遞增負荷運動對大鼠腎上腺、甲狀腺軸激素的影響

張洪海 王人衛(wèi) 黃雅君 檀志宗

摘要：為研究遞增運動負荷對大鼠下丘腦泊固濯采鏨舷僦幔℉PA）與下丘腦泊固濯布鬃聰僦幔℉PT）激素的影響，進一步探討運動性月經(jīng)失調(diào)（AMI）和HPA、HPT軸激素變化的關(guān)系。將成熟、健康的兩月齡雌性SD大鼠35只隨機分為5組進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1) 隨著運動負荷遞增， ACTH、PRL、TRH、TSH的水平逐漸升高，Ta組大鼠陰道中底層細胞數(shù)量逐周增加，第七周最高；2) Ta組血ACTH、PRL與C組相比，存在顯著性差異（玃＜0.05）；Ta組血TSH和C組相比，存在顯著性差異（玃＜0.01）；Tb組血TRH和C組相比，存在顯著性差異（玃＜0.01）?；謴?fù)一周后，ACTH、TRH的水平均有所下降。3）經(jīng)過7周的遞增負荷訓(xùn)練，Ta組大鼠腎上腺重量明顯高于C組（P＜0.01），休息一周后略有恢復(fù)，但仍高于C組（玃＜0.05）；Ta組大鼠甲狀腺重量明顯低于C組（玃＜0.01）。結(jié)論：1) 長期大強度運動導(dǎo)致HPA軸高度活化，腎上腺功能亢進，誘導(dǎo)AMI發(fā)生。2) 長期大強度運動導(dǎo)致HPT軸功能紊亂，甲狀腺功能減退，誘導(dǎo)AMI發(fā)生。3) 提示：AMI是多器官多系統(tǒng)交互作用的結(jié)果，HPA軸高度活化、HPT軸功能紊亂及PRL水平升高均可導(dǎo)致AMI的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：動情周期；促腎上腺皮質(zhì)激素；促甲狀腺激素釋放激素；促甲狀腺激素；催乳素

中圖分類號：G804.7文獻標識碼：A文章編號：1007-3612(2008)01-0050-03

The Effect of Rats in Incremental Graded Exercise on Changes of HPA and HPT Hormones

ZHANG Hong瞙ai1，WANG Ren瞱ei2, HUANG Ya瞛un2, TAN Zhi瞶ong1

（1. Shanghai Sports and Health Center, Shanghai 201100, China;2. Sports Science Department, Shanghai Institute of Physical Education, Shanghai 200438, China）

Abstract:The research was conducted to investigate changes of Hypothalamo睵ituitary睞drena （HPA） and Hypothalamo睵ituitary睺hyroid （HPT） hormones in incremental graded exercise, as well as the relation between changes of hormones 35 adults and healthy female SD rats were randomly divided into 5 groups. The experiments shows that: 1. The desquamated middle and bottom level cells of vagina increased week by week and reached the highest at seventh week in rats of Ta group; 2. With the increase of exercise load，the level of ACTH，PRL，TRH and TSH increased gradually. ACTH and PRL of Ta group were significantly different with C group （ P＜0.05 ）;TSH of Ta group were significantly different with C group （ P＜0.01 ）;TRH of Tb group were significantly different with C group （ P＜0.01 ）. After 1 week recovery, ACTH and TRH decreased significantly; 3. With the increase of exercise load, the weight of adrenal increased, Ta group were significantly different with C group （P＜0.01）；The weight of thyroid decreased, the weight of thyroid of Ta group were significantly different with C group（ P＜0.05 ）, after 1 week recovery, the weight of thyroid increased significantly. Conclusions are: 1. The results suggest that high intensity training conduced to excitation of HPA and adrenal, which induced to AMI; 2.The results suggest that high intensity training conduced to turbulence of HPT and depression of thyroid，which induced to AMI; 3. The results indicate that AMI was a result of interaction of many systems，excitation of HPA，turbulence of HPT and increase of PRL may induce to AMI.

Key words: estrum; ACTH; PRL; TRH; TSHお

下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA）、下丘腦-垂體-甲狀腺軸（HPT）與運動性月經(jīng)失調(diào)的關(guān)系至今仍不明確，本研究旨在通過遞增負荷訓(xùn)練建立運動性閉經(jīng)（athletic amenorrhea， AA）大鼠模型，采用化學(xué)發(fā)光免疫分析法(Chemiluminescence Immunoassay，CLIA)測定各組大鼠促腎上腺皮質(zhì)激素（adrenocorticotropin，ACTH）、促甲狀腺激素（thyiod stimulating hormone，TSH）和催乳素（prolactin，PRL）的水平；采用放免法（Radioimmunoassay， RIA）測定各組大鼠促甲狀腺激素釋放激素（thyrotropin-releasing hormone，TRH）的水平，為進一步探討運動性月經(jīng)失調(diào)（athletic menstrualcycleirregularities,AMI）的機制提供理論上的實驗依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1研究對象選用成熟、健康的2月齡雌性純種Sprange-Dawley大鼠35只，體重(229.29±10.37)g，由上海中國科學(xué)院實驗動物有限公司提供。以國家標準嚙齒類動物飼料飼養(yǎng)，自由飲食，室溫：20～25℃，相對濕度：45%～55%，每天光照12 h。

