運動對2，3，7，8-四氯二苯并二惡英急性暴露大鼠血清兩種轉(zhuǎn)氨酶活性及總膽固醇含量的影響

張銳閆會萍陸一帆王娟娟宋小波彭朋趙偉白玉茗

1浙江大學(xué)公共體育與藝術(shù)部（杭州 310058）2北京體育大學(xué)運動醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院（北京 100084）3中國人民武裝警察部隊后勤學(xué)院（天津 300309）

運動對2，3，7，8-四氯二苯并二惡英急性暴露大鼠血清兩種轉(zhuǎn)氨酶活性及總膽固醇含量的影響

張銳1閆會萍2陸一帆2王娟娟2宋小波2彭朋3趙偉2白玉茗2

1浙江大學(xué)公共體育與藝術(shù)部（杭州 310058）2北京體育大學(xué)運動醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院（北京 100084）3中國人民武裝警察部隊后勤學(xué)院（天津 300309）

目的：探討有氧運動對2，3，7，8-四氯二苯并二惡英（TCDD）急性暴露大鼠血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）活性及總膽固醇（TC）含量的影響。方法：40只雄性成年Wistar大鼠隨機分為正常對照組（NC組）、單純?nèi)径窘M（NT組）、運動對照組（EC組）和運動染毒組（ET組）。染毒組（NT和ET組）一次性腹腔注射10μg/kg體重的TCDD（溶于玉米油），非染毒組（NC和EC組）一次性腹腔注射等量的玉米油；不運動組（NC和NT組）靜養(yǎng)，運動組（EC和ET組）游泳（尾部負(fù)重5%，30 min/d，6 d/周）。4周后測定血清ALT和AST活性及TC含量。結(jié)果：TCDD染毒明顯提高血清AST活性，對ALT活性無明顯影響，有氧運動對TCDD染毒引起的血清轉(zhuǎn)氨酶活性變化無明顯影響；TCDD染毒使血清TC水平明顯升高，有氧運動能明顯降低TCDD染毒引起的TC水平升高。結(jié)論：急性TCDD染毒后4周可致大鼠肝細(xì)胞損傷并引起膽固醇代謝異常；4周有氧運動對TCDD引起的肝細(xì)胞保護(hù)作用不明顯，但可有效改善TCDD引起的高膽固醇血癥。

2，3，7，8-四氯二苯并二惡英；運動；轉(zhuǎn)氨酶；膽固醇；大鼠

二惡英（dioxin）類化合物是人類生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，常溫下為固態(tài)晶體，穩(wěn)定性高，難溶于水和酸堿，可溶于大部分有機溶劑，700℃以上才開始分解且很難通過化學(xué)或生物學(xué)方法降解，能在環(huán)境中存在十多年，并聚積在動物食物鏈和人體中，從而帶來健康風(fēng)險[1]。二惡英類物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、半衰期長，僅需暴露一次即可長期留存體內(nèi)，長期接觸可造成體內(nèi)蓄積[2]。因此，低劑量長期接觸會造成嚴(yán)重的機體毒害作用。二惡英具有親脂性，其高度脂溶性特點使其極易透過細(xì)胞膜，在胞漿內(nèi)作為配體與轉(zhuǎn)錄因子芳香烴受體（aryl hydro?carbon receptor，AHR）結(jié)合后，以與固醇類激素相似的作用機制發(fā)揮毒性作用[3]。二惡英的毒性表現(xiàn)在很多方面，有研究表明二惡英對肝細(xì)胞有損害，也使膽固醇代謝產(chǎn)生異常[4]。

有氧運動作為促進(jìn)健康的一種有效手段，能對身體的多方面產(chǎn)生積極影響。有關(guān)運動對二惡英毒性的影響作用鮮有報道[5-7]。本研究通過探討有氧運動對急性2，3，7，8-四氯二苯并二惡英（2，3，7，8-tetrachlorod?ibenzo-p-dioxin，TCDD）暴露后大鼠血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine aminotransferase，ALT）和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate aminotransferase，AST）活性及總膽固醇（cholesterol）含量的影響，為運動干預(yù)緩解二惡英毒性的有效性提供參考依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 實驗動物

本實驗由清華大學(xué)實驗動物福利倫理委員會批準(zhǔn)。8周齡VAF/SPF級雄性Wistar大鼠40只，體重336.03±16.07 g，購自北京維通利華實驗動物中心，許可證號：SCXK[京]2006-0009。大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，隨機分為4組，每組10只：正常對照組（normal con?trol，NC組）、單純?nèi)径窘M（normal toxic，NT組）、運動對照組（exercise control，EC組）和運動染毒組（exercise toxic，ET組）。各組分籠飼養(yǎng)，環(huán)境溫度21～24℃，相對濕度40%～60%，晝夜交替時間為12 h，自由飲水、進(jìn)食國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物常規(guī)飼料，飼養(yǎng)室和用具定期消毒滅菌。

