中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響

袁 靜，江 奔，黃元汛

(1.湖北師范大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 黃石 435002；2.湖北大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 武漢 430062)

中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響

袁 靜1，江 奔1，黃元汛2

(1.湖北師范大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 黃石 435002；2.湖北大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 武漢 430062)

運動對照實驗法、邏輯分析法對大鼠進(jìn)行中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練，檢測雄性SD大鼠股四頭肌細(xì)胞在運動過程中凋亡的變化以及股四頭肌超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)含量的的變化，研究中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響，自由基代謝平衡與細(xì)胞凋亡的相關(guān)性，結(jié)果顯示：安靜對照組及各運動組大鼠的體重都相應(yīng)增加了；大鼠股四頭肌細(xì)胞凋亡變化隨著負(fù)荷的遞增凋亡的細(xì)胞增多，大鼠股四頭肌組織SOD活性水平、MDA含量隨著負(fù)荷的遞增而增加到一定程度后恒定并大幅度下降。

中等強(qiáng)度； 游泳訓(xùn)練； 骨骼??； 細(xì)胞凋亡

1．研究目的

通過中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練，檢測雄性SD大鼠股四頭肌細(xì)胞在運動過程中凋亡的變化以及股四頭肌超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)含量的的變化，研究中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響，自由基代謝平衡與細(xì)胞凋亡的相關(guān)性，為制定合理的訓(xùn)練計劃及運動訓(xùn)練的評定提供理論依據(jù)。

2．研究對象與方法

2.1 實驗方法

2.1.1 實驗動物及喂養(yǎng) 健康雄性昆明大鼠30只，體重140.87±12.768g，6周齡，由華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院動物中心提供，動物許可證編號為SCXR(鄂)2004-0007，動物級別為清潔級。

2.1.2 運動負(fù)荷與動物實驗分組飼養(yǎng) 依據(jù)參考文獻(xiàn)及預(yù)實驗確定中等強(qiáng)度模型為每天游泳90min一次，經(jīng)過適應(yīng)性喂養(yǎng)和適應(yīng)性游泳后采取無負(fù)重游泳，第一天由30min游泳一次，經(jīng)過5d遞增至90min，每天遞增15min。實驗分組如表1 .

表1 實驗動物分組

2.1.3 實驗取樣及檢測指標(biāo) 運動組A、B、C、D、E組分別在末次游泳后取戊巴比妥(45mg/kg)腹腔麻醉。并取右后腿股四頭肌。檢測指標(biāo)為：大鼠的體重(W)、大鼠股四頭肌肌肉細(xì)胞凋亡TUNEL(T)、股四頭肌肌肉超氧化物歧化酶(SOD)和股四頭肌肌肉丙二醛(MDA)。

2.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)處理方法 實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行one-way ANOVA 檢測進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，顯著性水平為P<0.05，非常顯著性水平為P<0.01，實驗數(shù)據(jù)將用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

3．結(jié)果與分析

3.1 中等強(qiáng)度運動過程中各階段大鼠體重比較變化分析

表2 各組大鼠體重的變化 單位：g

目前很多學(xué)者都用體重變化來衡量大鼠有氧運動負(fù)荷的合理性。有文獻(xiàn)研究表明(1984)，體重持續(xù)下降與過度疲勞或過度訓(xùn)練有關(guān)。本實驗的研究結(jié)果表明，15d中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練過程中，大鼠的體重呈增長趨勢。第5d各運動組體重與對照組A組體重相比，有明顯差異性，P<0.05。到第10d，A、D、E組各組之間無明顯差異。第15d時A組、D組、E組體重相比，無明顯差異。提示中等強(qiáng)度游泳前期各運動組與安靜對照組相比，在第5d的時間，各組與對照組差異明顯，這可能是因為實驗在秋冬季節(jié)，安靜對照組在前期無運動情況下對實驗飼養(yǎng)環(huán)境需要更多的適應(yīng)時間，而其它運動組運動幫助下快速適應(yīng)環(huán)境，實驗設(shè)定的中等強(qiáng)度負(fù)荷比較適中不會導(dǎo)致運動過度疲勞，因而體重相對增長。說明中等強(qiáng)度負(fù)荷對大鼠體重的增重有一定影響。

