不同運動強度下大鼠血液中線粒體相關代謝分析

□ 程小冬宋育帥張思宇李建喜

（1.陜西服裝工程學院體育部 陜西 西安 712046；2.北京體育大學 北京 100084；3.安徽省亳州學院 安徽 亳州 236800；4.陜西省冬季運動管理中心 陜西 西安 710061）

1、研究背景

線粒體是高等動物有氧呼吸產(chǎn)生ATP的主要場所，與糖代謝和脂質(zhì)代謝等能量代謝有著密切相關。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，線粒體是機體自由基產(chǎn)生的主要場所，與機體的衰老有著密切的關系。因此檢測線粒體的活性，對人體代謝及機體抗衰老的研究意義重大。本實驗擬通過線粒體代謝在血清中的兩種主要表現(xiàn)形式：線粒體相關代謝物分布和氧化應激水平的分析，尋找可靠的血液學指標，確定其與線粒體活性的相關性，以作為反映線粒體代謝水平的可靠指標。通過，此指標探索其與心、腦等關鍵組織中線粒體代謝之間的關系。

2、方法和材料

2.1、動物實驗方案

（1）實驗動物：8 周齡 SD 雄性大鼠（200-300g）；數(shù)量：52。

（2）立運動方案：

第一周：所有大鼠進行一周適應性運動，每天下午15m/s，20min；

篩選病弱大鼠，補足48只健康鼠。

第二周：根據(jù)第一周運動情況對大鼠進行分組編號。

①對照組：正常飼養(yǎng)。

②適量運動組：以15m/min(運動量約為最大涉氧量55%)，每天運動20min。

③過度運動組∶每天運動20min，從20m/min開始，每周增加5m/min， 直至40m/min。

最后一天：三組大鼠以40m/min力竭運動20min。

2.2、力竭判定依據(jù)

大鼠跑姿由蹬地式變?yōu)榉厥?，跑步明顯顯露疲態(tài)；滯留在跑道末端不愿繼續(xù)跑動；機械刺激不能驅(qū)使動物繼續(xù)維持跑動。

2.3、骨骼肌、心肌線粒體提取

（1）骨骼肌提取。

首先選擇大鼠后腿的比目魚肌，取出比目魚肌，迅速用預冷的分離介質(zhì)（不含BSA）清洗表面，稱重50-100mg，仔細剔除其中所含的纖維，神經(jīng)以及脂肪，按要求剝離出所需的骨骼肌類型；然后將其剪成小塊，洗凈殘余的血液或者血塊。

其次已經(jīng)剪碎洗凈的骨骼肌碎塊轉(zhuǎn)入勻漿器內(nèi)，將轉(zhuǎn)速設置為500r/min，研杵上下8-10次足以破碎組織塊釋放出細胞器，在用2層左右厚預先用分離介質(zhì)潤濕的紗網(wǎng)過濾大塊未能破碎的組織以及纖維。將勻漿好的樣品轉(zhuǎn)入2ml離心管內(nèi)，1000g離心10min。

最后將所有上清合并后轉(zhuǎn)移至另外一個新的干凈離心管內(nèi)，10000g離心10min。用棉簽將附著在液面以及管壁的油脂清除干凈，避免污染線粒體。棄上清，用線粒體懸浮介質(zhì)重懸沉淀，10000g離心10min。棄上清，用50ul線粒體懸浮介質(zhì)重懸沉淀，最終得到的線粒體沉淀可能會由兩部分組成：①破損的線粒體和微粒體組成的淡褐色表層；②外膜完整的線粒體組成的深褐色核心層。

（2）心肌的提取。

心肌的提取方法與骨骼肌的類似，取50-100mg心肌用生理鹽水洗去血液，最后用心肌分離、重懸介質(zhì)處理。

3、分析與討論

3.1、線粒體活性分析

（1）心肌OCR平均值變化。

圖1 心肌線粒體OCR變化圖

由圖1可知，平均之后對照組的OCR最低，過度組的OCR其次，適度組的OCR最優(yōu)。說明適度運動有助于心肌線粒體的發(fā)育和健康。

3.2、骨骼肌線粒體OCR平均值分析

圖2 骨骼肌線粒體OCR變化圖

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，適度組的線粒體呼吸能力最強，而對照組線粒體呼吸能力最弱。這與設想運動會提升線粒體活力，但過度運動又會傷害線粒體這一設想相符。

3.3、線粒體RCR分析

表1 大鼠線粒體RCR值表

分組RCR值分組 心肌 骨骼肌X±SD X±SD對照組(跑) 2.57±0.30 1.47±0.59對照組 2.35±0.22 1.53±0.28適度組(跑) 2.20±0.21 1.80±0.12適度組 2.30±0.24 2.47±0.29過度組(跑) 2.70±0.60 1.93±0.16過度組 2.35±0.21 1.76±0.17

各組間解剖前跑與不跑差異性檢驗可以發(fā)現(xiàn),跑與不跑在RCR上沒有差異（p＞0.05）。因此，在討論RCR時，使用全組進行探討，三組之間也沒有顯著性差異（p＞0.05）。

4、結(jié)論

骨骼肌、心肌線粒體活性和最大呼吸能力會隨著運動強度的增大而變強，過度的強度會導致線粒體活性的降低。因此，運動強度應控制在合理區(qū)間。