又是影响其抗氧化能力的重要因素之一，本文拟对h 0 c 0 系统的研究进展、作用机制、生理作用运动与该系统及抗氧化酶的关系作一综 述。 1h o c o 系统概述 h o 是血红素降解的起始酶和限速酶。催化血红素生成等摩尔的胆绿素、一氧 化碳和游离铁，胆绿素随即降解为胆红素。h o 有h o 1 、h o 一2 和h o 3 三种同工 酶，为不同的基因编码产物。h o 1 为诱导型，在体内广泛分布，广泛分布于肝脏、 脾脏j 网状内皮系统和骨髓等组织，生理状态下h o 1 表达是低水平的，但可被各 种能够引起氧化应激的因素所诱导，如热休克，缺血和缺氧【4 8 - 5 0 1 。近年研究发现， 渗透压的改变也可诱导h o l l 表达m 列。使用高渗盐水升高了细胞外渗透压，导 致细胞内水分渗出，为了维持细胞自身体积和功能的稳定，细胞内一系列信号转 导通路被激活，其中丝裂原活化蛋白激酶( m a p k l 途径的激活是引起h o 1 表达增 一强的重要原因i ”】。 现已证明h o 1 实际上就是热休克蛋 刍3 2 ( h s p 3 2 ) ，是一种细胞应激性反应蛋 白，对细胞的损伤具有一定的保护作用l lj 。h o 2 和h o 3 为结构型，h o 2 主要存在 于一些特殊器官。如脑组织和睾丸田i ，是，土理状态下h o 的主要存在形式。h o 2 很少被诱导，目前已知只有肾上腺皮质激素可诱导h o 一2 的表达增加。内皮层和血 管平滑肌层h o 2 的表达被认为能促使机体生成c o 来直接调节血管紧张度1 2 。3 i 。 h o 3 缺乏催化活性，主要作用可能为介导h o 与血红素的结合，其生物学特性和功 能有待于进一步研究。 c o 结合血红蛋白的能力几乎是0 2 的2 4 5 倍，可与血液中的血红蛋白结合而减 少了血红蛋白的携氧能力，一直被认为是毒性气体。近年来人们研究发现c o 是一 种重要的细胞间信使，参与调节体内许多生理和病理生理过程，它通过鸟苷酸环 化酶系统发挥与一氧化氮类似的分子信号作用【引。h o 1 的许多细胞保护作用归功 于c o 的生成。研究表明，哺乳动物几乎所有组织都能合成和释放c 0 内源性c o 的主要来源途径是在h o 和n a d p h 的催化下，血红素分子中的a 中碳桥断裂，生成 等摩尔数的胆绿素、f c 2 + 和c o ( 图1 ) ，该反应在微粒体中发生i2 。 图1 血红素降解 胆红素在一定浓度下，具有较强的抗氧化作用。血清胆红素水平低下可以导 致机体抗氧化能力下降，进而引起体内脂质过氧化反应增强，表明生理浓度的胆 红素在体内确实具有十分重要的抗氧化功能。这主要是由于胆红素含有一个延伸 的共扼双键系统和活性氢原子，从而能够阻止氧化作用i3 2 1 。胆红素除具有抗氧化作 用外，还能降低血清胆固醇及抑制补体活化所介导的炎症反应等。游离铁被认 为可以引起铁蛋白上调，铁蛋白也具有抗氧化性质。 2h o c o 系统的作用机制 许多研究证实c o 以自分泌或旁分泌方式与自身或邻近细胞胞浆中可溶性鸟 苷酸环化酶s g c 分子的血红素基团中f c “结合使其构型轻度弯曲而激活，从而催 化g t p 生成c g m p ，发挥细胞内第二信使的生物学效应；与细胞色素氧化酶的血红 素基团上的f c “结合，使该酶的活性受到抑制，是c o 生理作用的另一分子机制； c o 还可直接激活钙依赖性钾离子通道活性，钾离子外流增加，使细胞超极化，关 闭电压依赖性钙通道，使钙离子进入细胞减少而产生作用。 3 调节h o 1 基因表达的信号通路 3 1 氧化还原信号通路 h o - l 基因表达的诱导不仅受细胞内r o s 生产的影响，而且也受胞内谷胱甘 肽( g s h ) 储备减少调节。实验发现抑制或清除胞内r o s 可降低h o 1 表达，说明 r o s 的增加可能影响与细胞氧化还原状态改变有关的特异性蛋白激酶和蛋白磷酸 化酶的活性，从而在调节h o 1 基因表达中起作用。 