3.2 中等強(qiáng)度運動各階段大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡影響

表3 各組大鼠股四頭肌細(xì)胞凋亡指數(shù)的變化

結(jié)果顯示各組細(xì)胞凋亡指數(shù)，兩兩相比，都具有明顯差異性，P<0.05. A組無明顯細(xì)胞凋亡；B組大鼠運動30min后取標(biāo)本，細(xì)胞陽性率在(10.32±0.88)%，隨著運動強(qiáng)度的逐增加，C組開始發(fā)現(xiàn)明顯細(xì)胞凋亡情況，細(xì)胞核開始固縮，陽性率在(20.17±0.94)%，后期到D組，運動量達(dá)到極限，細(xì)胞陽性率在(45.64±1.03)%，E組凋亡呈現(xiàn)下降趨勢，陽性率在(25.43±0.75)%. 王長青等(2002)在對大鼠游泳訓(xùn)練后骨骼肌細(xì)胞凋亡的研究中發(fā)現(xiàn)游泳6天組骨骼肌細(xì)胞凋亡率最高，當(dāng)?shù)接斡?2d組時，細(xì)胞凋亡下降，但仍高于安靜對照組，說明細(xì)胞的凋亡與運動持續(xù)的不同時間段有影響，在運動負(fù)荷不大的情況下，細(xì)胞凋亡隨時間推移下降。周未艾等研究指出(2002)大鼠股四頭肌肌細(xì)胞在一定程度上出現(xiàn)隨運動負(fù)荷增加而細(xì)胞凋亡增多的趨勢。黃穎峰，徐曉陽(2005)研究指出大鼠恒定負(fù)荷耐力訓(xùn)練會隨著時間推移降低細(xì)胞凋亡率，顯示機(jī)體對運動的適應(yīng)，同時提出運動訓(xùn)練即會導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞凋亡也能恢復(fù)骨骼肌細(xì)胞。對于中等強(qiáng)度，細(xì)胞的凋亡可能會伴隨著負(fù)荷的遞增而增加，但當(dāng)運動負(fù)荷恒定，機(jī)體適應(yīng)后，細(xì)胞的凋亡可能會隨之下降，但具體什么時間的恒定還有待進(jìn)一步研究。

3.3 中等強(qiáng)度運動過程中氧自由基代謝平衡與細(xì)胞凋亡的影響

表4 各組大鼠股四頭肌SOD活性水平變化

超氧化物歧化酶SOD(黃穎峰、徐曉陽，2004)是一種源于生命體的活性物質(zhì)，能消除生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。一定量的運動能清除體內(nèi)的自由基，但是過量的運動后(如力竭游泳)，機(jī)體內(nèi)會產(chǎn)生大量的自由基，這些過多的自由基會對機(jī)體造成傷害。SOD作為體內(nèi)能清楚自由基的重要酶類，其酶的活性越高則其清除自由基的能力越強(qiáng)。本實驗發(fā)現(xiàn)中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練過程中，D組10天游泳組SOD活性最差，與安靜對照組A組及其它運動組B組、C組和E組都有顯著性差異，其它各組SOD水平也略呈下降水平A>B>C>E。這可能是因為整個中等強(qiáng)度運動過程中都沒有一天休息，SOD活性水平隨負(fù)荷遞增而降低，當(dāng)D組游泳至第10天時，身體機(jī)能已經(jīng)產(chǎn)生疲勞，因此降到最低點，而到E組第15天時，大鼠身體機(jī)能已經(jīng)能夠適應(yīng)此模型的負(fù)荷，可通過自身調(diào)節(jié)提高SOD活性。

