不同強度耐力運動訓練對大鼠心肌氧化應激水平的影響

張向樂

(河南科技學院，河南新鄉 453000)

不同強度耐力運動訓練對大鼠心肌氧化應激水平的影響

張向樂

(河南科技學院，河南新鄉 453000)

目的:觀察不同強度耐力訓練對雄性大鼠的心肌氧化應激水平影響，探討增強心肌抗氧化能力的適宜訓練方式。方法:選用6周齡健康雄性大鼠40只，建立大鼠耐力跑臺模型。將選取的大鼠隨機分為四組:安靜對照組(C組，10只);低強度組(L組，10只);中等強度組(M組，10只);高強度組(H組，10只)。四組進行為期6周的跑臺實驗后，用生化方法分別檢測各組大鼠的氧化應激相關指標包括:心肌組織的超氧化物歧化酶(SOD)活力、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－Px)活力以及丙二醛(MDA)的含量。結果:四組不同強度耐力運動訓練6周后，結果發現，與安靜對照組相比，心肌組織的SOD活力在中強度組顯著上升，而在高強度組顯著下降(P＜0.01);GSH－Px活力在低強度組和中等強度組顯著上升，而在高強度組顯著下降(P＜0.05或P＜0.01);與安靜對照組相比，高強度組的心肌組織MDA水平顯著增高(P＜0.01)。結論:低中強度的耐力訓練能有效提高心肌的抗氧化能力，尤其是中等強度的耐力訓練。

耐力運動;氧化應激;心肌組織;SD大鼠

近年來，不同運動訓練方式對機體自由基代謝的影響成為人們關注的熱點。在生理情況下，自由基在機體正常氧化代謝中即可產生，機體自身存在著一套抗氧化防御系統以調節氧化－抗氧化的平衡［1］。在病理條件或外界理化因素刺激下，自由基生成增多，可引起細胞內源性或外源性的ROS升高［2］。抗氧化防御機制與自由基水平之間失衡，產生過多的氧化應激，將導致細胞病理損傷甚至凋亡［3］。有研究報道，運動可引起機體組織出現自由基，體內的氧化－抗氧化系統可適應性升高抗氧化酶活力以拮抗自由基的損傷，而過強的運動訓練可能造成抗氧化系統失代償，導致過量的氧化應激反應［4］。所以選擇科學合理的運動訓練方式，可有效提高生理或病理狀態下機體的抗氧化能力，保護組織或細胞免受氧化應激的損傷。因此，本研究通過觀察不同強度耐力運動訓練時的雄性大鼠心肌氧化應激水平，探討增強心肌抗氧化能力的適宜訓練方式。

1 對象與方法

1.1 實驗動物

SPF級6周齡雄性Sprague－Dawley(SD)大鼠40只，體重180.32±3.99g(來自于河南省實驗動物中心)，將大鼠稱重編號后隨機分為4組，每組10只，自由飲水，常規飼養。

1.2 實驗分組及訓練方式

對SD大鼠進行檢疫并適應性訓練一周后，按照分組建立大鼠耐力跑臺訓練模型。參照Bedford報道的SD大鼠最大攝氧量標準進行分組［5］:安靜對照組(C組，10只):不運動常規飼養;低強度組(L組，10只):速度8.0米/分鐘，相當于最大耗氧量50±3.79 (%);中等強度組(M組，10只):坡度5°，速度15.0米/分鐘，相當于最大耗氧量63.0±4.56(%);高強度組(H組，10只):坡度10°，速度26.0米/分鐘，相當于最大耗氧量90.83±3.85(%)。3個不同強度耐力組分別進行相應的跑臺訓練，每周運動6次，每次1小時，周日休息。安靜對照組不運動常規飼養，整個實驗持續6周。

