不同模式低氧訓(xùn)練對急性力竭運(yùn)動下大鼠肝臟、腎臟線粒體呼吸鏈復(fù)合體酶活性的影響

李潔，吳剛，王世超

不同模式低氧訓(xùn)練對急性力竭運(yùn)動下大鼠肝臟、腎臟線粒體呼吸鏈復(fù)合體酶活性的影響

李潔，吳剛，王世超

經(jīng)5周不同模式低氧訓(xùn)練，測定急性力竭運(yùn)動即刻大鼠肝臟、腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的活性，探討不同低氧訓(xùn)練模式對肝臟及腎臟線粒體呼吸鏈功能的影響。方法：40只2月齡雄性Wistar大鼠隨機(jī)均分為5組：常氧訓(xùn)練組（LoLo）、高住高練組（HiHi）、高住低訓(xùn)組（HiLo）、低住高練組（LoHi）和高住高練低訓(xùn)組（HiHiLo）。各組大鼠分別在常氧（海拔1500 m，大氣壓632 mmHg）或/和低氧（海拔3500 m，大氣壓493 mmHg）環(huán)境中居住及遞增負(fù)荷訓(xùn)練5周。力竭運(yùn)動后即刻取樣。差速離心法提取線粒體。分光光度法測定呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性。結(jié)果顯示：HiLo模式和HiHiLo模式可顯著提高大鼠力竭運(yùn)動后即刻肝臟線粒體呼吸鏈功能，4種低氧訓(xùn)練模式均降低了大鼠力竭運(yùn)動后即刻腎臟線粒體呼吸鏈功能，不同低氧訓(xùn)練模式對大鼠力竭運(yùn)動后即刻線粒體呼吸鏈功能的影響存在組織差異性。

低氧訓(xùn)練；肝臟；腎臟；線粒體；呼吸鏈；酶復(fù)合體

低氧暴露是指有機(jī)體以任何方式暴露于高原自然低氧或人工低氧環(huán)境中。低氧訓(xùn)練是一種特殊的低氧暴露，其目的是為了提高機(jī)體的運(yùn)動能力[1]。20世紀(jì)80年代開始至今，為更好地發(fā)揮高原訓(xùn)練的優(yōu)勢，同時(shí)避免其不足，體育科研工作者借鑒醫(yī)學(xué)界對低氧的研究成果，提出并開始探索一些新的低氧訓(xùn)練模式[2-6]。目前不同低氧訓(xùn)練模式中血液運(yùn)輸氧能力方面的研究較為多見[7-10]，但機(jī)體組織線粒體呼吸鏈功能方面的研究甚少。線粒體是機(jī)體組織利用氧及能量合成的重要場所，鑒此，本研究以蘭州市海拔1500 m（屬亞高原）為基點(diǎn)（常氧），應(yīng)用小型低壓氧艙模擬海拔3500 m（低氧），進(jìn)行5周不同模式低氧訓(xùn)練，測定急性力竭運(yùn)動即刻大鼠肝臟、腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的活性，探討不同低氧訓(xùn)練模式對肝臟及腎臟線粒體呼吸鏈功能的影響，為低氧訓(xùn)練研究提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象

雄性健康2月齡Wister大鼠50只（由蘭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動物中心提供），體重130 g左右。國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼料喂養(yǎng)，自由飲食飲水，室溫（23±2）℃左右，相對濕度50%±10%，自然采光。

1.2 動物分組及訓(xùn)練

按文獻(xiàn)[11]完成動物適應(yīng)性訓(xùn)練、篩選，隨機(jī)均分為5組（n=5）：常氧訓(xùn)練組（LoLo）、高住高練組（HiHi）、高住低訓(xùn)組（HiLo）、低住高練組（LoHi）和高住高練低訓(xùn)組（HiHiLo）。各組大鼠分別進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練。

1.3 取樣及線粒體制備

各組大鼠最后一次訓(xùn)練結(jié)束，均在常氧環(huán)境恢復(fù)生活3日后，進(jìn)行35 m/min水平跑臺力竭運(yùn)動，力竭標(biāo)準(zhǔn)參見文獻(xiàn)[12]。力竭后即刻斷頭處死大鼠，迅速取出肝臟及腎臟組織，置于液氮中冷凍，-20℃低溫保存待用。