3 2 丝裂原激活的蛋白激酶通路( m a p k ) m a p k 是丝氨酸苏氨酸蛋白激酶，包括c - j u nn 末端激酶( c - j u nn t e r m i n a l k i n a s e s j n k s ) 、细胞外信号调节蛋白激酶( e x t r a c e l l u t a rs i g n a l r e g u l a t e dp r o t e i n k i n a s e s ，e r k s ) 和p 3 8 丝裂原活化蛋白激酶( p 3 8 m a p k ) 等成员。m a p k 可被多种细 胞外刺激所活化，许多引起h o 1 表达的刺激也可以增加m a p k 的活动，并且m a p k 磷酸化参与了h o 1 基因的诱导产生，因此很容易理解m a p k 信号转导途径参与了 h o 1 基因表达增加。 3 jc a mp 依赖的p k a 通路 c a m p 是胞内第二信使，升高胞内c a m p 水平可激活p k a 。许多激素和胞外刺 激，如bt 2 c a m p 可以影响c a m p 水平。有实验证实b t 2 c a m p 可以诱导大鼠原代肝 细胞h o 1 基因表达，这一过程与p k a 信号通路活动有关。而p k a 的特异性抑制剂 k t 5 7 2 0 可明显抑带i h o l m r n a 表达1 2 6 i 。 3 4 蛋白磷酸酶 特异性蛋白激酶和蛋白磷酸酶之间的平衡对于细胞稳态的调控至关重要。研 究证实蛋白磷酸酶在调节基因表达中发挥重要作用。丝氨酸苏氨酸蛋白磷酸酶1 和2 a 作为特异性抑制剂，可诱导大鼠原代肝细胞h 0 1 基因表达，这一诱导是经 c a m p 反应成分a p 1 位点介导的，该位点也与c a m p 和c g m p 依赖h o 1 诱导有关 【3 0 j ：特异性磷酸酶也涉及”前列腺素j 2 介导的h o 1 基因转录水平调节。 3 5 h o 1 基因启动因子( p r o m o t e r ) 的调节 大多数影响h o 1 基因的调节因素最初是通过转录水平控制的，调节成分主要 调控h o ：i 基因启动日子5 端区。 4h o c o 的生理作用 近年来，h o c o 系统作为一种新的内源性介质，对机体的保护作用已逐渐为 人们所关注。h o c o 系统是体内重要抗氧化体系，其抗氧化应激作用机制与其催 化产物有关c 0 能够抑制血小板聚集，调节血管张力，抑制平滑肌细胞增殖，抑 制促炎细胞因子的表达发挥抗炎作用；胆绿素和胆红素均是体内车富的抗氧化物 质。 4 1h o c o 对心血管系统的作用 h o 1 及其3 种代谢产物具有抗炎、抗氧化应激、抑制血小扳聚集及减少细胞 凋亡等作用，与动脉粥样硬化及斑块稳定性有着密切的关系【2 7 l 。尽管长期以来c o 一直被认为是血红素分解代谢产生的有毒产物，近年来的研究却证实c o 是调节心 脏功能的关键信号分子。c o 合成的改变与许多心血管疾病有关，如动脉硬化、高 血压和i r 损伤。c o 可激活可溶性鸟苷酸环化酶，催化g t p 生成c g m p ，从而产生 舒张血管、抑制平滑肌细胞增殖和缸小板聚集等作用。c o 和胆红素在降低血压、 减轻心脏负荷、减少缺血再灌注损伤、逆转心肌细胞脂质过氧化及右心衰竭中起 着重要的调节与保护作用。最近。c o 促进内皮生长和毛细血管萌芽的作用已经被 证实1 5 85 9 1 。 已有研究证实内皮细胞损伤是许多心血管疾病的共同病理步骤，因此，特异 性诱导h o 1 基因的表达可防御内皮损害有望进一步用于抗氧化损伤和治疗心血 管疾病。c o 能抑$ 1 t n f - a 、i l 等诱导的血管内皮细胞凋亡i ”。