不同負(fù)荷游泳對高脂血癥大鼠血清部分炎癥因子的影響

王慶博　李進(jìn)華

摘要:為了解不同負(fù)荷游泳運(yùn)動對高脂血癥大鼠血清CRP、IL-6以及TNF-α的影響,將雄性Wistar大鼠50只,隨機(jī)抽取10只作為正常對照組(NC),其余為高脂組。高脂血癥模型建立成功后再將高脂組大鼠隨機(jī)分成高脂血癥安靜對照組(HC)、高脂血癥1 h有氧運(yùn)動組(HE1)、高脂血癥2 h有氧運(yùn)動組(HE2)和高脂血癥一次力竭運(yùn)動組(HE3)。然后各組動物酶免法測定血清CRP,放免法測定血清IL-6、TNF-α。結(jié)果:(1)HC組大鼠血清CRP非常顯著高于NC組(P<0.01),HE1組顯著低于HC組(P<0.05),但仍明顯高于NC組(P<0.05)。(2)HC組大鼠血清IL-6顯著高于NC組(P<0.05),HE3組非常顯著高于HC組(P<0.01)。(3)HC組大鼠血清TNF-α顯著高于NC組(P<0.05),HE2組大鼠非常明顯高于HC組(P<0.01)。(4)CRP與TNF-α之間呈顯著的低度負(fù)相關(guān)(r=-0.460,P=0.008)。結(jié)果表明,就循環(huán)CRP、IL-6、TNF-α水平而言,并非運(yùn)動時間越長,對高脂血癥越有好處,因此,不提倡一次長時間有氧運(yùn)動,更不提倡達(dá)到疲勞狀態(tài);運(yùn)動引起高脂血癥大鼠血清CRP的變化可能與IL-6無關(guān)。

關(guān)鍵詞:運(yùn)動生物化學(xué);運(yùn)動;高脂血癥;炎癥因子;大鼠

中圖分類號:G804.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-7116(2009)09-0105-05

Effects of swimming under different loads on some inflammatory factors of

blood serum of rats with hyperlipemia

WANG Qing-bo1,LI Jin-hua2

(1.Department of Humen Exercise Science,Fujian Sports Vocational Education and Technical College,

Fuzhou 350003,China;2.Department of Physical Education,Ningde Teachers College,Ningde 352100,China)

Abstract: In order to understand the effects of swimming under different loads on the CRP, IL-6 and TNF-α levels in blood serum of rats with hyperlipemia, the authors randomly selected 10 rats out of 50 male Wistar rats to form a normal control (NC) group and put the rest into a hyperlipemia group, randomly divided the rats in the hyperlipemia group into a hyperlipemia calm control (HC) group, a hyperlipemia with 1-hour aerobic exercise (HE1) group, a hyperlipemia with 2-hour aerobic exercise (HE2) group and a hyperlipemia with one time exhausted exercise (HE3) group after having successfully established a hyperlipemia model, and then measured the CRP level in blood serum of the rats in various groups by means of ELISA, as well as the IL-6 and TNF-α levels in blood serum of the rats in various groups by means of radioimmunoassay. Results: 1) the CRP level in blood serum of the rats in the HC group is significantly higher than the same of the rats in the NC group (P<0.01); the CRP level in blood serum of the rats in the HE1 group is significantly lower than the same of the rats in the HC group (P<0.05), but still higher than the same of the rats in the NC group (P<0.05); 2) the IL-6 level in blood serum of the rats in the HC group is significantly higher than the same of rats in the NC group (P<0.05); the IL-6 level in blood serum of the rats in the HE3 group is significantly higher than the same of rats in the HC group (P<0.01); 3) the TNF-α level in blood serum of the rats in the HC group is significantly higher than the same of the rats in the HC group (P<0.05); the TNF-α level in blood serum of the rats in the HE2 group is significantly higher than the same of the rats in the HC group (P<0.01); 4) there is a significant low degree negative correlation between the CRP and TNF-α levels: r =-0.460, P =0.008. The results reveal that in terms of circulative CRP, IL-6 and TNF-α levels, it is not true that the longer the exercise time, the better the hyperlipemia treatment; therefore, long time aerobic exercising at a time is not recommended, not to mention to do such an exercise long enough to reach the fatigue state; the change of the CRP level in blood serum of rates with hyperlipemia caused by exercising may be irrelevant to the IL-6 level.