測試當(dāng)天按文獻(xiàn)[13-14]分別勻漿和提取肝臟及腎臟線粒體。

1.4 測試指標(biāo)及方法

（1）線粒體呼吸鏈酶活性的測定：參照Vyatlina的方法[15]。（2）消光系數(shù)的測定：配制NADH、DCPIP和cytochrome c的濃度梯度，在一定波長處，記錄消光值。（3）蛋白濃度的測定：牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，考馬斯亮藍(lán)法測定。

1.5 試劑與藥品

DB、NADH、rotenone、cytochrome和antimycin均為sigma公司產(chǎn)品；DCPIP為Fluka公司產(chǎn)品；其余為國產(chǎn)分析純試劑。

1.6 主要儀器

UV754N紫外分光光度儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司），海拔表（德國）。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用算術(shù)平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間用SPSS13.0軟件進(jìn)行One-way ANONA單因子方差分析，顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 大鼠肝臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的變化

表1顯示，力竭運(yùn)動后即刻，與LoLo組相比，HiHi組CⅠ、CⅡ和CⅢ的活性均顯著性下降（P=0.001，P=0.000，P=0.023）；HiLo組CⅠ、CⅡ活性無顯著性差異，CⅢ活性顯著性升高（P=0.000）；LoHi組CⅠ和CⅢ活性均顯著性下降（P=0.001，P=0.000），CⅡ活性無顯著性差異；HiHiLo組CⅠ和CⅡ均顯著性下降（P=0.005，P=0.000），CⅢ活性顯著性升高（P=0.000）。

表1 不同低氧訓(xùn)練模式下大鼠力竭運(yùn)動后肝臟和腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ活性的比較（n=10）活性單位：μmol/（mg·min）Table 1 Effect of different hypoxic training mode on activities of respiratory chain complexesⅠ、Ⅱ、Ⅲin rat liver and kidney mitochondria after exhaustive running

2.2 大鼠腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的變化

表1顯示，力竭運(yùn)動后即刻，與LoLo組相比，HiHi組CⅠ無顯著性差異，CⅡ和CⅢ的活性均顯著性下降（P=0.003，P=0.000）；HiLo組CⅠ活性無顯著性差異，CⅡ和CⅢ活性均顯著性下降（P=0.000，P=0.000）；LoHi組CⅠ和CⅡ活性均無顯著性差異，CⅢ活性均顯著性下降（P=0.000）；HiHiLo組CⅠ和CⅡ活性均顯著性升高（P=0.000），CⅢ活性顯著性下降（P=0.000）。

3 討論

3.1 不同低氧訓(xùn)練模式對急性力竭運(yùn)動下大鼠肝臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的影響

已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)：遞增負(fù)荷力竭運(yùn)動后大鼠肝線粒體CⅠ活性顯著性下降（P＜0.05），MDA含量顯著性增加（P＜0.01），脂質(zhì)過氧化水平顯著性增高[16]。筆者的前期工作也證實(shí)：大強(qiáng)度間歇疲勞運(yùn)動后，大鼠肝線粒體CⅢ和CⅣ活性顯著性下降（P＜0.01，P＜0.05）；中等強(qiáng)度持續(xù)疲勞運(yùn)動后，大鼠肝線粒體CⅠ、CⅢ和CⅣ活性均顯著性下降（P＜0.01）[17]。以上結(jié)果說明運(yùn)動會引起肝線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體活性的變化。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與常氧訓(xùn)練組比較，HiHi組肝線粒體呼吸鏈CⅠ、CⅡ和CⅢ活性均顯著性下降（P＜0.01，P＜0.05），分別降低51.76%、51.46%和37.42%；HiLo組CⅢ活性顯著性增高（P＜0.01），增高100.67%；LoHi組CⅠ和CⅢ活性均顯著性下降（P＜0.01），分別降低49.74%和76.36%，HiHiLo組CⅠ和CⅡ活性均顯著性下降（P＜0.01），分別降低41.26%和46.24%，CⅢ活性顯著性增高（P＜0.01），增高66.5%。說明在低氧和運(yùn)動訓(xùn)練雙重刺激長期作用下，急性力竭運(yùn)動即刻，肝臟線粒體呼吸鏈功能HiLo模式＞HiHiLo模式＞HiHi和LoHi模式。HiLo和HiHiLo優(yōu)于其他兩種模式，其機(jī)制可能與其缺氧和運(yùn)動雙重刺激強(qiáng)度適中有關(guān)；也可能與HiLo模式大鼠血液紅細(xì)胞計(jì)數(shù)（RBC）、血紅蛋白濃度（HB）和紅細(xì)胞壓積（HCT）指標(biāo)的改善有關(guān)[8，9]；還可能與HiLo模式肝臟組織內(nèi)脂質(zhì)過氧化損傷較其他3種低氧訓(xùn)練模式輕有關(guān)[11]。