诱导h o 1 的过度表 达可以减少斑块的形成【2 引。h o 1 能通过加强缺血心肌细胞对低氧的耐受性等作用 机制，促迸急性梗死心肌的收缩功能恢复【6 i 。离体和在体实验显示，诱导h o l 表 达可上调细胞周期激酶抑制因子p 2 1 ，抑$ 1 1 5 t 管平滑肌细胞生长”。在v s m c 系，c g 产物增搬或将细胞暴露于外源性c o ，可降低细胞的生长反应性f 2 4 l 。有研究结果表 明( 3 9 1 ，通过诱导h o 1 的表达，从而增加内源性c o 的产生并抑$ 1 v s m c s 的增殖，在动 脉懈样硬化及再狭窄的防治中可能具有重要作用。h o 1 有可能成为临床治疗血管 增殖性疾病的靶点。v o l t i 等1 4 2 1 把h o 1 基因转染到毛细血管内皮细胞中，再把这些 内皮细胞种植在培养基中，可观察到类乏细血管生长，握示h o t 在血管形成中超 重要作用。抑制h 0 活性，增加了对遗传性高脂血兔和低密度脂蛋白( l d l ) 受体 敲除4 、鼠进行高脂饮食喂养的损害1 5 4 j 卯。高脂饮食的t 4 0 t 基因缺乏小鼠与对照组 小鼠相比，尽管血浆总胆固醇上升水平相似，其动脉粥样硬化损伤的形成加速p “。 持续暴露在低浓度c o 中5 6 天，可以延迟大动脉移植后大鼠的动脉粥样硬化损伤的 形成【5 7 l 。 大量研究显示了h 0 c 0 系统对冠状动脉i r 损伤的保护作用。采用h e m i n 预处 理可快速诱导心肌h o ，1 活性的增加，从而显著地减轻紫绀型心脏缺氧，复氧后的 i r 损伤【3 8 l 。诱导h o 1 可显著减少心肌佩后的梗死面积。丽抑制h o 则加剧心脏组 织损伤1 6 0 6 1 6 2 1 ，h o 1 敲除小鼠的心脏与野生对照组相比，对i r 损伤的易感性增 加1 6 3 。h o 1 缺乏小鼠在组织缺氧过程中产生心室扩张，梗塞形成和血栓症等适应 不良反应【矾】。当c o 浓度非常低时( o 0 0 1 0 0 1 ) ，可改善缺血后恢复，减少梗死 面积、心室纤维颤动；5 c o 浓度较高( o 1 ) 可导致严重的心室纤维颤动。因 此c o 的心脏保护作用可能与所用c o 浓度严格相关。 h o 1 的抗高血压作用似乎是由c o 调节的，因为控制胆绿素没有显著改变系统 血自孔。灌注1 2 0 可扩张许多器官的血管，包括肝脏、心脏、肾脏和肺。h o c o 通路在高血压等病理损害中呈代偿性上调，参与血管舒张调节，并可能补偿n o s n o 系统的抑制。从而发挥重要作用 7 】d 血管紧张素l i 引起大鼠高血压。其伴随 各种组织包括血管中h o 1 的诱导，有理由相信，h o 1 的上调是通过削弱升血压反 应起作用的保护补偿机帝l j f “i 。诱导h o 1 表达和c o 生成可以抑制由慢性组织缺氧 4 引起的肺动脉结构改变及肺高压的发展1 6 “，基因改造大鼠过表达h o 1 也发生类似 的肺高压中的保护作用岬j 。 4 2h o c o 对其他系统的作用 大量研究证明c o 能提高机体的免疫保护能力，抑制多种因素引起的细胞凋亡 以及提高机体应激能力。有实验发现培养的内皮细胞中的h o 1 通过释放c o 激活 p 3 8 有丝分裂原激活蛋白激酶途径来介导抗凋亡发挥内皮细胞免疫保护作用1 9 l 。另 外h o 能有效地提高在氧化应激或其他状态下的自身保护能力，在肾脏缺血再灌注 前运用c o p p 诱导h o 1 表达，可明显改善肾功能，减轻肾脏的病理损害i l 。有实验 1 1 1 l 证实，h o 1 在对肝毒性的抗氧化防御中起着重要作用。 c o 在生理状态下是一种新型神经递质，参与机体多种生理功能的调节。c o 参 与长时程增强效应，并在下丘脑中间核信号传导中发挥作用，影响食欲、调节体 温。