1.2分組方法將大鼠隨機分為5組：對照組（C）7只；7周遞增負荷訓(xùn)練組（Ta）14只（其中7只為恢復(fù)組Tar）；5周遞增負荷訓(xùn)練組（Tb）7只；3周遞增負荷訓(xùn)練組（Tc）7只。

1.3訓(xùn)練方法本實驗?zāi)M田徑運動中周期性耐力跑的形式，參照Bedford 的動物運動負荷標準，采用段氏PT98型鼠類跑臺進行訓(xùn)練。

Ta、Tb、Tc組按表1負荷分別訓(xùn)練7周、5周、3周。Tb組于第三周開始訓(xùn)練，Tc組于第五周開始訓(xùn)練。每天訓(xùn)練兩次，上午下午各1次，第七周最后一天晚上加訓(xùn)1次。

1.4陰道脫落細胞學(xué)檢查采用常規(guī)HE染色，光學(xué)顯微鏡下觀察陰道脫落細胞變化。

1.5動物處死的時機及取樣7周后，所有訓(xùn)練組停訓(xùn)36 h，安靜狀態(tài)下稱重，以2%戊巴比妥納40 mg/kg腹腔內(nèi)麻醉，迅速打開胸腹腔，經(jīng)右心室取血5 mL，置－4℃冰箱待測。Tc組與C組于動情間期處死。為避免晝夜節(jié)律對激素水平的影響，實驗安排在早上8：00～10：00進行。

1.6血標本的制備與檢測

1.6.1血標本的制備將血液注入預(yù)冷的裝有1%肝素（heparin）的收集管內(nèi)，充分混勻，取1 mL轉(zhuǎn)入離心管中，以3 000r/min離心15 min；取4 mL放入37℃水浴箱中，水浴30 min，再以3 000 r/min離心15 min；取上清液于收集管中，置于－20℃冰箱待測血ACTH、TRH、TSH、PRL的含量。

1.6.2血標本的檢測

1.6.2.1ACTH和TSH的檢測采用美國貝克曼－庫爾特（Beckman Coulter）公司生產(chǎn)的ACCESS全自動微粒子化學(xué)發(fā)光免疫分析儀，以化學(xué)發(fā)光免疫分析(CLIA)技術(shù)，堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，AKP）作為化學(xué)發(fā)光標記物檢測ACTH和TSH的含量。

1.6.2.2PRL的檢測采用美國拜爾公司生產(chǎn)的ACS：180SE全自動化學(xué)發(fā)光免疫分析儀，以CLIA技術(shù)，丫啶酯作為化學(xué)發(fā)光標記物檢測PRL的含量。

1.6.2.3TRH的檢測采用北京北方生物技術(shù)研究所提供的放免試劑盒，定量測定血清TRH的含量。

1.7數(shù)據(jù)處理采用SAS6.12統(tǒng)計軟件包進行數(shù)據(jù)分析，（方差分析、玹檢驗）。統(tǒng)計數(shù)值以平均數(shù)±標準差表示。P＜0.05為顯著性差異，P＜0.01為高度顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1陰道脫落細胞的變化從表2可見，隨著運動負荷的增加，Ta組大鼠陰道中底層細胞的數(shù)量增加，第7周分別達24％和36.6％。

2.2ACTH、PRL、TRH和TSH的變化隨著運動負荷的遞增，ACTH、PRL、TRH、TSH的水平逐漸升高；Ta組血ACTH、PRL與C組相比，存在顯著性差異（P＜0.05）；Ta組血TSH和C組相比，存在顯著性差異（P＜0.01）；Tb組血TRH和C組相比，存在顯著性差異（P＜0.01）?；謴?fù)一周后，ACTH、TRH的水平均有所下降（表3）。

2.3腎上腺、甲狀腺重量的變化

2.3.1腎上腺重量的變化經(jīng)過7周的遞增負荷訓(xùn)練，Ta組大鼠腎上腺的絕對重量明顯高于C組（玃＜0.01），休息一周后略有恢復(fù)，但仍高于C組（玃＜0.05）。為了消除體重的個體差異，以每kg體重的腎上腺重量（獳/B）作為新的參數(shù)，比較各組大鼠腎上腺相對重量的變化，所得的結(jié)果與絕對重量的變化趨勢一致（表4）。

