模拟梯度交替海拔低氧训练对大鼠脑自由基代谢的影响*

刘金柱

(安徽外国语学院基础课教学部，安徽 合肥 231201)

脑组织作为生物机体的中枢，其本身重量占全身的2%，而代谢率占全身的15%，是机体平均代谢率的7.5倍.脑组织由于其自身高代谢速率、高脂质含量及相对较低的CAT、GSH－Px水平而易遭受氧化损伤.超氧化物歧化酶(SOD)是一种天然的超氧化物清除剂，在一定程度上反映机体自由基清除系统的功能状况，是判断机体抗氧化能力的重要指标.丙二醛(MDA)是脂质过氧化的重要产物，机体内MDA水平高低可反映机体脂质过氧化的水平，也可以间接反映氧自由基和清除之间的关系.谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)是体内广泛存在的一种催化H2O2分解的重要酶，能特异的催化GSH对H2O2的还原反应，起到保护细胞膜结构和功能完整性的作用.过氧化氢酶(CAT)广泛存在于哺乳动物体内，是清除H2O2的重要酶.

1 材料与方法

1.1 实验分组

健康雄性Wister大鼠50只，2月龄，体重120±10g，购自兰州大学医学院动物实验中心，分笼饲养，国家标准啮齿类动物饲料，自由摄食饮水.室温25±3℃，湿度40% －60%，自然采光，饲养室、用具等定期消毒灭菌.大鼠购入后利用一周时间进行适应性训练及筛选，筛选后随机分组:(1)常氧运动组(CY)10只;(2)低氧运动组共30只，每组10只:固定海拔2500m组(2500m)、固定海拔4000m组(4000m)、2500m－4000m交替组(JT).

1.2 训练安排

根据慢性运动性疲劳动物训练模型和A.X.Bigard大鼠低氧递增负荷模式［1］，利用动物跑台对大鼠进行递增负荷训练，持续训练4 周［2，3］，每周训练6 天，休息1 天.

CY组跑台速度从第1周的27m/min增加到第4周的40m/min，训练时间为40min/d.见表1.

表1 CY组训练安排

2500m、4000m组大鼠每天休息和训练分别在模拟海拔2500m、4000m的低压氧舱内，跑台速度从第1周到第4周:2500m 组分别是25、30、35、38m/min;4000m 组分别是20、25、28、30m/min，训练时间为 40min/d.

交替组每周交替训练一次.负荷强度、负荷量同2500m和4000m训练时段一致，其中1－3天训练海拔为2500m，4－6天训练海拔为4000m，每周休息1天的海拔为2500m.见表2.

表2 交替组低氧环境训练安排

下高原后适应训练 4天［4］，第一天休息，第 2、3、4 天速度分别为 30、35、25m/min，时间为 40 min.

1.3 样本取材及制备

在整个实验过程中大鼠没有出现死亡情况，各组于下高原第5天称重后分别在跑台上以25m/min［5］的速度一次性力竭，即刻断头处死取材.

大鼠处死后于冰盘上迅速取出全脑，在预冷的0.9%生理盐水中洗净，用滤纸吸去表面水分，置液氮中冷冻数小时，取出－40℃保存待用.检测前将脑组织放入烧杯中以1:9的比例加入预冷的生理盐水缓冲液，在冰浴中剪碎，随后在匀浆机内以10000r/min转速 (每次20s，3次)制成10%的匀浆液，然后以3000r/min低温(4℃)离心15分钟后取上清液置冰箱中－40℃保存待测.

1.4 指标观测方法

1.4.1 力竭时间

随转动皮带后拖达30s，毛刷刺激驱赶无效.行为特征为呼吸深急、幅度大，精神疲倦，反应迟钝，俯卧位垂头，刺激后无反应.

1.4.2 蛋白浓度

用考马斯亮蓝法测定.

1.4.3 SOD、GSH －Px、CAT 的活性及 MDA 含量

SOD活性用黄嘌呤氧化法，用UV754N紫外可见分光光度计测其吸光度;GSH－Px活性用谷胱甘肽比色法，在412nm处测其吸光度;CAT活性用钼酸铵氧化法，在405nm处测其吸光度;MDA含量用硫代巴比妥酸沉淀法，在532nm处有最大吸收峰.以上试剂盒购于南京建成生物工程研究所.

1.5 数据处理

所有实验数据采用国际专用统计学软件SPSS VER.15.0，对每一组数据样本进行统计学处理，组间各指标的显著性差异采用单因素方差分析检验，结果以平均数±标准差表示，显著性水平为P=0.05，非常显著性水平为P=0.01.