h o 在神经系统中是一种较强的抗氧化酶，h o 2 主要在脑中表达，尽管h o 2 是组成上的表达，但它的活性可被磷酸化调节，在脑中h o 2 是一种内源性的神经保 护系统【1 2 】。有报道过表达h o i 可抵抗谷氨酸介导氧应激所致的神经元死亡，并证 明当h o 1 水平增高时，静息细胞内钙离子浓度降低，氧自由基产生速度大大下降。 h o 1 的神经保护作用可扩展到抑制h 2 0 2 诱导的细胞死亡。 5 国内外关于运动与h o c o 系统关系的研究 5 1 运动与h 0 由于h o c o 系统与运动的关系尚未引起运动医学领域的重视，有关报道并不 多。m a r i n am a r i n i 等1 4 6 l 研究发现，对大鼠进行跑台训练，运动速度和时间逐渐递 增i 最终强度达至l j 5 5 v o ：m a x ，每天l h ，每周3 天，共1 4 周i 运动i i i 练组大鼠与 安静组相比，心肌h o i m r n a 和蛋白表达均增加，心脏班t 后梗死面积减少。 m b r e n n a nh a r r i s 等1 47 i 实验发现，长期跑台运动不能引起大鼠心肌h o 1 蛋白表达的 改变。a t a l a y 等 乳i 研究了耐力训练对链脲霉素诱导的糖尿病大鼠和非糖尿病大鼠 骨骼肌，心脏和肝脏h o 一1 表达的影响，发现8 周耐力训练对糖尿病及非糖尿病大 鼠h o i 表达均未产生影响。h i l d e b r a n d t 等1 ”| 手艮道，不同运动强度和时间对不同类 型肌纤维中的h o 1 基因转录产生不同的影响，低强度( 5 0 v 0 2 m a x ) 运动4 5 m i n ， 激活大鼠腓肠肌红肌h o 1 基因转录，白肌h o l 基因转录未有改变，低强度运动 1 8 0 m i n ，红肌h o 1 基因转录增加大于3 0 倍，白肌h o 1 基因转录增加大于1 0 倍，而 大强度( 7 5 v 0 2 m a x ) 运动4 5 m i n ，可使红肌h o 1 基因转录增加约5 倍，白肌h o 1 基因转录增加约1 5 倍。e s s i g 等i “i 研究发现，高热可使大鼠h o 1 m r n a 表达增加6 倍，力竭运动( 2 4 m m i n ，跑台) l 小时可使大鼠骨骼肌h o i m r n a 增加7 倍，肌肉 收缩( 1 0 h z 电刺激) 3 d , 时可使大鼠胫骨前肌h o 1 m r n a 增加4 倍，说明力竭运动 和电刺激与高热一样可以诱导骨骼肌h o l 表达。p i l e g a a r d 等i ”l 砖6 位未经训练男性 进行实验，每天完成6 0 m i n 9 0 m i n 的力竭性单腿伸膝练习，连续5 天，第5 天采用 骨骼肌活检技术检查股外侧肌运动前、运动后即刻、1 5 m i n 、l h 、2 h 、4 h 的h o l 变化，发现骨骼肌h o l 在运动中和运动后彼明显诱导。另外，观察至l j 4 h 功率自行 车运动使h 0 1 基因转录逐渐增加，h o i m r n a 在运动后即刻增加约4 倍，并在恢 复期4 h 中保持3 5 倍。p a r o o 等【1 6 i 观察7 5 v 0 2 m a x q ，等强度运动对去卵巢大鼠骨骼 肌h o 1 表达的影响。运动后，雌激素运动组、雌激素安静组、安慰剂安静对照组 均未检测到h 0 1 表达，仅去卵巢安慰剂组骨骼肌h o 1 的表达被诱导，说明雌激素 的潜在抗氧化作用削弱了运动对h o ，i 的诱导。t _ i l o m p s o n 等【7 4 | 实验发现，以7 0 v 0 2 m a x 运动强度急性运动7 5 分钟，引起男性淋巴细胞h o i m r n a 表达及h o - i 蛋 白增加。n i e s s 等【7 5 l 报道力竭运动和长跑可诱导人体白细胞h o 1 表达增加。