熱預適應對大鼠中樞疲勞后腦神經遞質DA、5-HT、NE分泌的影響研究

曹慶雷 李小蘭 鄧中原

摘 要：目的：觀察熱預適應通過調節(jié)中樞神經遞質對大鼠運動誘導的中樞疲勞的作用。方法：12只成年雄性SD大鼠，隨機分為2組，6只為預熱組，6只為對照組。運動疲勞模型通過力竭跑步模型建立，熱預處理組是42℃熱處理15 min，每天3次，連續(xù)5天，對照組不做任何處理。記錄最后運動力竭時間及運動前后體內核心溫度，同時用液相色譜測量腦組織中多巴胺（DA）、5-羥色胺（5-HT）和去甲腎上腺素（NE）的水平。結果：1）預熱處理組的平均力竭時間為318.49±37.25分鐘，顯著高于對照組的178.24±42.43分鐘，熱預適應顯著增加了運動的耐受時間（P<0.05）;2）預熱處理組運動前后肛溫差（0.382±0.396）℃顯著低于對照組（1.954±0.603）℃，熱預適應顯著降低了運動后體溫（P<0.05）;3）NE和DOPAC含量在預熱處理組顯著低于對照組 （P<0.05），熱預處理組5-HT顯著低于對照組 （P<0.01），而DA則顯著高于對照組（P<0.01）。結論：熱預適應可以有效降低運動前后體溫差，并且可能是通過減少5-HT，增加NE、DA的含量來起到延緩中樞運動疲勞的作用。

關鍵詞：熱預適應;神經遞質;運動疲勞;中樞疲勞

中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2019）01-0058-06

運動性疲勞是因為運動引起的肌肉運動及做功能力下降的現(xiàn)象，其中長時間中等強度的運動所產生的疲勞主要由中樞神經系統(tǒng)發(fā)出的抑制信號引起，稱之為運動中樞性疲勞[1-3]，是目前運動疲勞機制研究的熱點之一。緩解疲勞對提高運動能力有著重要的作用，是運動領域重要的研究課題。運動性疲勞機制研究提出多種假說，涉及中樞神經遞質失衡，內穩(wěn)態(tài)失調，氨基酸、離子代謝紊亂，自由基增多，能源衰竭，神經內分泌、免疫系統(tǒng)的平衡打破等諸多變化[4]。隨著神經生物學相關技術方法在運動醫(yī)學研究中應用，運動性中樞疲勞機制的研究取得了一些進展，長時間運動時中樞神經遞質的變化是導致疲勞產生的重要原因[1，3]。

有關神經遞質分泌失衡導致中樞性疲勞的研究發(fā)現(xiàn)，運動過程中體溫升高可能是誘導神經遞質分泌的主要原因之一。熱應激條件下，體溫升高的熱敏信號，傳遞至下丘腦視前區(qū)等腦區(qū)域，腦區(qū)域內熱敏神經元接受并整合形成反饋信號作用于下丘腦、延髓中縫區(qū)等不同腦區(qū)，影響腦內神經遞質的釋放和相應受體的表達，從而產生一系列反應，調整各種機能以適應環(huán)境溫度的改變，并可影響機體長時間的運動能力，并從而在運動性中樞疲勞的產生和恢復中發(fā)揮特定的作用[5-7]。神經網絡調節(jié)是多重而復雜的過程，遞質的分泌受內外環(huán)境影響，并且可因環(huán)境的改變而進行適應性調節(jié)，保持身體穩(wěn)態(tài)。過量運動引起的遞質變化，也可能通過全身性調節(jié)引起自身適應性改變，從而使失衡的神經遞質分泌趨于正常。那么，預適應后達到的新的遞質平衡就有可能適應機體的應激狀態(tài)，從而在過量運動過程中推遲疲勞出現(xiàn)的時間、延長運動時間，減輕疲勞程度。在自身適應調節(jié)機制研究中，預適應是目前常用且安全有效的方法之一，常用于減輕機體損傷，如缺血預適應保護腦組織、肌肉組織等[8-9]。熱預適應是指通過反復暴露在高熱的條件下，使得體內和皮膚溫度升高并且大量出汗[10-13]。熱預適應的研究也應用于諸多領域，如熱預適應對保護和改善心肌細胞的損傷、對神經系統(tǒng)及小鼠的學習行為也有積極的影響[14-15]。已有研究顯示，在熱應激條件下，可通過提高多巴胺（DA）、去甲腎上腺素（NE）的活性抑制機體溫度升高導致的中樞疲勞，改善熱應激下運動能力[16-17]。同時也有研究顯示， DA能提高神經元活性也能使受試者在高熱環(huán)境中運動時有更高的耐受性[18]。由此可見，人體對熱應激的調節(jié)反應與神經遞質分泌有密切的關系。調節(jié)神經遞質的活性，達到自身在高溫環(huán)境中新的平衡，有利于維持機體的穩(wěn)態(tài)。

因此，我們的研究擬通過熱預適應調節(jié)中樞神經遞質的平衡，研究并闡明運動時重要神經遞質的變化規(guī)律，明確其與運動性中樞疲勞的關系，并且尋找中樞性疲勞有效的預防與恢復方法。

1 材料和方法

1.1 實驗動物和分組

成年雄性SD大鼠（8周齡）12只，體重230 g～260 g（購自北京維通利華實驗動物公司）。大鼠飼養(yǎng)在首都醫(yī)科大學實驗動物中心大鼠飼養(yǎng)房。大鼠正常分組（3只/籠子），自由飲水，飲食，溫度為（18～24）℃，空氣相對濕度40%～60%，正常晝夜節(jié)律。

1.2 實驗方法

1.2.1 高溫預熱處理

預熱組動物用6%水合氯醛0.6 ml/100 g腹腔注射麻醉，置于60℃恒溫水浴箱，保持大鼠呼吸通暢，直至肛溫升至42℃，維持肛溫42℃ 15 min，再置于常溫環(huán)境下恢復體溫，1小時后，再升高體溫42℃ 15 min，反復3次，連續(xù)五天。對照組不做任何處理。

1.2.2 急性力竭疲勞模型建立

采用Bedford[19]建立的一次性平板跑臺力竭跑步模型，兩組動物測試前進行適應性跑臺訓練1次/天（共3天），低于力竭程度。恢復2天后進行一次性力竭跑步實驗，采用treadmill平板跑臺法，測試由15 cm/s開始，持續(xù)15 min，增加至25 cm/s，持續(xù)15 min，最后保持在35 cm/s跑步直至力竭，力竭運動以大鼠滯留跑道后1/3處3次以上且刺激驅趕無效為標準[20]，記錄每只動物三階段跑步時間。

1.2.3 核心體溫測定

采用體溫計測量肛溫表示核心體溫，跑步前測定初始肛溫，力竭跑步完成后立即測肛溫，用運動前后核心體溫的變化觀察體溫變化的差異。

1.2.4 腦內神經遞質檢測

兩組力竭跑步實驗結束后，采用斷頭法獲取腦組織，置于冰上并迅速分離皮質、下丘腦、海馬、紋狀體。高氯酸提取法充分勻漿后，4 000 g/min離心5 min，離心取上清液，-80℃凍存。采用高效液相色譜法分析各部腦組織內多巴胺（DA）、5-羥色胺（5-HT）、去甲腎上腺素（NA）含量。