低水溫游泳對高脂血癥大鼠自由基代謝的影響

王 禾，梁 芳

(沈陽體育學(xué)院運(yùn)動人體科學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽110102)

適宜有氧運(yùn)動可降低機(jī)體自由基生成和提高抗氧化酶的活性，而降低脂質(zhì)過氧化的損傷作用，已被大多數(shù)學(xué)者所接受。研究中發(fā)現(xiàn)，冷應(yīng)激可提高體內(nèi)抗氧化功能，長期冬泳鍛煉可以提高機(jī)體抗氧化酶的活性［1］。本研究通過建立高脂血癥模型，觀察低溫游泳對改善高脂血癥大鼠自由基代謝以及抗氧化作用的影響，目的是為冬泳科學(xué)健身提供理論依據(jù)。

1 研究方法

健康雄性Wistar大鼠72只，7～8周齡，體重160～200g，建立高脂血癥模型后，隨機(jī)分為六組，每組12只，即:對照4周(HC1)和8周(HC2)組;低水溫游泳4周(LS1)和8周(LS2)組;常溫游泳4周(NS1)和8周(NS2)組。建模后繼續(xù)給予高脂飼料［2］(在標(biāo)準(zhǔn)飼料中添加1%膽固醇、5%豬油、0.35%膽酸鈉和0.61%丙基硫氧嘧啶)。大鼠游泳運(yùn)動:對照組大鼠不進(jìn)行任何專門的訓(xùn)練，運(yùn)動組大鼠采用無負(fù)重游泳方式，在100cm×60cm×80cm的玻璃缸水池中進(jìn)行，經(jīng)一周適應(yīng)性訓(xùn)練后，常溫游泳組保持在水溫(34±2)℃，運(yùn)動時(shí)間為40分鐘/日，低水溫游泳組保持在水溫(8±2)℃，運(yùn)動時(shí)間為3分鐘/日，運(yùn)動頻率為5次/周。

2 取材

4～8周后分別進(jìn)行取材，所有大鼠禁食12h，腹主動脈取血，血脂四項(xiàng)采用PAP法測定甘油三脂和總膽固醇，采用直接法測定低密度脂蛋白和高密度脂蛋白，儀器為日本產(chǎn)OlympusAU640全自動生化分析儀。MDA、SOD和 GSHPX、T－AOC的測試，采用固相夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)進(jìn)行測試，儀器為奧地利TECAN泰康公司生產(chǎn)的全自動洗板機(jī)和SUNRISE酶標(biāo)儀，試劑盒均為上海天呈科技有限公司提供。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 16.0進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)以(±s)表示。

3 結(jié)果

3.1 各組大鼠血脂四項(xiàng)指標(biāo)的比較

本實(shí)驗(yàn)通過對高脂血癥大鼠進(jìn)行4～8周低水溫游泳和常溫游泳運(yùn)動后，其血脂四項(xiàng)指標(biāo)變化見表1。

表1 各組大鼠血脂四項(xiàng)指標(biāo)的比較(單位:mmol/L)

3.2 四周組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

四周組大鼠血清中SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量變化見表2。

表2 四周組HLP大鼠SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

3.3 八周組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量比較

八周組大鼠血清中SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量變化見表3。

表3 八周組HLP大鼠SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

3.4 低水溫組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量比較

低水溫四周和八組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、TAOC的活性及MDA含量比較見表4。

表4 低水溫組SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

從表4看出，低水溫游泳8周組血清MDA的值低于低水溫游泳4周組(P＜0.05)，低水溫游泳8周組血清SOD水平略低于低水溫游泳4周組，但無明顯差異性(P＞0.05)，低水溫游泳8周組血清GSH－PX、T－AOC水平均較低水溫游泳4周組有增高趨勢，但無明顯差異性(P＞0.05)。

4 討論

4.1 動物模型建立

高脂血癥主要指TG、TC或LDL的增高，研究高脂血癥的關(guān)鍵是選擇理想的高脂血癥動物模型。高脂血癥動物模型主要分為先天性、轉(zhuǎn)基因和化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)3種，前2種由于來源困難和成本昂貴，應(yīng)用甚少，而化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)是國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛。它主要包括兩類，一類是利用化學(xué)試劑通過靜脈或腹腔注射一次形成的模型;另一類是利用高脂飼料喂養(yǎng)或灌胃一段時(shí)間后形成。目前，通過給動物喂高脂飼料或灌胃高脂乳劑來復(fù)制高脂動物模型是最常用的方法。

