高氧恢復(fù)對低氧訓(xùn)練大鼠骨骼肌ＳＤＨ和ＭＤＨ活性的影響

龐陽康　林文弢　陳景崗　陳曉彬

摘要：探討在進(jìn)行低氧訓(xùn)練后，吸高濃度氧對大鼠骨骼肌琥珀酸脫氫酶(SDH)和蘋果酸脫氫酶(MDH)活性的影響。將雄性SD大鼠38只隨機(jī)分為常氧運(yùn)動組(A)、低氧運(yùn)動組(B)、常氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組(C)、低氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組(D)，分別進(jìn)行常氧訓(xùn)練、低氧訓(xùn)練和高氧恢復(fù)。4周后測試大鼠骨骼肌SDH和MDH的活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過4周的實(shí)驗(yàn)，高氧恢復(fù)干預(yù)組大鼠的SDH、MDH活性要比單純運(yùn)動或低氧運(yùn)動組大鼠的活性高，且常氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組SDH、MDH活性均顯著高于對應(yīng)的常氧運(yùn)動組；低氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組MDH活性顯著高于低氧運(yùn)動組；而低氧運(yùn)動組SDH、MDH的活性要高于對應(yīng)的常氧運(yùn)動組，且低氧運(yùn)動組MDH活性顯著高于常氧運(yùn)動組。結(jié)果表明，4周低氧訓(xùn)練比常氧訓(xùn)練在提高大鼠股四頭肌SDH和MDH活性方面有一定優(yōu)越性，而在低氧訓(xùn)練和常氧訓(xùn)練后進(jìn)行高濃度氧恢復(fù)則更能顯著地提高大鼠股四頭肌SDH和MDH的活性。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動生物化學(xué)；低氧訓(xùn)練；高氧恢復(fù)；琥珀酸脫氫酶；蘋果酸脫氫酶

中圖分類號：G804.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-7116(2009)07-0110-03

氧是有氧代謝的必要條件。因此，有氧代謝受氧供應(yīng)和氧利用情況的影響。而在低氧環(huán)境中，機(jī)體為保證正常的機(jī)能或維持生存，從各個方面抵御缺氧狀況，以保持其正常機(jī)能。而機(jī)體各組織能量代謝中有許多關(guān)鍵酶在低氧中也發(fā)生不同的變化。現(xiàn)有的研究普遍認(rèn)為，在低氧的環(huán)境下進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動訓(xùn)練有利于有氧代謝酶活性的提高。但同時因低氧環(huán)境缺氧的因素不利于機(jī)體在運(yùn)動時所消耗物質(zhì)的恢復(fù)。那么在低氧運(yùn)動后進(jìn)行高濃度氧的恢復(fù)，以解決機(jī)體缺氧的矛盾，是否會更有利于有氧代謝酶活性的提高。為此，本研究測試了三羧酸循環(huán)中兩個關(guān)鍵酶一琥珀酸脫氫酶(SDH)和蘋果酸脫氫酶(MDH)活性的變化，以了解在低氧和運(yùn)動訓(xùn)練應(yīng)激作用后，吸高濃度氧對機(jī)體有氧代謝能力變化的影響。

1材料與方法

1.1動物與分組

雄性SD大鼠38只，購自中山大學(xué)醫(yī)學(xué)學(xué)院動物中心，體重為(200±20)g，隨機(jī)分為常氧運(yùn)動組(A)、低氧運(yùn)動組(B)、常氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組(C)、低氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組(D)，所有大鼠在實(shí)驗(yàn)第4周末處死、采樣。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

