热预适应对大鼠中枢疲劳后脑神经递质DA、5-HT、NE分泌的影响研究

曹庆雷 李小兰 邓中原

摘 要：目的：观察热预适应通过调节中枢神经递质对大鼠运动诱导的中枢疲劳的作用。方法：12只成年雄性SD大鼠，随机分为2组，6只为预热组，6只为对照组。运动疲劳模型通过力竭跑步模型建立，热预处理组是42℃热处理15 min，每天3次，连续5天，对照组不做任何处理。记录最后运动力竭时间及运动前后体内核心温度，同时用液相色谱测量脑组织中多巴胺（DA）、5-羟色胺（5-HT）和去甲肾上腺素（NE）的水平。结果：1）预热处理组的平均力竭时间为318.49±37.25分钟，显著高于对照组的178.24±42.43分钟，热预适应显著增加了运动的耐受时间（P<0.05）;2）预热处理组运动前后肛温差（0.382±0.396）℃显著低于对照组（1.954±0.603）℃，热预适应显著降低了运动后体温（P<0.05）;3）NE和DOPAC含量在预热处理组显著低于对照组 （P<0.05），热预处理组5-HT显著低于对照组 （P<0.01），而DA则显著高于对照组（P<0.01）。结论：热预适应可以有效降低运动前后体温差，并且可能是通过减少5-HT，增加NE、DA的含量来起到延缓中枢运动疲劳的作用。

关键词：热预适应;神经递质;运动疲劳;中枢疲劳

中图分类号：G804.2 文献标识码：A文章编号：1006-2076（2019）01-0058-06

運动性疲劳是因为运动引起的肌肉运动及做功能力下降的现象，其中长时间中等强度的运动所产生的疲劳主要由中枢神经系统发出的抑制信号引起，称之为运动中枢性疲劳[1-3]，是目前运动疲劳机制研究的热点之一。缓解疲劳对提高运动能力有着重要的作用，是运动领域重要的研究课题。运动性疲劳机制研究提出多种假说，涉及中枢神经递质失衡，内稳态失调，氨基酸、离子代谢紊乱，自由基增多，能源衰竭，神经内分泌、免疫系统的平衡打破等诸多变化[4]。随着神经生物学相关技术方法在运动医学研究中应用，运动性中枢疲劳机制的研究取得了一些进展，长时间运动时中枢神经递质的变化是导致疲劳产生的重要原因[1，3]。

有关神经递质分泌失衡导致中枢性疲劳的研究发现，运动过程中体温升高可能是诱导神经递质分泌的主要原因之一。热应激条件下，体温升高的热敏信号，传递至下丘脑视前区等脑区域，脑区域内热敏神经元接受并整合形成反馈信号作用于下丘脑、延髓中缝区等不同脑区，影响脑内神经递质的释放和相应受体的表达，从而产生一系列反应，调整各种机能以适应环境温度的改变，并可影响机体长时间的运动能力，并从而在运动性中枢疲劳的产生和恢复中发挥特定的作用[5-7]。神经网络调节是多重而复杂的过程，递质的分泌受内外环境影响，并且可因环境的改变而进行适应性调节，保持身体稳态。过量运动引起的递质变化，也可能通过全身性调节引起自身适应性改变，从而使失衡的神经递质分泌趋于正常。那么，预适应后达到的新的递质平衡就有可能适应机体的应激状态，从而在过量运动过程中推迟疲劳出现的时间、延长运动时间，减轻疲劳程度。在自身适应调节机制研究中，预适应是目前常用且安全有效的方法之一，常用于减轻机体损伤，如缺血预适应保护脑组织、肌肉组织等[8-9]。热预适应是指通过反复暴露在高热的条件下，使得体内和皮肤温度升高并且大量出汗[10-13]。热预适应的研究也应用于诸多领域，如热预适应对保护和改善心肌细胞的损伤、对神经系统及小鼠的学习行为也有积极的影响[14-15]。已有研究显示，在热应激条件下，可通过提高多巴胺（DA）、去甲肾上腺素（NE）的活性抑制机体温度升高导致的中枢疲劳，改善热应激下运动能力[16-17]。同时也有研究显示， DA能提高神经元活性也能使受试者在高热环境中运动时有更高的耐受性[18]。由此可见，人体对热应激的调节反应与神经递质分泌有密切的关系。调节神经递质的活性，达到自身在高温环境中新的平衡，有利于维持机体的稳态。

因此，我们的研究拟通过热预适应调节中枢神经递质的平衡，研究并阐明运动时重要神经递质的变化规律，明确其与运动性中枢疲劳的关系，并且寻找中枢性疲劳有效的预防与恢复方法。

1 材料和方法

1.1 实验动物和分组

成年雄性SD大鼠（8周龄）12只，体重230 g～260 g（购自北京维通利华实验动物公司）。大鼠饲养在首都医科大学实验动物中心大鼠饲养房。大鼠正常分组（3只/笼子），自由饮水，饮食，温度为（18～24）℃，空气相对湿度40%～60%，正常昼夜节律。

1.2 实验方法

1.2.1 高温预热处理

预热组动物用6%水合氯醛0.6 ml/100 g腹腔注射麻醉，置于60℃恒温水浴箱，保持大鼠呼吸通畅，直至肛温升至42℃，维持肛温42℃ 15 min，再置于常温环境下恢复体温，1小时后，再升高体温42℃ 15 min，反复3次，连续五天。对照组不做任何处理。

1.2.2 急性力竭疲劳模型建立

采用Bedford[19]建立的一次性平板跑台力竭跑步模型，两组动物测试前进行适应性跑台训练1次/天（共3天），低于力竭程度。恢复2天后进行一次性力竭跑步实验，采用treadmill平板跑台法，测试由15 cm/s开始，持续15 min，增加至25 cm/s，持续15 min，最后保持在35 cm/s跑步直至力竭，力竭运动以大鼠滞留跑道后1/3处3次以上且刺激驱赶无效为标准[20]，记录每只动物三阶段跑步时间。

1.2.3 核心体温测定

采用体温计测量肛温表示核心体温，跑步前测定初始肛温，力竭跑步完成后立即测肛温，用运动前后核心体温的变化观察体温变化的差异。

1.2.4 脑内神经递质检测

两组力竭跑步实验结束后，采用断头法获取脑组织，置于冰上并迅速分离皮质、下丘脑、海马、纹状体。高氯酸提取法充分匀浆后，4 000 g/min离心5 min，离心取上清液，-80℃冻存。采用高效液相色谱法分析各部脑组织内多巴胺（DA）、5-羟色胺（5-HT）、去甲肾上腺素（NA）含量。