半程马 拉松运动后3 h 淋巴细胞、粒细胞及单核细胞的h o 1 显著上升，并伴有血浆过氧化 物酶，t n f a ( 肿瘤坏死因子a ) 和i l - 8 ( 白介素8 ) 等炎性因子升高，且运动后 即刻i l - 8 与h o 1 相关，表明运动h o 1 参与了机体的免疫反应。s t e e n s b e r g 等i ”l 实 验发现利用n o s 抑制剂硝基一l 一精氨酸甲酯( n i t r o l - a r g i n i n em e t h y le s t e r l - n a m e ) 可减少运动所引起的h o i m r n a 表达增加。而n o 原料物质硝酸甘油 ( m r g ) 则可以显著增加其表达，推测n o 调节运动中肌肉h o 1 基因表达。 5 2 运动与c o 。 卢开信等旧研究了不同负荷运动对大鼠主动脉平滑肌h o c o 系统的影响发 现h o 活性与运动负荷有关联即随着运动时间从0 增加至4 5 m i n 、9 0 r a i n 、1 5 0 r a i n ， h o 活性和c o 生成量也相应地上升j 说明长期运动可以激发主动脉平滑肌中的 h o c o 的活性运动对h o c o 系统的诱导高度敏感，随着运动负荷的增加，h o c o 的活性可相应上调。李俊平等【鸺l 实验发现在动脉粥样硬化发生发展中，每天进行 6 0 m i n 和1 2 0 m i n 的游泳训练，8 周后大鼠主动脉c o 含量显著升高，分别增加了3 7 3 7 和5 1 6 0 俾 o 0 1 ) ，提示有氧运动刺激主动脉产生c o 增加，可能是其预防和 改善动脉粥样硬化发生发展的机制之一。 5 3 运动与胆红素 已有实验证实，适量的胆红素在心、脑、肝脏和血管等多种组织与器官内具 有保护作用，能够抵抗氧自由基损伤，发挥细胞保护作用。在临床研究面，m a y e r i 钟j 和s a n c i a g o 等的研究发现，胆红素的含量与冠心病的发病率呈负相关，其含量正 常或偏高时，冠心病的发病率低，反之其发病率增高。 韩春华等【l9 j 研究表明，胆红素处理组大鼠运动后即刻、运动后恢复1 2 d , 时腓 肠肌线粒体m d a 含量明显低于运动组，胆红素处理组运动后即刻腓肠肌线粒体总 s o d 、m n s o d 、c u ，z n s o d 活性高于未用胆红素组，提示生理浓度的胆红素可以 6 抑制骨骼肌线粒体的脂质过氧化或促进s o d 的生成而保护线粒体免受急性运动所 致的损伤。韩春华等印j 另有研究表明，生理浓度的胆红索还可能通过抑制胞浆、 线粒体钙的升高，a t p 酶活性的下降束保护细胞免受急性运动所致的损伤，从而 延缓疲劳的发生，加速恢复。 目前，有关运动与h o c o 系统的研究报道并不多，长期有氧运动对h o 1 影响 的研究尚欠缺，运动引起h o 活性增加，c 0 浓度变化的机理也不明了。不同训练 强度和训练方式对于h o 的诱导作用是否不同，有何不同，其机制如何还未见有研 究报道，对于这些方面的研究可以为科学选择适宜运动训练强度和方式提高运动 成绩，保护运动员健康提供理论依据。h o c o 系统与运动之间关系的研究对于运 动预防和治疗一些疾病也有着积极意义。 6 运动与抗氧化酶 机体抗氧化酶系统主要包括超氧化物歧化酶( s o d ) ，谷胱甘肽过氧化物酶 ( g p x ) ，过氧化氢酶( c a t ) 。运动引发机体自由基大量生成，脂质过氧化反应加强， 尤其是大强度有氧运动时自由基增加，对组织细胞可能造成不利影响：而引起运 ， j 。 ， 动性疲劳。 ， 急性运动可导致机体内脂质过氧化物水平升高已经被许多实验所证实，一般 认为这种升高是由于急性运动引起体内氧自由基增多，机体抗氧化防御系统不能 有效地清楚氧自由基。