常氧運(yùn)動組實(shí)驗(yàn)安排：常氧環(huán)境下進(jìn)行速度為25m／min跑臺訓(xùn)練1 h，每周運(yùn)動6 d，共4周；低氧運(yùn)動組實(shí)驗(yàn)安排：每天(23±1)h在模擬海拔2 500 m高度低氧艙內(nèi)生活，并在此模擬的低氧環(huán)境下，以20m/min速度在動物跑臺上運(yùn)動1h，每周運(yùn)動6 d，共4周；常氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組實(shí)驗(yàn)安排：常氧環(huán)境下，進(jìn)行速度為25m／min跑臺訓(xùn)練1 h，每周運(yùn)動6 d，共4周，運(yùn)動后即刻進(jìn)高氧艙吸高氧0.5 h；低氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組實(shí)驗(yàn)安排：每天(23±1)h在模擬海拔2 500 m高度低氧艙內(nèi)生活，并在此模擬的低氧環(huán)境下，以20m／min速度在動物跑臺上運(yùn)動1 h，每周運(yùn)動6 d，共4周，運(yùn)動后即刻進(jìn)高氧艙吸高氧0.5 h。

1.3高氧倉的建造

首先用現(xiàn)有的老鼠飼養(yǎng)籠在其四周打幾個小孔，然后用醫(yī)用純氧氣瓶連接減壓閥經(jīng)軟導(dǎo)管通過其中一個小孔進(jìn)行放氧，并在籠子上蓋上一方形玻璃板，以造成一個相對密封的空間，而其余的小孔起到通氣的作用，氧流量控制在10 L／min左右。通過CY-100數(shù)字測氧儀測定，在3 min內(nèi)籠內(nèi)的氧氣體積分?jǐn)?shù)就能上升到80％以上，在30min內(nèi)，籠內(nèi)的氧體積分?jǐn)?shù)以先快后慢的規(guī)律逐漸上升，最后氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到97.2％。

1.4檢測指標(biāo)與方法

股四頭肌SDH活性：采用深圳愛克分析儀器有限公司的AIC VIS-7220型可見分光光度計(jì)測定，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

股四頭肌MDH活性：采用蘇州島津生產(chǎn)的紫外可見分光光度計(jì)UV-1700測定，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.5統(tǒng)計(jì)方法

所有數(shù)據(jù)用SPSS11.0版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)，單因素方差分析，P<0.05為顯著性水平。

2結(jié)果與分析

經(jīng)過4周的實(shí)驗(yàn)，高氧恢復(fù)干預(yù)組大鼠的SDH、MDH活性要比單純運(yùn)動或低氧運(yùn)動組的活性高，且常氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組SDH、MDH活性均顯著高于對應(yīng)的常氧運(yùn)動組；低氧運(yùn)動高氧恢復(fù)組MDH活性顯著高于低氧運(yùn)動組；而低氧運(yùn)動組SDH、MDH的活性要高于對應(yīng)的常氧運(yùn)動組，且低氧運(yùn)動組MDH活性顯著高于常氧運(yùn)動組。

3討論

氧是有氧代謝的最主要條件，有氧代謝受氧供應(yīng)和氧利用的影響。而機(jī)體各組織能量代謝中有許多關(guān)鍵酶在低氧中也發(fā)生不同的變化。這些變化因低氧程度和低氧時間的不同而不同。輕、中度和重度低氧對氧化酶的影響是不一樣的，另外，急、慢性低氧對其影響也不一致。現(xiàn)有研究表明，長時間激烈運(yùn)動可造成機(jī)體氧供與氧耗失衡，引起機(jī)體產(chǎn)生運(yùn)動性缺氧；如果在高原的低氧環(huán)境下運(yùn)動，勢必會加深這種缺氧的程度。而缺氧會在多方面的機(jī)制下導(dǎo)致機(jī)體疲勞的產(chǎn)生。如果在高原低氧的環(huán)境休息將會延遲機(jī)體疲勞的消除。從以往的研究與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，補(bǔ)氧能提高運(yùn)動能力，延緩運(yùn)動性疲勞的發(fā)生，并能促進(jìn)運(yùn)動性疲勞的消除。

