中等强度游泳训练对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响

2017-06-27黄元汛

湖北师范大学学报(自然科学版) 2017年1期

关键词：骨骼肌自由基游泳

袁静，江奔，黄元汛

(1.湖北师范大学体育学院，湖北黄石 435002；2.湖北大学体育学院，湖北武汉 430062)

中等强度游泳训练对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响

袁静1，江奔1，黄元汛2

(1.湖北师范大学体育学院，湖北黄石 435002；2.湖北大学体育学院，湖北武汉 430062)

运动对照实验法、逻辑分析法对大鼠进行中等强度游泳训练，检测雄性SD大鼠股四头肌细胞在运动过程中凋亡的变化以及股四头肌超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)含量的的变化，研究中等强度游泳训练对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响，自由基代谢平衡与细胞凋亡的相关性，结果显示：安静对照组及各运动组大鼠的体重都相应增加了；大鼠股四头肌细胞凋亡变化随着负荷的递增凋亡的细胞增多，大鼠股四头肌组织SOD活性水平、MDA含量随着负荷的递增而增加到一定程度后恒定并大幅度下降。

中等强度；游泳训练；骨骼肌；细胞凋亡

1．研究目的

通过中等强度游泳训练，检测雄性SD大鼠股四头肌细胞在运动过程中凋亡的变化以及股四头肌超氧化物歧化酶(SOD)活性，丙二醛(MDA)含量的的变化，研究中等强度游泳训练对大鼠骨骼肌细胞凋亡的影响，自由基代谢平衡与细胞凋亡的相关性，为制定合理的训练计划及运动训练的评定提供理论依据。

2．研究对象与方法

2.1 实验方法

2.1.1 实验动物及喂养健康雄性昆明大鼠30只，体重140.87±12.768g，6周龄，由华中科技大学同济医学院动物中心提供，动物许可证编号为SCXR(鄂)2004-0007，动物级别为清洁级。

2.1.2 运动负荷与动物实验分组饲养依据参考文献及预实验确定中等强度模型为每天游泳90min一次，经过适应性喂养和适应性游泳后采取无负重游泳，第一天由30min游泳一次，经过5d递增至90min，每天递增15min。实验分组如表1 .

表1 实验动物分组

2.1.3 实验取样及检测指标运动组A、B、C、D、E组分别在末次游泳后取戊巴比妥(45mg/kg)腹腔麻醉。并取右后腿股四头肌。检测指标为：大鼠的体重(W)、大鼠股四头肌肌肉细胞凋亡TUNEL(T)、股四头肌肌肉超氧化物歧化酶(SOD)和股四头肌肌肉丙二醛(MDA)。

2.1.4 数据统计学处理方法实验数据采用SPSS 统计学软件进行one-way ANOVA 检测进行数据分析，显著性水平为P<0.05，非常显著性水平为P<0.01，实验数据将用平均数±标准差表示。

3．结果与分析

3.1 中等强度运动过程中各阶段大鼠体重比较变化分析

表2 各组大鼠体重的变化单位：g

目前很多学者都用体重变化来衡量大鼠有氧运动负荷的合理性。有文献研究表明(1984)，体重持续下降与过度疲劳或过度训练有关。本实验的研究结果表明，15d中等强度游泳训练过程中，大鼠的体重呈增长趋势。第5d各运动组体重与对照组A组体重相比，有明显差异性，P<0.05。到第10d，A、D、E组各组之间无明显差异。第15d时A组、D组、E组体重相比，无明显差异。提示中等强度游泳前期各运动组与安静对照组相比，在第5d的时间，各组与对照组差异明显，这可能是因为实验在秋冬季节，安静对照组在前期无运动情况下对实验饲养环境需要更多的适应时间，而其它运动组运动帮助下快速适应环境，实验设定的中等强度负荷比较适中不会导致运动过度疲劳，因而体重相对增长。说明中等强度负荷对大鼠体重的增重有一定影响。

3.2 中等强度运动各阶段大鼠骨骼肌细胞凋亡影响

表3 各组大鼠股四头肌细胞凋亡指数的变化

结果显示各组细胞凋亡指数，两两相比，都具有明显差异性，P<0.05. A组无明显细胞凋亡；B组大鼠运动30min后取标本，细胞阳性率在(10.32±0.88)%，随着运动强度的逐增加，C组开始发现明显细胞凋亡情况，细胞核开始固缩，阳性率在(20.17±0.94)%，后期到D组，运动量达到极限，细胞阳性率在(45.64±1.03)%，E组凋亡呈现下降趋势，阳性率在(25.43±0.75)%. 王长青等(2002)在对大鼠游泳训练后骨骼肌细胞凋亡的研究中发现游泳6天组骨骼肌细胞凋亡率最高，当到游泳12d组时，细胞凋亡下降，但仍高于安静对照组，说明细胞的凋亡与运动持续的不同时间段有影响，在运动负荷不大的情况下，细胞凋亡随时间推移下降。周未艾等研究指出(2002)大鼠股四头肌肌细胞在一定程度上出现随运动负荷增加而细胞凋亡增多的趋势。黄颖峰，徐晓阳(2005)研究指出大鼠恒定负荷耐力训练会随着时间推移降低细胞凋亡率，显示机体对运动的适应，同时提出运动训练即会导致骨骼肌细胞凋亡也能恢复骨骼肌细胞。对于中等强度，细胞的凋亡可能会伴随着负荷的递增而增加，但当运动负荷恒定，机体适应后，细胞的凋亡可能会随之下降，但具体什么时间的恒定还有待进一步研究。

3.3 中等强度运动过程中氧自由基代谢平衡与细胞凋亡的影响

表4 各组大鼠股四头肌SOD活性水平变化

超氧化物歧化酶SOD(黄颖峰、徐晓阳，2004)是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质。一定量的运动能清除体内的自由基，但是过量的运动后(如力竭游泳)，机体内会产生大量的自由基，这些过多的自由基会对机体造成伤害。SOD作为体内能清楚自由基的重要酶类，其酶的活性越高则其清除自由基的能力越强。本实验发现中等强度游泳训练过程中，D组10天游泳组SOD活性最差，与安静对照组A组及其它运动组B组、C组和E组都有显著性差异，其它各组SOD水平也略呈下降水平A>B>C>E。这可能是因为整个中等强度运动过程中都没有一天休息，SOD活性水平随负荷递增而降低，当D组游泳至第10天时，身体机能已经产生疲劳，因此降到最低点，而到E组第15天时，大鼠身体机能已经能够适应此模型的负荷，可通过自身调节提高SOD活性。

丙二醛MDA(1990)是超氧阴离子自由基攻击体内不饱和脂肪酸等发生脂质过氧化生成的氧化终末产物，其性质较稳定，在生物体内，如果丙二醛过多，会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，且具有细胞毒性。因此MDA的水平是间接反映机体自由基产生的水平和体内脂质过氧化代谢情况的重要指标，同时也被认为是脂质损伤的重要指标。本实验发现A、B、C、D、E组中，D组中股四头肌肌肉组织MDA含量最高，与其它4个组相比，具有明显的差异性。MDA含量随着负荷的递增而增加，而到D组10d游泳组时，MDA含量增幅加大，最后E组MDA含量又大幅下降。提示MDA含量与运动负荷及持续时间相关，MDA含量随负荷及时间的递增而增加，当D组游泳至第10d时到达最高峰，而E组第15d时MDA含量又下降。可能也是大鼠机体随着对运动负荷适应能抑制自由基的产生。