劉金柱

(安徽外國(guó)語(yǔ)學(xué)院基礎(chǔ)課教學(xué)部，安徽 合肥 231201)

腦組織作為生物機(jī)體的中樞，其本身重量占全身的2%，而代謝率占全身的15%，是機(jī)體平均代謝率的7.5倍.腦組織由于其自身高代謝速率、高脂質(zhì)含量及相對(duì)較低的CAT、GSH－Px水平而易遭受氧化損傷.超氧化物歧化酶(SOD)是一種天然的超氧化物清除劑，在一定程度上反映機(jī)體自由基清除系統(tǒng)的功能狀況，是判斷機(jī)體抗氧化能力的重要指標(biāo).丙二醛(MDA)是脂質(zhì)過(guò)氧化的重要產(chǎn)物，機(jī)體內(nèi)MDA水平高低可反映機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化的水平，也可以間接反映氧自由基和清除之間的關(guān)系.谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH－Px)是體內(nèi)廣泛存在的一種催化H2O2分解的重要酶，能特異的催化GSH對(duì)H2O2的還原反應(yīng)，起到保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能完整性的作用.過(guò)氧化氫酶(CAT)廣泛存在于哺乳動(dòng)物體內(nèi)，是清除H2O2的重要酶.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)分組

健康雄性Wister大鼠50只，2月齡，體重120±10g，購(gòu)自蘭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心，分籠飼養(yǎng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)動(dòng)物飼料，自由攝食飲水.室溫25±3℃，濕度40% －60%，自然采光，飼養(yǎng)室、用具等定期消毒滅菌.大鼠購(gòu)入后利用一周時(shí)間進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練及篩選，篩選后隨機(jī)分組:(1)常氧運(yùn)動(dòng)組(CY)10只;(2)低氧運(yùn)動(dòng)組共30只，每組10只:固定海拔2500m組(2500m)、固定海拔4000m組(4000m)、2500m－4000m交替組(JT).

1.2 訓(xùn)練安排

根據(jù)慢性運(yùn)動(dòng)性疲勞動(dòng)物訓(xùn)練模型和A.X.Bigard大鼠低氧遞增負(fù)荷模式［1］，利用動(dòng)物跑臺(tái)對(duì)大鼠進(jìn)行遞增負(fù)荷訓(xùn)練，持續(xù)訓(xùn)練4 周［2，3］，每周訓(xùn)練6 天，休息1 天.

CY組跑臺(tái)速度從第1周的27m/min增加到第4周的40m/min，訓(xùn)練時(shí)間為40min/d.見(jiàn)表1.

表1 CY組訓(xùn)練安排

2500m、4000m組大鼠每天休息和訓(xùn)練分別在模擬海拔2500m、4000m的低壓氧艙內(nèi)，跑臺(tái)速度從第1周到第4周:2500m 組分別是25、30、35、38m/min;4000m 組分別是20、25、28、30m/min，訓(xùn)練時(shí)間為 40min/d.

交替組每周交替訓(xùn)練一次.負(fù)荷強(qiáng)度、負(fù)荷量同2500m和4000m訓(xùn)練時(shí)段一致，其中1－3天訓(xùn)練海拔為2500m，4－6天訓(xùn)練海拔為4000m，每周休息1天的海拔為2500m.見(jiàn)表2.

表2 交替組低氧環(huán)境訓(xùn)練安排

下高原后適應(yīng)訓(xùn)練 4天［4］，第一天休息，第 2、3、4 天速度分別為 30、35、25m/min，時(shí)間為 40 min.

1.3 樣本取材及制備

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中大鼠沒(méi)有出現(xiàn)死亡情況，各組于下高原第5天稱(chēng)重后分別在跑臺(tái)上以25m/min［5］的速度一次性力竭，即刻斷頭處死取材.

大鼠處死后于冰盤(pán)上迅速取出全腦，在預(yù)冷的0.9%生理鹽水中洗凈，用濾紙吸去表面水分，置液氮中冷凍數(shù)小時(shí)，取出－40℃保存待用.檢測(cè)前將腦組織放入燒杯中以1:9的比例加入預(yù)冷的生理鹽水緩沖液，在冰浴中剪碎，隨后在勻漿機(jī)內(nèi)以10000r/min轉(zhuǎn)速 (每次20s，3次)制成10%的勻漿液，然后以3000r/min低溫(4℃)離心15分鐘后取上清液置冰箱中－40℃保存待測(cè).

1.4 指標(biāo)觀測(cè)方法

1.4.1 力竭時(shí)間

隨轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶后拖達(dá)30s，毛刷刺激驅(qū)趕無(wú)效.行為特征為呼吸深急、幅度大，精神疲倦，反應(yīng)遲鈍，俯臥位垂頭，刺激后無(wú)反應(yīng).

1.4.2 蛋白濃度

用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定.

1.4.3 SOD、GSH －Px、CAT 的活性及 MDA 含量

SOD活性用黃嘌呤氧化法，用UV754N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)其吸光度;GSH－Px活性用谷胱甘肽比色法，在412nm處測(cè)其吸光度;CAT活性用鉬酸銨氧化法，在405nm處測(cè)其吸光度;MDA含量用硫代巴比妥酸沉淀法，在532nm處有最大吸收峰.以上試劑盒購(gòu)于南京建成生物工程研究所.