1.3 心肌組織取材

4組的SD大鼠于末次訓練后24h，稱重，麻醉并脫臼處死。采用戊巴比妥進行腹腔麻醉，迅速取出心臟，剔除表面的脂肪和血管，擦干血跡后稱重。切取左右心尖部心室前壁肌適量組織，用凍存管分裝，存放于－80°C冰箱或液氮中。

1.4 氧化應激相關指標測定

取適量心肌組織，組織加裂解液研磨制成勻漿用于超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－Px)活力以及丙二醛(MDA)含量的檢測，心肌組織蛋白含量檢測采用BCA法。SOD活性檢測采用WST－1法，GSH－Px活力檢測使用比色法，MDA含量的檢測使用TBA法，以上操作均按照南京建成試劑盒進行，每個實驗重復3次。

1.5 統計分析

應用SPSS13.0統計軟件，實驗數據用±s表示，兩樣本均數比較采用t檢驗，組間比較采用單因素方差分析，取檢驗水準為α=0.05。

2 結果

2.1 不同強度耐力訓練對大鼠心肌SOD活力的影響

經過6周不同強度耐力運動后，與安靜對照組相比，中等強度組的大鼠心肌SOD活力顯著升高，差異有統計學意義(P＜0.01)，而高強度組的SOD活力顯著降低，差異有統計學意義(P＜0.01);低強度組SOD活力與安靜對照組相比，差異無統計學意義(P＞0.05)，見圖1。

圖1 不同強度耐力運動訓練對大鼠心肌SOD活力的影響注:與對照組比較，P＜0.01

2.2 不同強度耐力訓練對大鼠心肌GSH－Px活力的影響

經過6周不同強度耐力運動后，與安靜對照組相比，低強度及中等強度組的大鼠心肌GSH－Px活力顯著升高，差異有統計學意義(P＜0.05或P＜0.01)，而高強度組的GSH－Px活力顯著降低，差異有統計學意義(P＜0.01)，見圖2。

圖2 不同強度耐力運動訓練對大鼠心肌GSH－PX活力的影響

2.3 不同強度耐力訓練對大鼠心肌MDA水平的影響

經過6周不同強度耐力運動后，與安靜對照組相比，高強度組的大鼠心肌MDA含量顯著增高，差異有統計學意義(P＜0.01)。低強度及中強度心肌MDA含量與安靜對照組相比，差異無統計學意義(P＞0.05)，見圖3。

3 討論

近年來，自由基與氧化應激是機體損害作用機制的研究熱點之一［6－7］。大量研究表明［8］，運動鍛煉可引起機體生成自由基，并代償性地激活抗氧化信號通路以保護細胞免受自由基的損害。過多的氧化應激可消耗體內的抗氧化物質和自由基清除酶類，最終導致組織出現細胞凋亡及病理損傷［9］。有學者研究了各種運動訓練對骨骼肌、心肌組織的自由基/氧化應激的影響，以探討科學合理的運動方式。陳軍［10］研究了不同強度的運動訓練對大鼠骨骼肌自由基代謝的影響，結果顯示，3種不同強度的運動訓練均能提高大鼠安靜狀態下骨骼肌中抗氧化酶的活性，降低大鼠骨骼肌中MDA含量，且以中大強度運動訓練方式為最優。張雪［11］等通過自制跑臺觀察耐力訓練對雌性SD大鼠腓腸肌SOD及MDA水平影響，結果發現，中等強度耐力訓練后，機體氧化－抗氧化系統達到平衡，說明中等強度運動本身可能發揮了抗氧化的作用。宋晨［12］等觀察運動后的大鼠心肌金屬硫蛋白含量，發現長期中等強度運動可使金屬硫蛋白適應性增加，提示中等強度運動提高了心肌的抗氧化能力。鑒于不同強度運動訓練對不同組織產生的氧化應激水平各異，且目前國內關于運動對心肌氧化應激水平的影響尚缺乏充分的證據，本研究探討了不同強度耐力運動訓練對SD大鼠心肌組織的氧化水平影響，為提高心肌抗氧化能力選擇適宜運動方式提供理論參考。

