有氧運(yùn)動(dòng)對衰老大鼠骨骼肌抗氧化能力的影響

金 雯 李明學(xué) 錢 海 劉寧寧

(江蘇大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院生理系,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

衰老是一個(gè)多因素、復(fù)雜的綜合生理變化過程,是個(gè)體成長過程中必然出現(xiàn)的階段。衰老的自由基理論認(rèn)為體內(nèi)具有一整套產(chǎn)生和清除活性氧的平衡體系,機(jī)體隨著年齡增大的退行性變是由于受到內(nèi)、外環(huán)境的影響以及機(jī)體抗氧化酶的活性不斷下降使體內(nèi)自由基物質(zhì)過剩的結(jié)果〔1〕。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與氧自由基研究表明,有氧運(yùn)動(dòng)動(dòng)訓(xùn)練可使人體和動(dòng)物運(yùn)動(dòng)后血液、肌肉、肝臟等組織器官中自由基和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物含量減少,自由基引起的損傷程度減輕〔2〕。因此,適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)可以提高機(jī)體的有氧代謝水平,增進(jìn)有氧工作的能力,在抗衰老中起著重要的作用。本試驗(yàn)系統(tǒng)觀察了有氧運(yùn)動(dòng)對衰老大鼠骨骼肌組織中的活性氧和過氧化脂質(zhì)以及抗氧化酶水平的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 3月齡雌性SD大鼠 42只(江蘇大學(xué)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供),體重 190～210 g,隨機(jī)分成空白組(n=7)和造模組(n=35),另有 20月齡雌性SD大鼠作為老齡組(n=7)。分籠飼養(yǎng),自由飲食,飼料為標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類飼料,室溫 18℃ ～23℃,相對濕度 41%～57%,習(xí)服 1 w后造模。

1.1.2 試劑 D-半乳糖(上海第二化學(xué)試劑廠);超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)、H2O2測定試劑盒(南京建成生物工程研究所)。嚴(yán)格按照試劑盒要求進(jìn)行操作,測試儀器為 722紫外光分光光度計(jì)。

1.2 方法

1.2.1 造模 參考徐智等人文獻(xiàn)方法造模〔3〕,D-半乳糖用生理鹽水配成濃度為 7.5%的注射液,造模大鼠腹部皮下注射D-半乳糖 125 mg?kg-1?d-1,空白組注射相同劑量的生理鹽水,連續(xù)注射 42d。隨機(jī)選取空白組、造模組和老齡組各 7只禁食12 h后處死,取股四頭肌組織檢測。

1.2.2 分組及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 造模后,SD大鼠隨機(jī)分為 4組,每組 7只,分別為對照組,0.5 h運(yùn)動(dòng)組,1 h運(yùn)動(dòng)組,2 h運(yùn)動(dòng)組。運(yùn)動(dòng)組為無負(fù)重游泳,水溫 31℃ ～33℃,水深為 60 cm,人工控制大鼠不停地游泳。對照組放入同樣溫度的淺水中,以避免水溫對大鼠產(chǎn)生的刺激差異,每周連續(xù)訓(xùn)練 5 d,休息 2 d,第 1天3組游泳時(shí)間均為 0.5h,以后每日增加 10 min,直到達(dá)到相應(yīng)的游泳時(shí)間后保持不變。每次訓(xùn)練結(jié)束后,動(dòng)物能自己抖干身上的水無疲勞癥狀出現(xiàn),共訓(xùn)練 12 w。訓(xùn)練結(jié)束,四組在禁食12 h后,同天斷頭處死后,立即在放置冰塊的盤中迅速取出股四頭肌組織,用于測定 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H2O2含量。

1.2.3 檢測指標(biāo) 采集的股四頭肌樣本組織在冰浴條件下稱重后加入 9倍冰生理鹽水勻漿,冰凍離心 4℃ 3 500 r/min,15min離心后取上清液檢測,檢測 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H2O2。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用 SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件,數(shù)據(jù)以±s表示,采用單因素方差分析。

2 結(jié) 果

2.1 造模結(jié)果 除了 SOD外,空白組的 GSH-Px、CAT顯著高于衰老組(P＜0.05),而 MDA、H2O2含量則顯著低于衰老組(P＜0.05);衰老組與老齡組相比較,兩組間 GSH-Px、CAT、MDA、H2O2含量差異均無顯著性。見表 1。

2.2 運(yùn)動(dòng)后的結(jié)果 股四頭肌中SOD含量 0.5 h和 1 h運(yùn)動(dòng)組均大于對照組(P＜0.05);GSH-Px含量 1 h運(yùn)動(dòng)組大于對照組和 0.5 h運(yùn)動(dòng)組(P＜0.05);CAT含量運(yùn)動(dòng)組均大于對照組(P＜0.01),2 h運(yùn)動(dòng)組小于 0.5 h和 1 h運(yùn)動(dòng)組(P＜0.01);MDA含量對照組均大于運(yùn)動(dòng)組(P＜0.01),運(yùn)動(dòng)組之間 2 h組小于 0.5 h組(P＜0.05);H2O2含量運(yùn)動(dòng)組和對照組之間無差異。見表 2。