丙二醛MDA(1990)是超氧陰離子自由基攻擊體內(nèi)不飽和脂肪酸等發(fā)生脂質(zhì)過氧化生成的氧化終末產(chǎn)物，其性質(zhì)較穩(wěn)定，在生物體內(nèi)，如果丙二醛過多，會引起蛋白質(zhì)、核酸等生命大分子的交聯(lián)聚合，且具有細(xì)胞毒性。因此MDA的水平是間接反映機(jī)體自由基產(chǎn)生的水平和體內(nèi)脂質(zhì)過氧化代謝情況的重要指標(biāo)，同時也被認(rèn)為是脂質(zhì)損傷的重要指標(biāo)。本實驗發(fā)現(xiàn)A、B、C、D、E組中，D組中股四頭肌肌肉組織MDA含量最高，與其它4個組相比，具有明顯的差異性。MDA含量隨著負(fù)荷的遞增而增加，而到D組10d游泳組時，MDA含量增幅加大，最后E組MDA含量又大幅下降。提示MDA含量與運動負(fù)荷及持續(xù)時間相關(guān)，MDA含量隨負(fù)荷及時間的遞增而增加，當(dāng)D組游泳至第10d時到達(dá)最高峰，而E組第15d時MDA含量又下降?？赡芤彩谴笫髾C(jī)體隨著對運動負(fù)荷適應(yīng)能抑制自由基的產(chǎn)生。

4. 結(jié)論

4.1. 中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練與體重變化得關(guān)系說明適宜的運動不會降低體重，反而能增重。

4.2 大鼠骨骼肌細(xì)胞的凋亡會隨運動負(fù)荷及持續(xù)時間的遞增而增加，但對于中等強(qiáng)度的適宜負(fù)荷，機(jī)體能通過自身調(diào)節(jié)清除凋亡的細(xì)胞，抑制正常細(xì)胞的凋亡。

4.3 大鼠骨骼肌組織SOD活性隨著運動負(fù)荷及持續(xù)時間的遞增而降低，而當(dāng)中等強(qiáng)度負(fù)荷適中，負(fù)荷恒定時，機(jī)體能通過適應(yīng)運動負(fù)荷來清除體內(nèi)自由基從而提高SOD活性水平。

4.4 通過中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練與大鼠MDA含量的關(guān)系中可以發(fā)現(xiàn)MDA含量也是隨著運動負(fù)荷及運動時間的持續(xù)的遞增而增加的，當(dāng)機(jī)體適應(yīng)恒定運動負(fù)荷時，機(jī)體能自主清除體內(nèi)氧自由基并抑制它的生成，使MDA含量降低。

[1]岑浩望. 運動性疾病的國外研究動態(tài)[J]. 中國運動醫(yī)學(xué)雜志，1984,(2)：106～110.

[2]王長青，劉麗萍，李 雷,等. 游泳訓(xùn)練后大鼠骨骼肌細(xì)胞自由基代謝、線粒體膜電位變化與細(xì)胞凋亡的關(guān)系[J]. 中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2002，(5):256～260.

[3]周未艾，李肅反，呂丹云. 不同跑步速度訓(xùn)練大鼠肌肉季報凋亡的初步試驗研究[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2002,(7):367～369.

[4]黃穎峰，徐曉陽. 恒定負(fù)荷耐力訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響實驗[J].體育科學(xué)，2005. 25(3)：58～61.

[5]許豪文．運動生物化學(xué)進(jìn)展[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，1990.

[6]金其貫. 慢性力竭性訓(xùn)練對大鼠骨骼肌細(xì)胞凋亡的影響[J]. 體育與科學(xué)，1999,120(20): 23～28.

[7]金其貫，鄧榮華，李寧川，等. 過度訓(xùn)練對大鼠心肌細(xì)胞凋亡的影響[J]. 中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2000,19(4):356～358.

2016—11—02

湖北省教育廳2016年度科研項目B2016158

袁 靜(1984— )，湖北武漢人，碩士，講師，主要研究方向為運動人體科學(xué).

黃元汛(1954— )，湖北武漢人，教授，主要研究方向為運動人體科學(xué).

G301

A

2096-3149(2017)01- 00012-03

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.01.003