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        維C不同補充時間對運動小鼠血細胞DNA氧化損傷的影響

        2018-08-18 01:58:22蘇美華許慶忠張水蓮
        長春師范大學學報 2018年8期
        關(guān)鍵詞:小鼠

        蘇美華,許慶忠,張水蓮

        (閩南師范大學體育學院,福建漳州 363000)

        運動性氧應(yīng)激引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)是造成細胞DNA損傷的機制之一[1-3]。補充抗氧化劑來預(yù)防或緩解DNA損傷已經(jīng)得到實驗證實[2-3]。維生素C(VC)具有良好的抗氧化作用,可以清除體內(nèi)過量的自由基,預(yù)防氧應(yīng)激對機體的DNA損傷,保護細胞的正常功能[4-6]。但目前有關(guān)大強度運動下VC補充時間及效應(yīng)還尚缺乏研究報道。本文采用彗星實驗[3]對力竭運動導致的外周血細胞DNA損傷情況進行檢測,通過運動前兩小時和運動后兩小時補充維生素C觀察其對血細胞DNA損傷和自由基的影響,為健身人群在劇烈運動環(huán)境下如何選擇補充維生素C的時間提供數(shù)據(jù)參考,從而采用更為有效的方法和手段來預(yù)防和消除運動疲勞所產(chǎn)生的副作用。

        1 實驗材料與方法

        1.1 動物分組與VC的補充

        實驗動物采用7~8周昆明純系健康清潔級雄性小鼠(北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司購買),體重29.42±1.89g,置于清潔消毒動物房,室內(nèi)溫度20±3℃,相對濕度50±5.5%,分籠飼養(yǎng),自由飲食,自然光照晝夜比12h∶12h。小鼠隨機分為對照組(CG)、運動組(EG)和運動前兩小時補充VC組(VCG+E)以及運動后兩小時補充VC組(E+VCG),共4組,每組各8只,共32只。對照組采用正常飼養(yǎng),VCG+E和E+VCG分別在每天運動前和運動后2小時補充VC(東北制藥集團沈陽第一制藥有限公司),劑量為每天150mg/kg體重,劑量濃度10mg/mL[6],連續(xù)補充6天。對照組每天灌胃0.40mL生理鹽水。

        1.2 力竭運動動物模型的建立

        力竭運動模型根據(jù)Marra[7]報道建立。各組小鼠休息3天后,第4天各運動組采用跑臺適應(yīng)性練習3天,適應(yīng)跑速從10m/min至28m/min。再休息2天,第8天開始正式訓練,坡度0°,速度10m/min,10min內(nèi)逐漸調(diào)節(jié)跑速至28m/min,以此跑速持續(xù)運動至力竭。各組每天上午10∶00訓練,持續(xù)6天。力竭標準:隨著運動時間的延長,動物不再堅持原跑速,跟不上跑臺速度,滯于跑道后1/3處達3次以上,采用任何刺激驅(qū)趕無效,跑完后體征為腹臥位,神情倦怠,呼吸急促,對刺激反應(yīng)遲鈍[1-2]。

        1.3 采血與單細胞懸液制備

        各運動組分別在最后一天訓練至力竭即刻眼眶取血2滴(約2mL)置于加有200μl枸櫞酸鈉抗凝劑的離心管內(nèi),置于4℃冰箱待測。顯微鏡下用預(yù)冷的PBS將各血樣的100μl血液調(diào)整成含2×104個/mL的細胞懸液。

        1.4 彗星實驗流程

        實驗方法根據(jù)Mastaloudis[3]報道稍加改進。每只血樣制作2張載玻片,制好的載玻片置于水平電泳槽中,將新配置的堿性電泳緩沖液倒入電泳槽,約覆過膠面0.25cm左右,放置20min,使DNA雙螺旋解旋。解旋后,電泳槽設(shè)置為25V、250mA的條件,電泳30min。停止電泳后,小心將玻片取出放入中和緩沖液中和15min。取出玻片,滴加濃度5μg/mL的EB染液30~50μL到膠體表面,蓋上蓋玻片,染色15~20min后,在熒光顯微鏡下觀察拍照。

        1.5 抗氧化酶SOD、GSH活性與MDA水平的測定

        各組血樣離心后,取血漿測試。采用黃嘌呤氧化酶法測定超氧化物歧化酶(SOD)的活力;采用比色定量法檢測細胞還原型谷胱甘肽(GSH)的濃度;采用硫代巴比妥酸比色法(TBA法)來測定過氧化脂質(zhì)降解產(chǎn)物中的丙二醛(MDA)。試劑盒購自南京建成生物工程研究所,并按說明書操作。

        1.6 統(tǒng)計分析

        熒光顯微鏡調(diào)至515~560nm的激發(fā)光模塊,在200×下,隨機觀察每張載玻片上的5個視野,每個視野5個細胞以上。采用IMI1.0彗星分析軟件(深圳良正軟件開發(fā)有限公司)測定尾慣量、Olive尾矩、分布矩等指標[3],運用統(tǒng)計軟件EXCEL2010和SPSS17.0對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,均值間的多重比較采用Duncan’s法檢測,數(shù)據(jù)以均值±標準差來表示。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 各組小鼠血細胞DNA損傷的彗星圖