有实验结果显利”j ，采用3 0 、7 0 、9 0 v 0 2 m a x 运动强 度，在自行车功率计上踏车至力竭，7 0 和3 0 v 0 2 m a x 时，血浆m d a 水平与安 静状态下相仳有明显升高，但短时白j 急性衰竭运动( 9 0 v 0 2 m 五x ) 时与安静组相 比却没存显著差别，血浆s o d 在7 0 v 0 2 m a x 时其变化与m d a 改变相关，当运动 使血浆m d a 水平升高时，s o d 水平便下降。说明运动引起m d a 的改变不仅与强 度有关，而且运动时间也是重要的因素。 大量研究表明运动训练可以激活机体的抗氧化酶体系，使抗氧化酶活性适应 性升高，从而清除氧自由基的能力加强。r e n n i c h i ”i 发现耐力训练使大鼠和小鼠心 肌、骨骼肌内的c u ，z n s o d 、c a t 、g p x 等活性显著升高。q u i n t a n i c h i a i 撕i 也报道， 大鼠耐力训练后骨骼肌和心肌s o d 、c a t 、g p x 等活性显著增加。m a r i n am a r i n i 等 4 6 1 研究发现，对大鼠进行速度和时间逐渐递增的小强度( 5 5 v 0 2 m a x ) 跑台训练， 每天1 h ，每周3 天，共1 4 周，运动训练组大鼠与对照组相比，心肌m n s o d 活性增 加，但总s o d 活性没有改变，血浆m d a 含量增加，标志训练引起氧化应激。实验 发现【“，前2 周适应性训练，后4 周强化训练的大强度耐力性跑台训练可使大鼠血 清s o d 活性升高，m d a 含量也升高，说明大强度耐力训练可以激活机体的抗氧化 酶体系，但同时体内脂质过氧化作用也加强。实验证明，1 0 周有氧踏台阶运动 7 锻炼可使人体在安静状态、定量负荷和极量负荷运动后，锻炼组血清s o d 和c a t 活性显著升高，血清m d a 含量明显降低，说明有氧运动能有效提高s o d ，c a t 等 抗氧化酶的活性，降低机体不同功能状态下脂质过氧化水平。而另一些研究的结 果则与此相反，m b r e n n a nh a r r i s 等【4 7 l 对大鼠进行速度为2 0 m r a i n ，坡度为6 的跑 台训练，前3 周内每天训练时删从1 0 r a i n 逐渐增至6 0 r a i n ，5 d a y w k ，后6 周训练时 1 日j 和频率不再改变，心肌总s o d 活性不发生改变，前3 周内，心肌c a t 活性增自u 2 3 ， 后6 周c a t 活性恢复到接近于安静组。s o m a n i 等1 7 3 l 研究发现，跑台训练l o 周大鼠一 次急性运动后，m n s o d 和c a t 活性与未经训练大鼠相比显著减少。 8 第二部分实验研究 前言 近年来的研究发现，内源一氧化碳( c o ) 不是有毒物质，而是种新型的气 体信号分子在体内主要来源于血红素加氧酶( h o ) 催化分解血红素所得，通过 自分泌和旁分泌途径发挥着一系列病理、生理效应。h o c o 系统是机体重要的 抗氧化体系h o 及其催化产物c o 均具有重要的生理作用，在心血管系统、神经 系统、免疫系统等方面均发挥调节作用。心血管系统由于能很快获得酶的作用底 物亚铁血红素。面有较强的产生内源c o 的能力。机体内主要的抗氧化酶为超氧 负离子歧化酶( s o d ) ，过氧化氢酶( c a t ) 和谷胱甘肽过氧化酶( g p x ) ，其在 机体内也起抗氧化作用，保护机体免受自由基攻击。运动对机体的影响是多因素 多途径的，h o c o 系统及抗氧化酶必然也在其中起一定的作用。本实验旨在建立 相关运动模型。观察不同强度的运动训练对大鼠主动脉h o c o 系统及抗氧化酶的 影响及其机制。 