在本實(shí)驗(yàn)中，低氧運(yùn)動組SDH和MDH的活性都高于常氧運(yùn)動組，但只在SDH活性方面上兩者差異有顯著(P<0.05)。顯示了低氧運(yùn)動訓(xùn)練比常氧運(yùn)動訓(xùn)練在調(diào)動機(jī)體有氧代謝能力方面更具優(yōu)勢。本實(shí)驗(yàn)也觀察了常氧運(yùn)動和低氧運(yùn)動后吸高氧對有氧代謝酶的影響。發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氧對提高有氧代謝酶的活性有促進(jìn)作用。高氧恢復(fù)組(C、D組)SDH的活性比沒高氧恢復(fù)組(A、B組)SDH的活性高，但只與常氧運(yùn)動組(A組)差異有顯著性(P<0.05)，與低氧訓(xùn)練組(B組)差異沒有顯著性(P>0.05)。同時，在實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)高氧組大鼠跑步訓(xùn)練完成的情況要比其它組好，可以從側(cè)面反映補(bǔ)氧對有氧運(yùn)動能力有一定的促進(jìn)作用。崔建華等的研究結(jié)果也顯示高氧能提高SDH的活性。而高氧恢復(fù)也能促進(jìn)平原訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練后MDH活性的提高，其中以低氧訓(xùn)練后吸高氧變化最為顯著(P<0.01)。這些結(jié)果提示在低氧訓(xùn)練后吸高濃度氧有利于有氧代謝酶類活性的提高。

高氧可能通過以下的機(jī)制提高大鼠骨骼肌有氧代謝酶類的活性。首先、高氧能提高血氧張力，增加血氧含量和組織儲氧量，改善機(jī)體缺血缺氧狀態(tài)，改善組織代謝；其次、高氧能增加組織氧的有效彌散距離；最后高氧能改善血液的流變性。而這些方面機(jī)制的改善都會迅速提高循環(huán)血液中氧含量并直接供組織細(xì)胞利用，改善重要臟器缺血缺氧區(qū)的供氧，改善微循環(huán)，恢復(fù)組織細(xì)胞正常能量的代謝，促進(jìn)低氧組織線粒體呼吸功能恢復(fù)，產(chǎn)生大量內(nèi)源性ATP，而產(chǎn)生的大量能量就能用于細(xì)胞結(jié)構(gòu)及膜通道修復(fù)；Ca²⁺轉(zhuǎn)出細(xì)胞

后轉(zhuǎn)入肌漿網(wǎng)儲存，促進(jìn)Ca²⁺超載恢復(fù)；促進(jìn)受損的組織修復(fù)；促進(jìn)有毒性的代謝物的降解及排出體外；改善重要器官的功能；為運(yùn)動過程中所消耗物質(zhì)的恢復(fù)創(chuàng)造良好的環(huán)境和提供能量(ATP)。

另一方面，高氧能增加機(jī)體抗氧化酶活力，提高機(jī)體對自由基損傷的抵抗能力。現(xiàn)有的運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究結(jié)果認(rèn)為：急性和慢性運(yùn)動等能引起人體內(nèi)的自由基增加。另外，缺氧也會對機(jī)體自由基的代謝產(chǎn)生影響，已知缺氧的發(fā)生發(fā)展過程與ROS密切相關(guān)。缺氧時電子傳遞鏈的復(fù)合體I與輔酶O之間兩位點(diǎn)“電子漏”增加，ROS形成增加：且缺氧ATP耗竭，胞內(nèi)Ca²⁺超載，Ca²⁺通過蛋白激酶使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)化為黃嘌呤氧化酶，進(jìn)一步催化黃嘌呤氧化，生成大量的O^-₂。ROS通過其強(qiáng)烈的氧化作用，對不飽和脂肪酸產(chǎn)生氧化和過氧化作用，從而生成脂質(zhì)過氧化物，影響到機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)。而運(yùn)動和缺氧這兩種因素的疊加就會導(dǎo)致機(jī)體的更大氧應(yīng)激。而高氧可以迅速改善機(jī)體缺氧狀況和能量代謝的模式，進(jìn)而改善機(jī)體自由基的代謝狀況。因此補(bǔ)氧可以拮抗自由基直接攻擊細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，保證了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性及其功能的正常發(fā)揮；并防止自由基損傷酶的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致有氧代謝酶活性的下降。

再者，O₂本身可能就是有氧代謝酶的激動劑。高氧可能直接或間接從多方面的機(jī)制調(diào)動大鼠骨骼肌SDH和MDH的活性。

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[編輯：鄭植友]