1.2 染毒和運動方式

將 TCDD（美國 Cambridge Isotope Laboratories Inc，純度99%）溶于玉米油中，染毒組（NT和ET組）一次性腹腔注射10μg/kg體重的TCDD，非染毒組（NC和EC組）一次性腹腔注射等量的玉米油。不運動組（NC和NT組）靜養(yǎng)4周。運動組（EC和ET組）進(jìn)行4周游泳運動，游泳時尾部負(fù)重5%，星期一至星期六的每個上午運動30 min，星期日不運動。游泳水桶直徑150 cm，水深75 cm，水溫32～34℃。

1.3 取材

大鼠最后一次游泳（或靜養(yǎng)）后休息24 h，取材前禁食8 h。取材前稱體重，用20%（w/v）的烏拉坦，按2 g/kg體重的劑量腹腔注射麻醉，經(jīng)腹主動脈取血，離心，分離血清。

1.4 測試指標(biāo)

采用比色法測定血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）活性以及總膽固醇（TC）含量，檢測試劑盒購于北京華英生物技術(shù)研究所，檢測儀器為7160全自動生化分析儀（日本日立公司）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)用SPSS17.0統(tǒng)計軟件處理。以ALT、AST和TC為因變量，以運動和TCDD染毒為自變量，進(jìn)行多因素方差分析。顯著性水平為α=0.05，非常顯著性水平為α=0.01。

2 結(jié)果

運動對ALT活性無可靠的主效應(yīng)（F=1.769，P=0.192，偏η2=0.047）。TCDD染毒對ALT活性無可靠的主效應(yīng)（F=0.793，P=0.379，偏η2=0.022）。運動和TCDD染毒對ALT活性的影響無可靠的交互效應(yīng)（F=0.376，P=0.543，偏η2=0.010）。見圖1。

圖1 各組大鼠血清ALT的活性

運動對AST活性無可靠的主效應(yīng)（F=0.2978，P=0.093，偏η2=0.076）。TCDD染毒對AST活性有可靠的主效應(yīng)（F=7.564，P=0.009，偏η2=0.174），TCDD染毒使AST活性升高，NT組的AST活性明顯高于NC組（P＜0.01）。運動和TCDD染毒對AST活性的影響無可靠的交互效應(yīng)（F=0.004，P=0.952，偏η2=0.000）。見圖2。

圖2 各組大鼠血清AST的活性

運動對TC水平有可靠的主效應(yīng)（F=40.055，P=0.000，偏η2=0.527），運動使TC水平降低，EC組的TC水平明顯低于NC組（P＜0.01），ET組的TC水平明顯低于NT組（P＜0.01）。TCDD染毒對TC水平有可靠的主效應(yīng)（F=416.052，P=0.000，偏η2=0.920），TCDD染毒使TC水平升高，NT組的TC水平明顯高于NC組（P＜0.01）。運動和TCDD染毒對TC水平的影響有可靠的交互效應(yīng)（F=18.609，P=0.000，偏η2=0.341），TCDD染毒后運動（ET組）使TC水平明顯降低至TCDD染毒前（NC組和EC組）的水平。見圖3。

圖3 各組大鼠血清TC的含量

3 討論

ALT和AST主要存在于肝細(xì)胞中。ALT主要分布于細(xì)胞漿中，AST主要分布于細(xì)胞漿的線粒體中。血清ALT和AST活性明顯升高常提示肝細(xì)胞損傷，是臨床上用于檢測肝功能的主要標(biāo)志物。當(dāng)肝細(xì)胞受損時，ALT先進(jìn)入血中；當(dāng)肝細(xì)胞嚴(yán)重受損危及線粒體時，AST也會進(jìn)入到血中。而當(dāng)AST活性升高幅度大于/等于ALT活性升高幅度時，表明肝細(xì)胞損傷嚴(yán)重[8]。