2.3.2甲狀腺重量的變化經(jīng)過7周的遞增負荷訓(xùn)練，Ta組大鼠甲狀腺的絕對重量明顯低于C組（玃＜0.01），休息一周后有所恢復(fù)。為了消除體重的個體差異，以每kg體重的甲狀腺重量（T/B）作為新的參數(shù)，比較各組大鼠甲狀腺相對重量的變化，所得的結(jié)果與絕對重量的變化趨勢一致。

3討論

3.1遞增負荷運動對陰道脫落細胞的影響隨著運動負荷的增加，Ta組大鼠陰道脫落細胞逐漸出現(xiàn)大量中底層細胞，表明Ta組大鼠動情周期紊亂，卵巢功能受到不同程度的抑制。提示：7周遞增負荷的大強度運動抑制了雌性大鼠的生殖功能。經(jīng)過一周的休息，Tar組大鼠中底層細胞的數(shù)量減少，表明卵巢的功能在逐漸恢復(fù)^{[1，2，3]}。

3.2遞增負荷運動對血ACTH、PRL、TRH、TSH的影響隨著運動負荷的遞增，大鼠血ACTH、PRL、TRH、TSH呈遞增趨勢。大鼠受到遞增負荷運動刺激時，將打破其原有的穩(wěn)定狀態(tài)，同時激活HPA軸，血漿ACTH水平升高。PRL和ACTH一樣屬于應(yīng)激激素，研究表明^[4]，各種應(yīng)激，例如創(chuàng)傷、手術(shù)、緊張的運動以及強烈的精神刺激等，都引起人PRL分泌增多。TRH能刺激垂體催乳細胞分泌PRL，同時在催乳細胞上存在TRH的受體。研究表明^[5]，劇烈運動時，人體TSH水平可從3.1 цIU/mL上升至4.0 цIU/mL。本實驗結(jié)果與人體實驗的結(jié)果相符。

3.3遞增負荷運動對腎上腺、甲狀腺的影響隨著運動負荷的遞增，大鼠腎上腺重量呈遞增趨勢，甲狀腺重量呈遞減趨勢。在應(yīng)激狀態(tài)下，大鼠HPA軸被激活，HPA軸垂體水平的激素ACTH以及PRL分泌增多，從而引起大鼠腎上腺重量增高、功能亢進。由于能量失衡，大鼠HPT軸功能發(fā)生紊亂，下丘腦、垂體水平的激素TRH、TSH分泌增多，進而引起大鼠甲狀腺重量降低、功能減退。

3.4HPA軸激素對HPO軸功能的影響免疫組化實驗表明^[6]，在大鼠下丘腦促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）神經(jīng)元末梢和促性腺激素釋放激素（gonadotropin-releasing hormone，GnRH）神經(jīng)元有突觸聯(lián)系。這些研究提示，CRH神經(jīng)元在中樞起作用，從而直接抑制GnRH從正中隆起的釋放。CRH可抑制人和大鼠卵巢顆粒細胞產(chǎn)生雌激素，其機制與CRH抑制雌激素合成的芳香化酶有關(guān)。因此，CRH不僅可以抑制垂體促性腺激素（gonadotropin，GTP）分泌，而且可以直接抑制雌二醇（estradiol，E2）和孕酮（progesterone，P）的分泌。

國外文獻報道^[7]，大鼠長期給予ACTH可降低血黃體生成素（luteinizing hormone，LH）和卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）的水平，ACTH細胞除了分泌ACTH和β-促脂素（β-lipotropin，β-LPH）外，還可分泌β-LPH的降解物β-內(nèi)啡肽（β-endorphin，β-END）。應(yīng)激體系激活導(dǎo)致HPO軸的抑制，它是直接或間接通過CRH、β-END、糖皮質(zhì)激素（glucocorticoids，GC）抑制GnRH神經(jīng)元。GC抑制垂體GTP分泌和性腺功能，引起靶組織對性激素的抵抗^[8]。

已證實在人類GnRH基因中含有GC反應(yīng)原件，在Mellon等^{[9，10]}分離的下丘腦GTP細胞系中，發(fā)現(xiàn)有GC受體，并能激活外源GC反應(yīng)啟動子，抑制GnRH啟動子的轉(zhuǎn)錄和降低內(nèi)源性GnRH基因的表達，為GC在基因水平抑制下丘腦GnRH的轉(zhuǎn)錄提供了證據(jù)，部分解釋了GC對HPO軸的負調(diào)節(jié)作用。

