長期耐力運動對大鼠心肌和骨骼肌中NO，GSH及MDA水平的影響

【摘要】  　　目的： 觀察長期耐力運動對心肌和腓腸肌中一氧化氮（NO）、谷胱甘肽（GSH）和氧化應激水平的影響及其差異。方法： 雌性SD大鼠隨機分為運動組（n=10）和靜息組（n=10）,在運動組游泳3個月后取心肌和腓腸肌測定其NO含量、GSH含量和丙二醛（MDA）含量。結果： 與靜息組相比，運動組腓腸肌中NO水平顯著升高（P<0.01）,但心肌中兩組比較差異無統計學意義；腓腸肌中GSH含量顯著降低（P<0.05），而心肌中兩組比較差異無統計學意義；腓腸肌中MDA含量兩組比較差異無統計學意義, 但心肌中顯著升高（P<0.05）。結論： 腓腸肌和心肌中的NO代謝、GSH代謝及氧化應激水平對長期耐力運動的適應性反應存在差異；長期耐力運動期間，心肌中脂質過氧化反應較明顯，而腓腸肌中GSH在對抗氧化應激反應中發揮了重要作用。

【關鍵詞】  一氧化氮； 氧化應激； 心肌； 腓腸肌； 耐力運動

　�。跘bstract］Objective: To analyze the possible difference of the effects of the endurance exercise on the level of the nitric oxide(NO), glutathion (GSH) and oxidative stress between in the cardiac muscle and in the gastrocnemius muscle(GAST). Methods： The SD female rats were randomly divided into two groups: an excise group(n=10) and a sedentary group(n=10). The rats in the exercise group swam for three months. At the end of the experimental period(3 months), the rats were killed and then the cardiac muscle and the GAST were remove to analyze the contents of NO, GSH and malonaldehyde(MDA).  Results： Compared with the sedentary group, the NO contents of the excise group was increased significantly in the GAST(P<0.01), but not in the cardiac muscle; the GSH contents of the excise group was decreased significantly in the GAST(P<0.05), but not in the cardiac muscle; the MDA level of the excise group was increased significantly in the cardiac muscle(P<0.05), but not in the GAST.  Conclusion： The NO, GSH and oxidative stress have a different adaptive response to the long�瞭erm endurance exercise between in the cardiac muscle and in the GAST. During long�瞭erm endurance exercise, the lipid peroxidation reaction to exercise can be stronger in the cardiac muscle than in GAST, and the GSH may play an important role in the GAST through its consumption.

　　［Key words］nitric oxide; oxidative stress; cardiac muscle; gastrocnemius; endurance exercise

    骨骼肌是最直接參與運動的器官之一,心肌是維持血壓平穩的主要器官，因此，骨骼肌和心肌在運動期間發揮了關鍵性的作用。在長期耐力運動期間，兩者都要發生一系列適應性反應，包括通過肥厚、結構性和功能性自身調節等變化增強收縮力，因此，兩者的適應能力已經成為體能和運動損傷的研究焦點。由于一氧化氮（NO）是心肌和骨骼肌的關鍵性調節因子，谷胱甘肽（GSH）在對抗氧化應激中發揮重要作用，而丙二醛（MDA）是評估脂質過氧化應激的主要指標，因此，在研究骨骼肌和心肌對運動訓練的適應性機制和運動損傷方面上述3個指標被頻繁使用。然而，當前研究中存在兩個方面的問題，一是研究結果不一致甚至矛盾。例如，有報道［1］運動導致骨骼肌中NO含量升高，另有報道［2］運動導致骨骼肌和心肌中NO含量下降。又如，運動后心肌中GSH含量升高［3］或下降［4］。再如，運動后骨骼肌中MDA升高［5］、心肌中MDA升高［6］或無變化［4］。另一方面是不少研究中采用的跑臺運動模型，這種模型的關鍵缺點是由于憑借電刺激驅動動物跑步，因此，研究結果摻雜了應激因素的影響。中國論文發表
   
　　在本研究中，采用大鼠長期游泳模型，觀察了長期耐力運動情況下心肌和骨骼肌中NO，GSH與氧化應激水平的變化并比較了兩個器官間變化的差異。

    1  材料與方法

　　1.1  實驗動物與分組 
       
　　雌性SD大鼠20只，體質量180～200 g，飼養于帶不銹鋼底的標準大鼠籠內，每籠5～6只，喂去離子水，飼料為通用標準大鼠飼料，室溫（23±1）℃，相對濕度（50±5）％，12h/12h光-暗節律（7:00～19:00）。大鼠隨機分成運動組和對照組，每組10只。

　　1.2  運動方法 
       
　　運動組大鼠在80 cm×50 cm×80 cm的玻璃水缸中游泳，水深50 cm，水溫（34±1）℃。每天游泳1次，每周5天（周六、周日休息）。每次游泳持續時間為：第1周30 min，第2周60 min，第3周起固定為120 min。運動期為3個月。靜息組除運動外,其余處理與運動組相同。

　　1.3  動物處理 
       
　　大鼠禁食12～24 h后用乙醚麻醉大鼠，斷頭取血。然后迅速取心肌與腓腸肌，液氮速凍，并存放于-70℃冰箱內待測。

　　1.4  分析方法  
   
　　每組有8個大鼠樣本進入檢測分析。凍存心肌和腓腸肌組織常溫下解凍后用超聲勻漿器勻漿制成10％勻漿液，低溫離心取上清液。NO含量采用硝酸還原酶法測定。GSH含量利用二硫代二硝基甲酸與巰基化合物反應產生一種黃色化合物，然后比色法測定。MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定。采用雙縮脲法進行蛋白定量。以上測定均采用商用試劑盒（南京建成生物工程研究所提供）。