有研究報道，每隔7 d給予Wistar大鼠0.75μg/kg的TCDD，第21 d的血清ALT活性比對照組（給予玉米油）明顯降低，而血清AST活性明顯升高；用同樣方法給予8μg/kg的TCDD，第21 d的血清ALT活性比低劑量（0.75μg/kg）時低的多，血清AST活性則明顯升高[4]。本研究發(fā)現(xiàn)，急性TCDD暴露4周后，大鼠血清AST活性明顯升高，而ALT活性變化不明顯，與前期研究結(jié)果一致[7]。血清AST活性明顯升高，表明大鼠在一次急性TCDD暴露后第4周的肝細(xì)胞損傷較嚴(yán)重，可能已累及線粒體。本研究的其他結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TCDD染毒使大鼠肝濕重和肝相對重量（肝濕重與體重的百分比）明顯增加，也支持一次急性TCDD暴露對肝細(xì)胞造成嚴(yán)重?fù)p傷[5]。一次急性TCDD暴露4周后，大鼠血清ALT活性無明顯變化的結(jié)果也支持急性TCDD暴露（即使?jié)舛群芨撸ρ錋LT活性的影響短暫的觀點[9]。

有研究表明，有氧運動能降低血清 ALT和AST活性，提示通過合理的有氧運動能有效減輕肝細(xì)胞微損傷、維護(hù)肝臟細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)功能的完整性[10]。本研究中未發(fā)現(xiàn)4周有氧運動使正常對照組和TCDD染毒組的血清ALT和AST活性有明顯降低，可能與運動強度和運動持續(xù)時間有關(guān)，即本研究的運動方式對TCDD染毒造成的肝損傷的保護(hù)作用不明顯。

肝臟是合成和貯存膽固醇的主要器官。血清TC是血液中所有脂蛋白所含膽固醇的總和，包括游離膽固醇和膽固醇酯。血清TC和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）升高是易患心血管疾病的主要原因之一[11]。

研究表明，大鼠急性暴露于10μg/kg體重的2，3，7，8-TBDD（與TCDD毒性相當(dāng)）時，血清TC水平增加[12]。小鼠急性給予30 μg/kg體重的2，3，7，8-TCDD后24 h的血清TC水平增高[13]。本研究也發(fā)現(xiàn)，急性暴露TCDD后4周，大鼠血清TC水平明顯升高。Sato等研究證實TCDD能干擾乙酰輔酶 A合成酶、HMG-CoA合成酶1、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合因子2等膽固醇合成代謝關(guān)鍵酶的基因表達(dá)，從而影響膽固醇的代謝[14]。Olsen等則認(rèn)為，TCDD使葡萄糖的攝取受到抑制，脂肪細(xì)胞中脂蛋白脂肪酶的活性降低。當(dāng)細(xì)胞攝取葡萄糖量減少時，使肝細(xì)胞膜上低密度脂蛋白受體下調(diào)，而低密度脂蛋白代謝的主要途徑就是通過肝細(xì)胞膜上低密度脂蛋白受體來進(jìn)行的。如果該受體下調(diào)會升高血清低密度脂蛋白濃度，則血清TC濃度就會升高[15]。

規(guī)律有氧運動能降低血清TC水平，增加高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平，并可逆轉(zhuǎn)輕度脂肪肝[16，17]。低強度有氧運動可有效降血清低極低密度脂蛋白膽固醇（VLDL-C）水平并提高HDL-C水平，但降低TC和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的作用不明顯。中高強度有氧耐力運動則能有效降低TC濃度，且運動強度和TC下降程度存在劑量-反應(yīng)關(guān)系[18]。運動引起外周血中TC含量降低的可能原因包括：（1）作為合成膽固醇來源的游離脂肪酸被其他組織大量攝取，減少內(nèi)源性膽固醇的合成；（2）運動時肝臟血流量減少，膽固醇合成速率隨之降低；（3）體內(nèi)能量需要量增加，血中TC被利用，脂蛋白脂肪酶活性增高，在酯酶的作用下，被水解成甘油和游離脂肪酸，從而增強了對TC的清除能力[19-22]。

在本研究中，單純有氧運動可明顯降低大鼠血清的TC水平，而急性TCDD暴露后進(jìn)行4周有氧運動也使升高的血清TC水平明顯降低。結(jié)果提示：有氧運動對TCDD染毒引起的高膽固醇血癥有明顯的改善作用，其機理有待進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

急性TCDD染毒可導(dǎo)致大鼠肝細(xì)胞損傷并引起膽固醇代謝異常；4周有氧運動對TCDD引起肝細(xì)胞損傷的保護(hù)作用不明顯，但可有效改善TCDD引起的高膽固醇血癥。

[1] Dopico M，Gómez A.Review of the current state and main sources of dioxins around the world [J].J Air Waste Manag Assoc，2015，65（9）：1033-1049.

[2] 楊永濱，鄭明輝，劉征濤.二惡英類毒理學(xué)研究新進(jìn)展[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報，2006，1（2）：105-115.

[3] Basham KJ，Leonard CJ，Kieffer C，et al.Dioxin exposure blocks lactation through a direct effect on mammary epi?thelial cells mediated by the aryl hydrocarbon receptor repressor[J].Toxicol Sci，2015，143（1）：36-45.