Key words: exercise biochemistry;exercising;hyperlipemia;inflammatory factor;rats

隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,高脂飲食和缺乏運(yùn)動已經(jīng)成為引發(fā)動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)的重要原因,這使得心腦血管疾病的發(fā)生率明顯上升。關(guān)于AS的發(fā)生機(jī)制,目前研究的熱點(diǎn)是“損傷反應(yīng)學(xué)說”。該學(xué)說認(rèn)為,慢性炎癥過程和血脂代謝紊亂是AS的兩個主要特點(diǎn),兩者之間通過免疫反應(yīng)相互聯(lián)系。本研究通過觀察不同負(fù)荷游泳運(yùn)動對高脂血癥大鼠血清C反應(yīng)蛋白(CRP)、白細(xì)胞介素6(IL-6)以及腫瘤壞死因子α(TNF-α)的影響,探討運(yùn)動對AS發(fā)生、發(fā)展的影響及其作用機(jī)理。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物及分組

健康雄性Wistar大鼠50只,7～8周齡,體重200～240 g(購自中國醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物部),飼養(yǎng)環(huán)境為室溫22～25 ℃,相對濕度40%～60%,自然光照,通風(fēng)良好,分籠飼養(yǎng)。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,隨機(jī)抽取10只作為正常對照組(NC),其余為高脂血癥模型組,正常對照組給予國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼料(購自中國醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物部),其余大鼠給予高脂飼料。高脂血癥模型復(fù)制成功后,再將高脂血癥大鼠隨機(jī)分成高脂血癥安靜對照組(HC)、高脂血癥1 h有氧運(yùn)動組(HE1)、高脂血癥2 h有氧運(yùn)動組(HE2)、高脂血癥一次力竭運(yùn)動組(HE3)。

1.2大鼠高脂血癥模型的建立

分組后第3天起給予高脂組大鼠高脂飼料[1](質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%膽固醇、5%豬油、0.35%膽酸鈉、0.61%丙基硫氧嘧啶、93.04%基礎(chǔ)飼料)。于高脂飼養(yǎng)第21天時各組大鼠禁食12 h,眼眶內(nèi)眥靜脈取血2 mL,檢測血脂,觀察高脂血癥模型是否復(fù)制成功,復(fù)制成功標(biāo)準(zhǔn)[2]:高脂組大鼠血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)以及低密度脂蛋白(LDL)顯著高于正常對照組大鼠,且超出正常參考值范圍[3]。從表1可以看出,高脂組大鼠高脂飲食21 d后,其血清TC、TG以及LDL均非常顯著高于對照組(P<0.01),且已超出正常參考值范圍[2],這提示高脂血癥動物模型復(fù)制成功。

1.3運(yùn)動方案

NC、HC兩組大鼠自由活動,HE1、HE2兩組大鼠模型建立成功后第3天采用無負(fù)重游泳,適應(yīng)性訓(xùn)練2周,最初游泳時間為10 min/d,2周內(nèi)逐漸增加到60 min/d和120 min/d,并維持此運(yùn)動量,每周訓(xùn)練5 d,共6周。游泳在100 cm×60 cm×80 cm玻璃缸水池中進(jìn)行,保證每只大鼠的游泳面積在300 cm2以上,水深60 cm,水溫(33±1)℃。HE3組前5周自由活動,第6周適應(yīng)性訓(xùn)練1周,于最后1 d負(fù)重游泳至力竭,負(fù)重重量為體重的(3±1)%,力竭即刻取材。力竭標(biāo)準(zhǔn)[4]:大鼠沉入水中經(jīng)10 s仍不能回到水面。