    1.5  統計方法

    實驗數據采用SPSS 13.0統計軟件處理, 結果用均值±標準差（±s）表示，組間樣本均值差異用t檢驗進行統計學分析，顯著性水平定為P<0.05。

　　2  結果

　　2.1長期耐力運動狀態下心肌和腓腸肌中NO含量變化

    結果如圖1所示，運動組心�。╟ardiac muscle, CM）中NO含量與靜息組相比差異無統計學意義，腓腸�。╣astrocnemius muscle, GM）中NO含量顯著高于靜息組（P<0.01）。結果表明，大鼠3個月運動訓練引起腓腸肌NO含量升高，但對心肌NO含量無明顯影響。
2.2  長期耐力運動狀態下心肌和腓腸肌中GSH含量變化

    結果如圖2所示，與靜息組相比，運動組大鼠心肌中GSH含量無顯著差異,而腓腸肌中GSH含量顯著低于靜息組（P<0.05）。結果表明，大鼠3個月運動訓練引起腓腸肌GSH含量降低，但對心肌GSH含量無明顯影響。

　　2.3  長期耐力運動狀態下心肌和腓腸肌中MDA含量變化

    結果如圖3所示，運動組心肌中MDA含量顯著高于靜息組（P<0.05），而腓腸肌中MDA含量與靜息組相比差異無統計學意義。結果表明，大鼠3個月運動訓練對腓腸肌MDA含量無明顯影響，但可導致心肌MDA含量升高。
   
　　3  討論

    本研究觀察到，在大鼠3個月游泳訓練后，腓腸肌中NO水平顯著高于靜息組，但心肌中NO含量無顯著變化。對于腓腸肌中NO含量顯著升高，該結果與當前大多數報道的研究結果一致；而對于心肌中NO含量無顯著變化，該結果與先前其他實驗室報道的結果不同［7］，后者觀察到心肌中NO含量顯著增加。對于腓腸肌和心肌中NO代謝對長期耐力運動反應的不同，其原因尚難以解釋，可能是由于NO來源或NO清除機制方面存在的差別所致。例如，骨骼肌中的NO可以來自于平滑肌內皮、神經末梢、肌肉本身三者的合成，在長期運動期間，骨骼肌纖維肥厚更明顯，血流量也較大，可能對血管形成較強的切應力，從而NO合成更多［8］。 
   
　　MDA是脂質過氧化的中間產物，MDA值可反應脂質過氧化水平的變化。本研究觀察到，長期運動后心肌中MDA水平顯著性升高，結果與沙繼斌等［9］研究結果一致，而與Ravi Kiran等［10］研究結果不同，后者觀察到運動后心肌中MDA水平下降。在本研究中觀察到腓腸肌中MDA沒有顯著性改變，與許云霞等［11］和Kon等［12］的研究觀察一致, 但與任昭君［13］研究觀察不同，后者觀察到運動可降低大鼠骨骼肌MDA水平。研究結果之間的差異原因可能與實驗設計、運動的強度和時間不同有關。
   
　　關于長期耐力運動狀態下心肌脂質過氧化水平變化比腓腸肌更明顯的原因：①可能與結構和能量代謝特點有關。例如，心肌和骨骼肌在線粒體含量，肌纖維組成和代謝特征存在一定差異，從而在自由基生成及脂質過氧化的水平等方面對運動的適應反應不同。②可能與NO代謝差別有關。例如，本研究中已經觀察到，長期運動情況下腓腸肌NO含量增加，心肌中NO含量變化不明顯，而NO屬于氮自由基，可能參與了氧化應激機制。③可能與抗氧化應激系統活性不同有關，例如，GSH作為體內的重要保護因子對保護生物膜及生物大分子免受自由基損傷起著極其重要的作用，GSH量的多少是衡量機體抗氧化能力大小的重要因素。本研究中已經觀察到，在長期運動情況下腓腸肌中GSH含量顯著降低，而心肌中沒有顯著變化，因此，腓腸肌中GSH含量的下降可能是由于GSH在參與對抗自由基方面被大量消耗，從而更多地對腓腸肌發揮保護作用。④可能與鐵代謝的差別有關。例如，我們先前的研究顯示長期運動可增加心臟器官的游離鐵含量［14-16］，游離鐵通過Fenton反應產生羥自由基，致使心肌脂質過氧化水平上升。盡管當前不清楚長期運動期間腓腸肌鐵代謝的變化，但是，由于NO可以優先與游離鐵結合，降低其毒性作用，而長期運動后腓腸肌中NO顯著升高，因此，可以推測腓腸肌中游離鐵介導的羥自由基生成及其引起的脂質過氧化反應可能弱于心肌中的反應。中國論文發表

    總之，本研究結果表明，腓腸肌和心肌的NO合成、GSH含量和過氧化應激反應在對長期耐力運動的適應性方面存在差異；長期耐力運動期間，心肌中脂質過氧化反應較明顯，而腓腸肌中GSH在對抗氧化應激反應中發揮了重要作用。

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