適合選作高脂血癥模型的動物主要包括大鼠、金黃地鼠和豚鼠等［3］。因?yàn)榇笫竽茌^好地反映各種實(shí)驗(yàn)因素對其脂質(zhì)的吸收、分解及合成代謝等不同環(huán)節(jié)的影響，所以大鼠是目前國內(nèi)外研究脂質(zhì)代謝紊亂中使用最多的一種模型動物。此外，在高脂血癥的研究中，不僅需要考慮實(shí)驗(yàn)動物所具備形成高脂血癥的特點(diǎn)，還要考慮其需具備有氧運(yùn)動的特點(diǎn)，而大鼠具備天然游泳的本領(lǐng)，故多被實(shí)驗(yàn)研究所采用。常用大鼠品種主要有SD大鼠、Wistar大鼠等，本研究采用標(biāo)準(zhǔn)飼料中添加1%膽固醇、5%豬油、0.35%膽酸鈉、0.61%丙基硫氧嘧啶喂養(yǎng)雄性Wistar大鼠的方法，建立高脂血癥動物模型。研究認(rèn)為，在飼料中加入膽酸鈉能顯著增加大鼠小腸對膽固醇的吸收量，加入丙基硫氧嘧啶能抑制甲狀腺功能［4］，減少對膽固醇的代謝，最終使TC和LDL－C增高。本實(shí)驗(yàn)中，高脂飼養(yǎng)21天時(shí)，大鼠血清TC、TG以及LDL均顯著高于正常對照組(P＜0.01)，且高于正常參考值［5］說明高脂血癥模型建立成功。

4.2 低水溫游泳對高脂血癥大鼠MDA含量的影響

丙二醛(MDA)是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)所生成的各種脂質(zhì)過氧化物中最重要的一種，MDA的含量可以反映細(xì)胞脂質(zhì)過氧化的程度［6］。許多研究顯示，運(yùn)動可以引起自由基生成的增多，突出表現(xiàn)在短時(shí)間力竭性運(yùn)動后可引起內(nèi)源性自由基增加，出現(xiàn)細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)。但也有研究報(bào)道，長時(shí)間的有氧耐力運(yùn)動可以降低機(jī)體自由基代謝的水平［7－9］，認(rèn)為長期有氧運(yùn)動可以誘導(dǎo)細(xì)胞抗氧化酶的增加，可以削弱自由基對機(jī)體的氧化損傷作用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:低溫游泳4周組MDA水平與4周對照和4周常溫游泳組相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;低溫游泳8周組MDA水平明顯低于常溫游泳8周組和8周對照組(P＜0.05);而低溫游泳8周與4周組相比，8周組低于4周組(P＜0.05)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長期有氧耐力運(yùn)動可以降低自由基的生成以及對機(jī)體脂質(zhì)過氧化的作用，這一結(jié)果與多數(shù)報(bào)道相一致。此外，在實(shí)驗(yàn)中8周低水溫游泳MDA水平明顯低于相同對照組和常溫游泳組(P＜0.05)，反映出長時(shí)間低水溫游泳運(yùn)動對機(jī)體產(chǎn)生了運(yùn)動適應(yīng)，出現(xiàn)改善和降低自由基對機(jī)體的氧化損傷作用。其可能是由于運(yùn)動與寒冷的雙重刺激，均引起機(jī)體的應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生的自由基可引起機(jī)體代償性的抗氧化酶的活性提高，二者的多次重復(fù)刺激會使機(jī)體產(chǎn)生適應(yīng)，使機(jī)體自由基的產(chǎn)生和清除達(dá)到一個(gè)更高水平的平衡;當(dāng)機(jī)體產(chǎn)生運(yùn)動適應(yīng)后，低水溫游泳運(yùn)動引起的兒茶酚胺的分泌量下降，使自由基生成減少;再者長期有氧運(yùn)動可降低血脂水平，降低因血脂升高所引起的機(jī)體過氧化的損傷作用，同時(shí)使大鼠體內(nèi)過氧化脂質(zhì)的降解和排泄，大鼠運(yùn)動時(shí)組織消耗MDA的速率大于其產(chǎn)生的速率，則MDA的水平下降。