1 材料与方法i 1 1 实验动物及喂养 健康雄性s p r a g u e d a u l c y ( s d ) 大鼠( 购于上海西普尔必凯生物公司) 体重 2 8 0 1 1 0 9 ，随机分组( n = 6 ) ，安静组( a ) ，小强度训练组( b ) 中强度训练组( c ) ， 大强度训练组( d ) 。分笼饲养，每笼3 4 只，饲养笼选用塑料制品。并配用不锈 钢罩、塑料吸水瓶和不锈钢吸水管，饲养温度2 1 2 4 e c 。国家标准固定混合饲料喂 养，自由饮食。 1 2 实验方法 1 2 1 运动条件 动物跑台 9 1 2 2 运动方式 跑台训练。 1 2 3 训练方案 参考b e d f o r d ( 1 9 7 9 ) 1 4 5 i 方法确定大鼠运动强度。 a 组( 安静组) ：适应性训练一周，一周内训练速度逐渐增至0 9 k m h ，时间逐 渐增至2 0 分钟，跑台坡度逐渐增至5 ，随后8 局不运动，饲养条件与运动训练 组相同。 b 组( 小强度训练组) ：适应性训练一周，一周内训练速度逐渐增至0 9 k m h ， 时问逐渐增至2 0 分钟，跑台坡度逐渐增至5 ，随后持续8 周，每天跑步一次， 每周5 次，具体训练安排见表一，训练时间共9 周，跑台训练强度为6 0 v 0 2 m a x 。 c 组( 中强度训练组) ：适应性训练一周，一周内训练速度逐渐增至0 9 k m h ， 时间逐渐增至2 0 分钟，跑台坡度逐渐增至1 0 ，随后持续8 周，每天跑步一次， 每周5 次，具体训练安排见表二，训练时问共9 周：跑台训练强度为办v 0 2 m a x 。 d 组( 大强度训练组) ：适应性训练一周，一周内训练速度逐渐增至1 1 k m h ， 时间逐渐增至2 0 分钟，跑台坡度逐渐增至1 0 ，随后持续8 周，每天跑步一次， 每周5 次，具体训练安排见表三，训练时问共9 周，跑台训练强度为8 5 v 0 2 m a x 。 表一b 组训练安排 速度( k m h )时间( m i n )坡度( ) 第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周 0 9 o 9 o 9 0 9 0 9 o 9 2 0 2 5 3 0 3 0 4 0 4 0 1 0 第七周 第八周 0 9 0 9 5 0 6 0 5 5 1 3 样品收集 最后一次训练后2 4 h ，大鼠用1 0 水合氯醛麻醉( 每g 大鼠体重给0 3 5 m i ) 。 取主动脉，冷生理盐水冲洗，滤纸吸干后，锡纸包裹，液氮中保存，再转移至一8 0 。c 冰箱保存待测。 1 4 测试方法： 1 4 1 主动脉h o i m r n a 表达的测定方法 采用r t - p c r 的方法检测大鼠主动脉中h o 1 基因的m r n a 表达水平。 主要器材：p c r 仪l i f ee x p r e s s ( 大和公司，日本1 紫外分光光度计h p8 4 5 3 ( h p 公司，德国) ，凝胶图象分析系统b i o s e n s c 3 0 0 ( 上海山富科学仪器有限公 司) ，低温高速离心机( b i o f u g e2 8 r s ) ( h e r a e u s 公司，德国) ，恒温水浴箱( m o d e l d k - 8 d ( 上海森信实验仪器有限公司) 主要试剂：t r i z o l ( i n v i t r o g e n ) 、逆转录酶m m l v ( p r o m e g a ) 、t a q 酶( p r o m e g a ) 、 氯仿、异丙醇、无水乙醇( 杭州长征化工厂】、琼脂糖( 西班牙) 、d n a m r a k e r d l 2 0 0 0 ( t a k r a ) 、引物( 鼎安合成) 等。 g a p d h 1 ：5 t g t c g g t g t g a a c g g a 肝3 g a p d h 2