表1 造模后各組大鼠骨骼肌組織中 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H 2O2含量(±s,n=7)

表1 造模后各組大鼠骨骼肌組織中 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H 2O2含量(±s,n=7)

與對照組比較:1)P＜0.05

組別 SOD(U/ml) GSH-Px(U/ml) CAT(U/ml) MDA(nmol/ml) H2 O2(U/ml)對照組 147.684±53.147 62.655±17.224 29.837±9.727 0.655±0.140 36.777±25.574衰老組 139.474±25.927 36.67±20.7011) 22.728±5.9531) 2.377±0.5591) 152.132±57.7521)老齡組 162.589±61.117 38.639±3.5041) 18.495±4.1591) 2.196±1.1491) 160.015±76.1591)

表2 運(yùn)動(dòng)后各組大鼠股四頭肌中 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H 2 O2含量(±s,n=7)

表2 運(yùn)動(dòng)后各組大鼠股四頭肌中 SOD、GSH-Px、CAT、MDA、H 2 O2含量(±s,n=7)

與對照組比較:1)P＜0.05,2)P＜0.01;與 0.5 h運(yùn)動(dòng)組比較:3)P＜0.05,4)P＜0.01;與 1 h運(yùn)動(dòng)組比較:5)P＜0.01

組別 SOD(U/ml) GSH-Px(U/ml) CAT(U/ml) MDA(nmol/ml) H2 O2(U/ml)對照組 61.283±14.214 19.927±12.769 48.498±6.443 2.377±0.559 156.187±29.222 0.5 h運(yùn)動(dòng)組 128.947±30.3481) 21.341±15.522 93.621±2.7582) 0.804±0.3282) 280.879±165.757 1 h運(yùn)動(dòng)組 132.583±89.4691) 42.785±15.1941)3) 95.059±1.7472) 0.354±0.2892) 260.574±40.358 2 h運(yùn)動(dòng)組 75.251±25.600 36.198±6.605 86.451±1.7942)4)5) 0.174±0.1572)3) 181.612±72.930

3 討 論

在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)給動(dòng)物注射大劑量的D-半乳糖,使機(jī)體細(xì)胞內(nèi)半乳糖濃度增高,在醛糖還原酶的催化下還原成半乳糖醇,這種物質(zhì)不能被細(xì)胞進(jìn)一步代謝而堆積在細(xì)胞內(nèi),影響正常滲透壓,導(dǎo)致細(xì)胞腫脹、功能喪失和代謝紊亂,最終導(dǎo)致衰老的發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過 42 d連續(xù)D-半乳糖皮下注射后,觀察到造模組與對照組相比較其氧自由基水平上升而抗氧化酶系統(tǒng)活性降低,而造模組和老齡組氧自由基和抗氧化酶系統(tǒng)活性之間無明顯差異性,表明造模成功。

過量的自由基引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、蛋白質(zhì)的氧化損傷以及 DNA的損傷,導(dǎo)致機(jī)體衰老。骨骼肌是氧負(fù)荷大、易引起與年齡相關(guān)的結(jié)構(gòu)與功能退行性改變的組織,衰老進(jìn)程中骨骼肌氧利用率的下降是引起運(yùn)動(dòng)能力下降及運(yùn)動(dòng)性疲勞外周機(jī)制的重要因素。自由基產(chǎn)生與清除平衡的打破被認(rèn)為是導(dǎo)致骨骼肌衰老的重要因素。

SOD、GSH-Px、CAT是廣泛存在于生物體內(nèi)的抗氧化酶,可清除和H2O2等氧自由基,使體內(nèi)過量超氧離子維持在一定的水平。MDA是機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的重要代謝產(chǎn)物,對細(xì)胞具有損傷作用,MDA的含量在一定程度上反映了機(jī)體自由基產(chǎn)生和消除的情況。機(jī)體抗氧化酶活性的增加、抗氧化能力的提高,可以加快對體內(nèi)自由基的清除,減少對機(jī)體的氧化損傷,延緩衰老的進(jìn)程。本結(jié)果表明,長期規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增加衰老大鼠股四頭肌 SOD、GSH-Px和 CAT等抗氧化酶的活性,同時(shí)有效地減少 MDA含量,降低脂質(zhì)過氧化水平,并且以 1～2 h的運(yùn)動(dòng)時(shí)間效果為佳。此結(jié)果與相關(guān)研究〔4～8〕一致。

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