圖3 不同強度耐力運動訓練對大鼠心肌MDA含量的影響注:與對照組比較，P＜0.01

SOD及GSH－Px是機體內拮抗氧化應激損傷的重要的抗氧化酶，其活性的高低可間接地反映機體清除氧自由基的能力。SOD可催化超氧陰離子變成雙氧水，隨后被雙氧水分解，以保護機體免受超氧陰離子的影響;GSH－Px可保護細胞膜的結構及功能不受過氧化物的干擾及損害［13］。MDA是脂質過氧化物的代表產物之一，是衡量機體自由基代謝的敏感指標，其含量能間接地反映出機體受自由基攻擊的嚴重程度［14］。本研究觀察了不同強度耐力運動對心肌氧化應激水平的影響，結果發現，中等強度耐力訓練組的心肌SOD活力增加，而高強度訓練組的SOD活力降低。低強度及中等強度耐力訓練組的GSH－Px活力升高，而高強度訓練組GSH－Px活力降低。提示低中強度的耐力運動能顯著提高大鼠心肌的抗氧化酶活力，增強其抗氧化的能力，而高強度運動引起心肌組織出現過多的氧自由基，抗氧化物大量消耗以及機體的失代償，導致抗氧化酶的合成減少。同時，高強度耐力訓練后，與安靜對照組相比，結果表明，大鼠心肌的脂質過氧產物MDA水平明顯增高，提示心肌出現了過多的氧化應激，造成了心肌組織的氧化損傷。

4 結論

過高強度的耐力訓練能引起心肌產生過多的自由基，過氧化產物生成增多，出現過量的氧化應激。低中強度的耐力運動能夠有效提高心肌的抗氧化能力，尤其是中等強度的耐力訓練。選擇適宜的運動方式，能提高心肌的抗氧化能力，對心肌細胞起到保護作用。抗氧化酶在低中強度耐力運動訓練中保護心肌細胞的確切機制，其是否啟動了相關的抗氧化信號通路，尚需進一步探討。

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Effects of different types of endurance training on oxidative stress of myocardial tissue in Sprague－Dawley rats

ZHANG Xiang－le
(Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453000，Henan，China)

Objective:To analyze the effects of different types of endurance training on oxidative stress of myocardial tissue in Sprague－Dawley rats，and thereby provide rational movement scheme to improve the myocardial antioxidant capacity.Methods:A total of 40 male SD rats(6 weeks)were enrolled in the study.The study consisted of control group(n=10)，low intensity exercise group(n=10)，moderate intensity exercise group(n=10)and highly intensity exercise group(n=10).The endurance exercise training groups exercised for 6 weeks and the control group maintained their daily eating habits.Suzperoxide dismutase (SOD)activity，glutathione peroxidase(GSH－Px)activity and malondialdehyde(MDA) content were measured after the 6 weeks experiment.Results:After 6 weeks endurance exercise training intervention，compared with control group，the SOD activity were higher in moderate intensity exercise group(P＜0.01)，and lighter in highly intensity exercise group(P＜0.01)，the GSH－Px activity were higher in low and moderate intensity exercise group(P＜0.05 or P＜0.01)，and lighter in highly intensity exercise group(P＜0.01).Moreover，the levels of MDA significantly enhanced in highly intensity exercise group(P＜0.01).Conclusion: The low and moderate intensity exercise groups were effective in improving the myocardial antioxidant capacity of rats，particularly in moderate intensity exercise group.

endurance exercise training;oxidative stress;myocardial tissue;SD rats

G804.2

A

1009－9840(2015)03－0087－03

2014－11－10

河南省基礎與前沿技術研究計劃項目(編號:142300410242)。

張向樂( 1976 － ) ，男，河南偃師人，碩士，講師，研究方向運動與健康，體育教學。