4.3 低水溫游泳對高脂血癥大鼠SOD、GSH－PX和TAOC活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是一種金屬蛋白酶，是體內(nèi)非常重要的氧自由基清除劑，它能催化O－2·發(fā)生歧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O2，是機(jī)體內(nèi)清除自由基的主要防線，對清除自由基、維護(hù)細(xì)胞膜完整性和線粒體超微結(jié)構(gòu)及其正常功能起重要作用。目前，多數(shù)研究報(bào)道耐力運(yùn)動可以提高SOD的活性，降低機(jī)體過氧化作用，但也有不同的報(bào)道，這可能與不同實(shí)驗(yàn)所采取的運(yùn)動方式、時(shí)間以及強(qiáng)度有關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:低水溫游泳4周組SOD的活性高于常溫游泳4周組(P＜0.05)和對照4周組(P＜0.01)，低水溫游泳8周組SOD的活性高于對照8周組(P＜0.01)，而與常溫游泳8周組相比，雖有升高趨勢，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低水溫游泳對改善高脂血癥大鼠自由基代謝，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化酶的活性的效果優(yōu)于常溫游泳組，這可能與低水溫游泳產(chǎn)生雙重刺激，使高脂血癥大鼠機(jī)體自由基的生成以及清除達(dá)到新的適應(yīng)平衡有關(guān)，即高脂血癥大鼠機(jī)體內(nèi)抗氧化的酶已經(jīng)產(chǎn)生了適應(yīng)性變化，SOD的活力已能清除運(yùn)動所產(chǎn)生的自由基，從而達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體抵抗自由基的氧化能力。曾有報(bào)道認(rèn)為，長期的冬泳鍛煉可以提高SOD的活性，潘志軍［10］研究了12名冬泳愛好者安靜時(shí)和一次定量冬泳后紅細(xì)胞SOD活性及血漿MDA含量變化，結(jié)果顯示，安靜時(shí)冬泳愛好者紅細(xì)胞SOD活性明顯高于對照組，而MDA的含量明顯低于對照組;一次冬泳運(yùn)動后，冬泳者紅細(xì)胞SOD的活力性和血漿MDA的含量與安靜時(shí)比較沒有顯著的變化。表明經(jīng)過長期的冬泳鍛煉，冬泳愛好者的紅細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶產(chǎn)生了適應(yīng)性的變化，機(jī)體抗氧化酶的活性變化提高了抵抗自由基氧化的能力。

谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－PX)是體內(nèi)廣泛存在的一種催化過氧化氫分解的酶，它能特異地催化還原型谷胱甘肽對氫過氧化物酶的還原反應(yīng)，阻斷脂質(zhì)過氧化的連鎖反應(yīng)，從而保護(hù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能的完整，起到抑制脂質(zhì)過氧化的作用。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，常溫游泳組的GSH－PX活性明顯高于對照組，而低溫游泳組的GSH－PX活性高于常溫游泳組和對照組(P＜0.05，P＜0.01)，說明適宜的低水溫有氧運(yùn)動可以提高機(jī)體的抗氧化的能力，降低機(jī)體脂質(zhì)過氧化對機(jī)體的損傷作用，對心腦血管疾病的防治起到了一定的作用。抗氧化酶是在氧化應(yīng)激增強(qiáng)的情況下誘導(dǎo)產(chǎn)生的，低溫游泳運(yùn)動的大鼠機(jī)體長期受到寒冷刺激，可以激發(fā)機(jī)體的抗應(yīng)激能力，使抗氧化酶的活性升高，并使機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)較高的水平。Siems［11］等研究測定了經(jīng)常冬泳者及非冬泳者紅細(xì)胞和血漿中的氧化型及還原型谷胱甘肽(GSGS和GHS)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性和過氧化氫酶(CAT)的含量，結(jié)果表明，經(jīng)常冬泳者較非冬泳者的SOD的活性及CAT的含量升高，GSH含量升高，GSSG含量降低，說明雖然冬泳時(shí)的冷刺激可引起機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，但經(jīng)常性的冬泳運(yùn)動可以提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激的適應(yīng)能力，表現(xiàn)出冬泳者抗氧化適應(yīng)的增強(qiáng)。

總抗氧化能力(T－AOC)可以反映機(jī)體總的抗氧化系統(tǒng)的能力和清除自由基的能力，機(jī)體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)種類較多且之間相互影響，所以單獨(dú)某一個(gè)指標(biāo)不能全面的反映機(jī)體的抗氧化能力的變化［12］，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，常溫游泳組的T－AOC活性明顯高于對照組，表明適宜強(qiáng)度的長時(shí)間有氧運(yùn)動后總抗氧化能力產(chǎn)生了較好的適應(yīng)性，說明有氧運(yùn)動可提高大鼠運(yùn)動應(yīng)激的抗氧化適應(yīng)能力，這一結(jié)果同以往的文獻(xiàn)報(bào)道相一致。在本次實(shí)驗(yàn)中，低溫游泳組的T－AOC的活性高于對照組和常溫游泳組(P＜0.05，P＜0.01)，考慮其可能是因?yàn)榈退疁赜斡臼沁\(yùn)動和寒冷對全身血管產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激，增加了體內(nèi)各組織的生理活動，使酶的活性增強(qiáng)，合成加快，提高了機(jī)體的總抗氧化能力。目前，有關(guān)運(yùn)動對血清TAOC影響的研究報(bào)道尚少，特別是低水溫游泳對其影響以及具體機(jī)理有待進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)論

1)高脂血癥狀態(tài)下，大鼠血清中MDA生成增加，SOD、GSH－PX、T－AOC活性下降。

2)運(yùn)動組較對照組出現(xiàn)血脂降低，MDA生成減少，SOD、GSH－PX、T－AOC活性增強(qiáng)，說明運(yùn)動可以降低血脂，增強(qiáng)機(jī)體自由基的清除能力，降低脂質(zhì)過氧化的損傷作用。

3)高脂血癥大鼠抗氧化能力的效果八周優(yōu)于四周，低水溫游泳組優(yōu)于常溫游泳組。

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