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用國(guó)際專(zhuān)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS VER.15.0，對(duì)每一組數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，組間各指標(biāo)的顯著性差異采用單因素方差分析檢驗(yàn)，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性水平為P=0.05，非常顯著性水平為P=0.01.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析

2.1 大鼠運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)間變化

表3、圖1顯示，JT組與CY、4000m組相比力竭時(shí)間明顯延長(zhǎng)，差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);JT組與2500m組，2500m組與4000m組相比力竭時(shí)間差異具有顯著性意義(P＜0.05);4000m組與CY組相比不具有顯著性差異(P＞0.05).

表3 各組大鼠運(yùn)動(dòng)至力竭的時(shí)間

大鼠跑臺(tái)至力竭的時(shí)間是反映運(yùn)動(dòng)能力的常用指標(biāo)，運(yùn)動(dòng)能力的高低是機(jī)體抗疲勞能力最有力的宏觀體現(xiàn).大鼠一次性力竭后，低氧訓(xùn)練各組大鼠的力竭時(shí)間均要長(zhǎng)于CY組，而JT組又明顯長(zhǎng)于CY組.說(shuō)明交替低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠耐力有顯著改善作用.另外，4000m組的力竭時(shí)間和CY組相近，沒(méi)有顯著性差異，分析其原因可能是因?yàn)?000m海拔高度偏高，在高原訓(xùn)練階段低氧刺激過(guò)度，不利于在常氧階段的恢復(fù)與提高.

圖1 大鼠力竭時(shí)間變化

2.2 大鼠力竭即刻腦組織 SOD、GSH－Px、CAT的活性和MDA含量的變化

從表4及圖2、3、4、5中可以看出，大鼠力竭即刻:

SOD活性:JT組與4000m、CY組相比明顯升高，差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);2500m組與4000m、CY組，JT組與2500m組相比差異具有顯著性意義(P＜0.05);4000m組與CY組相比差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)性意義(P＞0.05).

GSH－Px活性:2500m組與JT、4000m、CY組相比明顯升高，差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);CY組與4000m組，JT組與 CY、4000m組相比差異具有顯著性意義(P＜0.05).

CAT活性:JT組與4000m、CY組相比明顯升高，差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);2500m組與4000m、CY組相比差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);CY組與4000m組相比差異具有顯著性意義(P＜0.05);JT組與2500m組相比差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)性意義(P＞0.05).

MDA含量:4000m組與JT、2500m、CY組相比明顯升高，差異具有非常顯著性意義(P＜0.01);2500m、CY組與JT組相比差異具有顯著性意義(P＜0.05);2500m組與CY組相比差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05).

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果在同一機(jī)體同一組織內(nèi)不同的抗氧化酶活性所表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)不一致，究其原因可能是不同的抗氧化酶具有各自特點(diǎn)，具有不同的活性激活閾值.綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，交替低氧訓(xùn)練可有效提高大鼠腦組織 SOD和CAT的活性，降低MDA的含量，表現(xiàn)出了明顯的抗脂質(zhì)過(guò)氧化和清除自由基的能力.固定海拔2500m低氧訓(xùn)練可有效提高大鼠腦組織GSH－Px的活性，減少了自由基對(duì)機(jī)體的損傷.分析其原因可能是不同海拔高度訓(xùn)練能更好地激活相對(duì)應(yīng)的抗氧化酶的活性.關(guān)于低氧運(yùn)動(dòng)組4000m的MDA含量最高，可能因素是海拔偏高，低氧刺激較深和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)大有關(guān)，抑制了腦組織自由基清除劑的生成.

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)4周模擬梯度交替海拔低氧訓(xùn)練后平原恢復(fù)訓(xùn)練4天的實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，觀測(cè)各組大鼠指標(biāo)得出:(1)交替低氧訓(xùn)練能明顯提高大鼠的耐力;(2)交替低氧訓(xùn)練可有效提高大鼠腦組織SOD和CAT的活性，降低MDA的含量，提高了機(jī)體的抗氧化能力.模擬2500m－4000m交替低氧訓(xùn)練的高度及負(fù)荷相對(duì)適宜，使氧運(yùn)輸能力和抗氧化能力得到明顯的加強(qiáng)，線粒體氧化磷酸化增強(qiáng)，合成ATP的能力提高，大鼠的運(yùn)動(dòng)能力得到提高;(3)在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中，高原運(yùn)動(dòng)員選擇2500m－4000m交替低氧訓(xùn)練可能會(huì)收到較好效果.

［1］Bigard A X，Brunet A，Guezennec C Y，et al.Skeletal muscle changes after endurance training at high altitude［J］.Journal of Applied Physiology，1991，(6):2114 －2121.

［2］李世成，田野.間歇性缺氧模擬高原訓(xùn)練對(duì)小鼠骨骼肌乳酸代謝的影響［J］.中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，1999，(2):126－128.

［3］劉曄，劉桂龍，陳瓏，等.模擬海拔4000m高原訓(xùn)練1～3周對(duì)大鼠骨骼肌蛋白質(zhì)代謝和血清睪酮的影響［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，(1):41 －42.

［4］劉志強(qiáng)，閔均，馬福海，等.世居高原中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員不同海拔地區(qū)交替訓(xùn)練的研究［J］.體育科學(xué)，1999，(6):34 －38，49.

［5］王瑜娟.不同強(qiáng)度力竭運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠心肌細(xì)胞凋亡的影響［D］.長(zhǎng)沙:湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.