3.2 不同低氧訓(xùn)練模式對急性力竭運(yùn)動下大鼠腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ活性的影響

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與常氧訓(xùn)練組比較，HiHi組和HiLo組腎臟線粒體呼吸鏈CⅡ和CⅢ活性均顯著性下降（P＜0.01），分別降低48.17%、58.92%和69.55%、69.96%。LoHi組CⅢ活性顯著性下降（P＜0.01），降低63.76%。HiHiLo組CⅠ和CⅡ活性均顯著性升高（P＜0.01），分別升高121.61%和182.64%；CⅢ活性顯著性下降（P＜0.01），降低55.38%。說明低氧和運(yùn)動訓(xùn)練雙重刺激長期作用對腎臟線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體活性有影響。其中HiHiLo模式受損傷最小，其機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

研究表明，氧化呼吸鏈中的限速步驟是在細(xì)胞色素b-c1[18]，因此從以上結(jié)果可以看出，急性力竭運(yùn)動后即刻，HiLo模式和HiHiLo模式在改善肝臟線粒體呼吸鏈功能方面優(yōu)于其他兩種低氧訓(xùn)練模式；腎臟組織中線粒體呼吸鏈功能均受到損傷，其中HiHiLo模式受損傷最小。另有研究表明，4種低氧訓(xùn)練模式與常氧訓(xùn)練相比，HiHiLo模式具有提高腦線粒體呼吸鏈功能的效果[19]。以上研究表明，不同低氧訓(xùn)練模式對大鼠力竭運(yùn)動后即刻線粒體呼吸鏈功能的影響存在組織差異性。

本研究結(jié)果顯示，HiLo模式和HiHiLo模式可顯著提高大鼠力竭運(yùn)動后即刻肝臟線粒體呼吸鏈功能，4種低氧訓(xùn)練模式均降低了大鼠力竭運(yùn)動后即刻腎臟線粒體呼吸鏈功能，不同低氧訓(xùn)練模式對大鼠力竭運(yùn)動后即刻線粒體呼吸鏈功能的影響存在組織差異性。

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Effect of Different Hypoxia Training Modes on RCC Activities in Rat Liver and Kidney after Exhaustive Running

LI Jie，WU Gang，WANG Shichao
（School of PE，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

The aim of this paper is to study the effect of hypoxic training on activities of respiratory chain complexes in mitochondria of liver and kidney in rats.40 healthy male Wister rats were randomized to 5 group（n=5）：living low-training low（LoLo），living high-training high（HiHi），living high-training low（HiLo），living low-training high（LoHi）and living high-exercise high-training low（HiHiLo）.All the animals performed five weeks'training in normoxic（Atmospheric pressure=632 mmHg，altitude of about 1500 m）or hypoxic environment（Atmospheric pressure=493 mmHg，simulated altitude of about 3500 m）.After exhaustive running，instantly takes a sample.Mitochondria were extracted by the method of different centrifugation.Spectrophotometric analysis was used to evaluate RCC（Ⅰ-Ⅲ）activities in liver and kidney mitochondria.The results suggested that HiLo and HiHiLo could significantly improve activities of respiratory chain function in mitochondria from liver.Different methods of hypoxic training could decrease activities of respiratory chain function in mitochondria from kidney.

hypoxic training；liver；kidney；mitochondria；respiratory chain；multi-enzymatic

G 80-05

A

1005-0000（2011）02-0128-03

2010-11-08；

2011-03-18；錄用日期：2011-03-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：31060145）

李潔（1965-），女，四川成都人，教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動性疲勞發(fā)生的機(jī)制及恢復(fù)手段。

西北師范大學(xué)體育學(xué)院，甘肅蘭州730070。