        熒光顯微鏡下觀察染色片發(fā)現(xiàn),CG的絕大部分血細胞無顯著拖尾現(xiàn)象,邊緣光滑,熒光強度均勻,即圓圓的彗星頭部(圖1-A);EG的多數(shù)血細胞彗星頭部直徑減小,“彗星”尾部逐漸變長變大,尾部的熒光強度增強,拖尾的彗星樣細胞明顯增多(圖1-B);而VCG+E血細胞仍接近圓形熒光圖,但部分細胞彗星頭部略有縮小(圖1-C),E+VCG小鼠也有部分細胞出現(xiàn)“彗星尾”,但拖尾現(xiàn)象看起來不是很明顯(圖1-D)。

        2.2 各組小鼠血細胞DNA損傷的彗星軟件分析

        采用彗星軟件分析各組小鼠血細胞的DNA損傷形態(tài)圖。通過分析發(fā)現(xiàn)(表1),EG小鼠血細胞尾慣量、Olive尾矩和彗星分布矩顯著高于CG(P<0.001),VCG+E和E+VCG組這三個指標則顯著低于EG,而VCG+E低于E+VCG(P<0.05)。

        表1 各組小鼠血細胞DNA彗星指標

        注:與CG比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001;與EG比,#P<0.05,###P<0.001。

        2.3 小鼠血漿中SOD活性、GSH和MDA含量的檢測

        各組血漿SOD活性、GSH濃度和MDA的含量檢測結(jié)果見表2。從表2可知,EG血漿SOD活性、GSH和MDA含量顯著高于CG(P<0.001),VCG+E和E+VCG小鼠血漿中SOD活性和MDA含量都顯著低于EG,且VCG+E低于E+VCG(P<0.05)。

        表2 力竭運動后小鼠血漿中SOD活性、GSH和MDA含量

        注:與CG比,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001;與EG比,#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001。

        3 討論

        DNA極易遭到外源性毒性物質(zhì)以及內(nèi)源性代謝氧化產(chǎn)物等因素的損害,從而產(chǎn)生DNA鏈斷裂、糖基或堿基損傷以致細胞突變或死亡,進而誘發(fā)癌變[8]。大強度運動時所產(chǎn)生自由基是機體安靜時的20倍以上,可對機體的心肌、血細胞、淋巴等細胞DNA產(chǎn)生顯著的損傷效應(yīng)[1-3],本實驗也發(fā)現(xiàn)6天的大強度運動可對小鼠血細胞DNA產(chǎn)生嚴重的損傷作用并導致小鼠血漿SOD活性、GSH和MDA含量顯著升高,表明大強度運動所致的血細胞DNA損傷與氧化應(yīng)激有密切關(guān)系。

        維生素C被認為是抗氧化營養(yǎng)素,能夠直接與脂氧自由基或脂過氧自由基反應(yīng),使脂質(zhì)過氧化鏈式反應(yīng)中斷而起到抗氧化的作用[4-5]。有研究證實氧化應(yīng)激增強可誘導抗氧化酶活性升高,當細胞受到一個可容忍濃度的氧自由基作用后,細胞就能通過激活抗氧化酶活性產(chǎn)生抗高濃度自由基的能力[6-7]。本實驗發(fā)現(xiàn),補充VC小鼠在大強度運動后,血漿SOD活性、MDA含量均顯著低于EG,說明補充VC使機體受到的氧化應(yīng)激水平顯著低于不補充組,提示維生素C具有抗氧化能力,能參與清除機體所產(chǎn)生的自由基,有效地抑制了大強度運動所產(chǎn)生的氧化應(yīng)激;另一方面VC還能促進和調(diào)動抗氧化酶系,激活抗氧化能力,阻斷某些誘變因素,抵抗外界因素如大強度運動所誘發(fā)的大量自由基攻擊,從而保護DNA免受過氧化脂質(zhì)損傷[8-9]。大強度運動所導致的血細胞DNA損傷與運動性氧應(yīng)激有關(guān),而維生素C還是一種水溶性抗氧化劑和自由基修復(fù)劑[9-10],可同體內(nèi)重要的酶類抗氧化劑如超氧化物歧化酶(SOD)、還原型谷胱苷肽酶(GSH)等構(gòu)成體內(nèi)抗氧化損傷的第一道重要防線,保護機體細胞免受自由基的氧化損傷,從而抑制和減少DNA鏈的斷裂,使細胞DNA損傷水平降低[10]。本實驗發(fā)現(xiàn),運動前兩小時補充VC的DNA損傷值顯著低于運動后兩小時補充VC,提示運動前補充VC增加了機體抗氧化能力儲備,減緩了運動后自由基對細胞DNA的損傷作用,從而提高了VC的保護效應(yīng)。

        4 結(jié)論

        大強度運動可通過氧化應(yīng)激介導小鼠血細胞的DNA損傷,運動前2小時補充VC較運動后補充VC更能有效抑制運動性氧應(yīng)激,發(fā)揮抗氧化效應(yīng),緩解大強度運動所致的細胞DNA損傷。

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