本實驗研究結(jié)果表明，雌性大鼠在遞增負荷訓(xùn)練過程中，HPA軸被激活，同時伴隨ACTH水平的增高。當ACTH水平增高致一定程度時，便出現(xiàn)大鼠動情周期的抑制。表明HPA軸的過度活化是AMI形成的重要因素。因此，防止HPA軸的過度活化、運動性疲勞的恢復(fù)是防治AMI的重要環(huán)節(jié)。3.5PRL對HPO軸功能的影響臨床研究發(fā)現(xiàn)，高PRL血癥患者常有月經(jīng)減少甚至閉經(jīng)；產(chǎn)后哺乳期PRL水平較高，卵泡發(fā)育受抑，月經(jīng)停止；停止哺乳后，PRL水平降至正常，卵泡恢復(fù)正常的周期性發(fā)育，月經(jīng)周期隨之恢復(fù)正常。Mesaki等^[11]對運動中PRL釋放的機制研究發(fā)現(xiàn)，PRL水平升高可被納絡(luò)酮所抑制，而且同步升高的β-END、血管活性腸肽（vasoactive intestinal polypeptide，VIP）、ACTH均可被納絡(luò)酮所抑制，說明PRL與β-END、VIP、ACTH水平升高有關(guān)。

PRL可直接作用與下丘腦的性中樞，抑制GnRH的脈沖式分泌，這可能是高水平PRL抑制卵巢功能的主要機制。其次，PRL作用于垂體，使垂體釋放GTP異常，LH/FSH比值升高，使排卵前LH高峰不能出現(xiàn)，F(xiàn)SH數(shù)量不足以使卵泡充分成熟。PRL也可直接作用于卵巢，一方面，高PRL直接抑制E2、P的合成，另一方面PRL降低竇狀卵泡FSH、LH、PRL受體對GTP的敏感性，促使卵泡過早閉鎖，從而抑制排卵。

實驗結(jié)果表明，在七周的遞增負荷訓(xùn)練中，雌性大鼠PRL與ACTH、TRH及TSH是同步增高的，且隨著動情周期抑制的延長，PRL增加的幅度越大。因此在防治AMI的過程中，加強對女運動員PRL水平的監(jiān)控是非常重要的。

3.6HPT軸激素對HPO軸功能的影響前瞻性研究認為^[12]，TRH具有抗排卵的作用，此種現(xiàn)象也可解釋為：在下丘腦TRH刺激下，垂體大量分泌TSH和PRL，而使腺垂體呈現(xiàn)對GnRH缺乏興奮性，從而抑制了卵巢的排卵過程。國外學(xué)者認為，下丘腦TRH除通過TSH、三碘甲腺原氨酸（3，5，3'－triiodothyronine，T3）、四碘甲腺原氨酸（thyroxin，3，5，3'，5'－tetraildothyonine，T4）系統(tǒng)分泌功能的動態(tài)平衡影響性腺的功能外，還可以根據(jù)區(qū)域神經(jīng)內(nèi)分泌超微結(jié)構(gòu)的特點影響GnRH 、GTP系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，從而激發(fā)或抑制性腺功能的動態(tài)平衡。

垂體前葉嗜堿性細胞所分泌的兩類促激素，即TSH及GTP，在結(jié)構(gòu)上有共同的α亞單位，在β亞單位的結(jié)構(gòu)上，它們在肽鏈上由4～5個氨基酸集團組成的四段有其共同性，此即這兩種激素具有某些作用的共同性及其能互相影響的基礎(chǔ)^[13]。原發(fā)性甲狀腺功能減退患者T3、T4水平過低而TSH的分泌是增強的。臨床實踐中所遇到的垂體甲狀腺功能低落的病人，可并發(fā)垂體性閉經(jīng)或不排卵。

本研究結(jié)果表明，雌性大鼠在遞增負荷訓(xùn)練過程中，不僅激活了HPA軸，而且由于能量失衡，進而引起TRH、TSH分泌增多以及甲狀腺功能減退。表明HPT軸功能紊亂及甲狀腺功能減退也是AMI形成的重要因素。因此，在AMI的防治中，應(yīng)當重視HPT軸功能紊亂及甲狀腺功能減退。

4 結(jié)論

1) 7周遞增負荷訓(xùn)練使Ta組大鼠血ACTH、PRL水平增高，腎上腺重量增加，顯示：長期大強度運動導(dǎo)致HPA軸高度活化，腎上腺功能亢進，誘導(dǎo)AMI發(fā)生。

2) 7周遞增負荷訓(xùn)練使Ta組大鼠血TRH、TSH水平增高，甲狀腺重量降低，顯示：長期大強度運動導(dǎo)致HPT軸功能紊亂，甲狀腺功能減退，誘導(dǎo)AMI發(fā)生。

3) 研究表明：AMI是多器官多系統(tǒng)交互作用的結(jié)果，HPA軸高度活化、HPT軸功能紊亂及PRL水平升高均可導(dǎo)致AMI的發(fā)生。

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