[4] Czepiel J，Biesiada G，Gajda M，et al.The effect of TCDD dioxin on the rat liver in biochemical and histo?logical assessment[J].Folia Biol（Krakow），2010，58（1-2）：85-90.

[5] 閆會萍，張弛，杜樂，等.運動對急性暴露于2，3，7，8-四氯二苯并二惡英大鼠肝組織酶活性的影響 [J].生態(tài)毒理學(xué)報，2015，10（2）：204-209.

[6] 蔡愛芳.運動和2，3，7，8-四氯二苯并二噁英單獨和聯(lián)合作用對大鼠血脂的影響 [J].山東體育學(xué)院學(xué)報，2015，31（3）：67-72.

[7] 張弛，閆會萍，陸一帆，等.運動對2，3，7，8-四氯二苯并二惡英急性暴露大鼠肝臟抗氧化能力的影響 [J].生態(tài)毒理學(xué)報，2016，11（2）：300-306.

[8] Borlak J，Chougule A，Singh PK.How useful are clinical liver function tests in in vitro human hepatotoxicity as?says?[J].Toxicol in Vitro，2014，28（5）：784-795.

[9] Seefeld MD，Albrecht RM，Peterson RE.Effects of 2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on indocyanine green blood clearance in rhesus monkeys[J].Toxicology，1979，14（3）：263-272.

[10]Valizadeh R，Nikbakht M，Davodi M，et al.The effect of eight weeks elected aerobic exercise on the levels of（AST，ALT）enzymes of men patients with have fat liver[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences，2011，15：3362-3365.

[11]Z?llner N，TatòF.Fatty acid composition of the diet：im?pact on serum lipids and atherosclerosis[J].Clin Inves?tig，1992，70（11）：968-1009.

[12]Ohbayashi H，Sasaki T，Matsumoto M，et al.Dose-and time-dependent effects of 2，3，7，8-tetrabromodibenzo-pdioxin on rat liver[J].J Toxicol Sci，2007，32（1）：47-56.

[13]Boverhof DR，Burgoon LD，Tashiro C，et al.Temporal and dose-dependent hepatic gene expression patterns in mice provide new insights into TCDD-mediated hepatotox?icity[J].Toxicol Sci，2005，85（2）：1048-1063.

[14]Sato S，Shirakawa H，Tomita S，et al.Low-dose dioxins al?ter gene expression related to cholesterol biosynthesis，li?pogenesis，and glucose metabolism through the aryl hydro?carbon receptor-mediated pathway in mouse liver[J].Toxicol Appl Pharmacol，2008，229（1）：10-19.

[15]Olsen H，Enan E，Matsumura F.Regulation of glucose transport in the NIH 3T3 L1 preadipocyte cell line by TCDD[J].Environ Health Perspect，1994，102（5）：454-458.

[16]Jordy AB，Kraakman MJ，Gardner T，et al.Analysis of the liver lipidome reveals insights into the protective ef?fect of exercise on high-fat diet-induced hepatosteatosis in mice[J].Am J Physiol Endocrinol Metab，2015，308（9）：E778-791.

[17]Pugh CJ，Spring VS，Kemp GJ，et al.Exercise training re?verses endothelial dysfunction in nonalcoholic fatty liver disease[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol，2014，307（9）：H1298-306.

[18]Shephard RJ，Johnson N.Effects of physical activity up?on the liver[J].Eur J Appl Physiol，2015，115（1）：1-46.

[19]Mann S，Beedie C，Jimenez A.Differential effects of aero?bic exercise，resistance training and combined exercise modalities on cholesterol and the lipid profile：review，syn?thesis and recommendations[J].Sports Med，2014，44（2）：211-221.

[20]Zhang J，Chen G，Lu W，et al.Effects of physical exer?cise on health-related quality of life and blood lipids in perimenopausal women：a randomized placebo-controlled trial[J].Menopause，2014，21（12）：1269-1276.

[21]Ortega JF，F(xiàn)ernández-Elías VE，Hamouti N，et al.In?creased blood cholesterol after a high saturated fat diet is prevented by aerobic exercise training[J].Appl Physi?ol Nutr Metab，2013，38（1）：42-48.

[22]Seron P，Lanas F，Pardo HH，et al.Exercise for people with high cardiovascular risk[J].Cochrane Database Syst Rev，2014，13（8）：CD009387.

2017.01.03

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助課題（2016RB016）；全國重點地區(qū)環(huán)境與健康專項調(diào)查（21111011101EHH-2011-505）

第1作者：張銳，Email：gtbzr@zju.edu.cn；

閆會萍，Email：yanhp000@126.com