2 实验结果讨论与分析

2.1 大鼠运动至力竭时间变化

表3、图1显示，JT组与CY、4000m组相比力竭时间明显延长，差异具有非常显著性意义(P＜0.01);JT组与2500m组，2500m组与4000m组相比力竭时间差异具有显著性意义(P＜0.05);4000m组与CY组相比不具有显著性差异(P＞0.05).

表3 各组大鼠运动至力竭的时间

大鼠跑台至力竭的时间是反映运动能力的常用指标，运动能力的高低是机体抗疲劳能力最有力的宏观体现.大鼠一次性力竭后，低氧训练各组大鼠的力竭时间均要长于CY组，而JT组又明显长于CY组.说明交替低氧训练对大鼠耐力有显著改善作用.另外，4000m组的力竭时间和CY组相近，没有显著性差异，分析其原因可能是因为4000m海拔高度偏高，在高原训练阶段低氧刺激过度，不利于在常氧阶段的恢复与提高.

图1 大鼠力竭时间变化

2.2 大鼠力竭即刻脑组织 SOD、GSH－Px、CAT的活性和MDA含量的变化

从表4及图2、3、4、5中可以看出，大鼠力竭即刻:

SOD活性:JT组与4000m、CY组相比明显升高，差异具有非常显著性意义(P＜0.01);2500m组与4000m、CY组，JT组与2500m组相比差异具有显著性意义(P＜0.05);4000m组与CY组相比差异不具有统计学性意义(P＞0.05).

GSH－Px活性:2500m组与JT、4000m、CY组相比明显升高，差异具有非常显著性意义(P＜0.01);CY组与4000m组，JT组与 CY、4000m组相比差异具有显著性意义(P＜0.05).

CAT活性:JT组与4000m、CY组相比明显升高，差异具有非常显著性意义(P＜0.01);2500m组与4000m、CY组相比差异具有非常显著性意义(P＜0.01);CY组与4000m组相比差异具有显著性意义(P＜0.05);JT组与2500m组相比差异不具有统计学性意义(P＞0.05).

MDA含量:4000m组与JT、2500m、CY组相比明显升高，差异具有非常显著性意义(P＜0.01);2500m、CY组与JT组相比差异具有显著性意义(P＜0.05);2500m组与CY组相比差异不具有统计学意义(P＞0.05).

以上实验结果在同一机体同一组织内不同的抗氧化酶活性所表现出的变化趋势不一致，究其原因可能是不同的抗氧化酶具有各自特点，具有不同的活性激活阈值.综合以上实验结果，交替低氧训练可有效提高大鼠脑组织 SOD和CAT的活性，降低MDA的含量，表现出了明显的抗脂质过氧化和清除自由基的能力.固定海拔2500m低氧训练可有效提高大鼠脑组织GSH－Px的活性，减少了自由基对机体的损伤.分析其原因可能是不同海拔高度训练能更好地激活相对应的抗氧化酶的活性.关于低氧运动组4000m的MDA含量最高，可能因素是海拔偏高，低氧刺激较深和运动负荷过大有关，抑制了脑组织自由基清除剂的生成.

3 结论

经过4周模拟梯度交替海拔低氧训练后平原恢复训练4天的实验对比研究，观测各组大鼠指标得出:(1)交替低氧训练能明显提高大鼠的耐力;(2)交替低氧训练可有效提高大鼠脑组织SOD和CAT的活性，降低MDA的含量，提高了机体的抗氧化能力.模拟2500m－4000m交替低氧训练的高度及负荷相对适宜，使氧运输能力和抗氧化能力得到明显的加强，线粒体氧化磷酸化增强，合成ATP的能力提高，大鼠的运动能力得到提高;(3)在运动实践中，高原运动员选择2500m－4000m交替低氧训练可能会收到较好效果.

［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.间歇性缺氧模拟高原训练对小鼠骨骼肌乳酸代谢的影响［J］.中国运动医学杂志，1999，(2):126－128.

［3］刘晔，刘桂龙，陈珑，等.模拟海拔4000m高原训练1～3周对大鼠骨骼肌蛋白质代谢和血清睾酮的影响［J］.北京体育大学学报，2000，(1):41 －42.

［4］刘志强，闵均，马福海，等.世居高原中长跑运动员不同海拔地区交替训练的研究［J］.体育科学，1999，(6):34 －38，49.

［5］王瑜娟.不同强度力竭运动对大鼠心肌细胞凋亡的影响［D］.长沙:湖南师范大学硕士学位论文，2005.