1.4取材

HE1、HE2兩組大鼠最后一次游泳后,除HE3組大鼠外所有大鼠禁食12 h(其間自由飲水),HE3組大鼠禁食12 h力竭運(yùn)動后即刻,用乙醚麻醉后固定,腹主動脈取血,4 ℃ 3 000 r/min離心10 min提取上清液,用以檢測各項(xiàng)指標(biāo)。

1.5指標(biāo)的檢測

采用PAP法測定甘油三脂和總膽固醇,直接法測定低密度脂蛋白和高密度脂蛋白。雙抗夾心ELISA法測試CRP,放射免疫分析法測試IL-6和TNF-α,試劑盒均購自北京尚柏生物技術(shù)有限公司。

1.6數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

全部數(shù)據(jù)用SPSS15.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理分析。高脂組大鼠與正常對照組大鼠間均值差異的顯著性檢驗(yàn)采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),高脂血癥各組間均值差異的顯著性檢驗(yàn)方法采用單因素方差分析(SNK-q檢驗(yàn))進(jìn)行處理,各指標(biāo)間進(jìn)行Pearson直線相關(guān)分析,顯著性水平取P=0.05。

2結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)中意外死亡5只大鼠,另外排除7只有外傷的大鼠,共有38只大鼠參與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),其中NC組6只,其余各組均為8只。

2.1各組大鼠血清CRP質(zhì)量濃度的比較

從表2可看出HC組大鼠血清CRP質(zhì)量濃度顯著高于NC組(P<0.01),HE1組顯著低于HC組(P<0.05),但仍明顯高于NC組(P<0.05);HE2組與HC組比較雖有下降趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與HE1組比較差異雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但有上升趨勢,仍明顯高于NC組(P<0.05);HE3組與HC組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但有升高趨勢。

2.2各組大鼠血清IL-6質(zhì)量濃度的比較

從表1看出HC組大鼠血清IL-6的質(zhì)量濃度顯著高于NC組(P<0.05),HE1及HE2兩組與HC組比較雖有升高趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;HE2組與HE1組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;HE3組非常顯著高于HC組(P<0.01)。

2.3各組大鼠血清TNF-α質(zhì)量濃度的比較

從表2可看出HC組大鼠血清TNF-α的質(zhì)量濃度顯著高于NC組(P<0.05),HE1及HE3兩組與HC組比較雖有升高趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,HE2組非常明顯高于HC組(P<0.01)。

2.4高脂各組血清CRP、IL-6、TNF-α質(zhì)量濃度的相關(guān)性

對高脂各組血清CRP、IL-6、TNF-α質(zhì)量濃度兩兩進(jìn)行Pearson直線相關(guān)分析,結(jié)果顯示,CRP與IL-6之間以及IL-6與TNF-α之間不存在相關(guān)性,只有CRP與TNF-α之間呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.460,P=0.008)。

3討論

3.1高脂血癥大鼠血清CRP、IL-6以及TNF-α質(zhì)量濃度的變化

近年研究證明,AS不僅是簡單的脂質(zhì)沉積性疾病,實(shí)際上炎癥反應(yīng)也參與了AS斑塊的形成,在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中起著很重要作用。

本實(shí)驗(yàn)中,HC組大鼠血清CRP、IL-6以及TNF-α質(zhì)量濃度均顯著高于NC組,進(jìn)一步證明高脂血癥存在低度慢性炎癥反應(yīng),CRP、IL-6和TNF-α三者相互誘生、協(xié)同作用影響脂質(zhì)攝入與代謝,參與AS的發(fā)生發(fā)展,主要機(jī)制為長期的高脂血癥造成脂質(zhì)沉著于血管壁而發(fā)生,導(dǎo)致血管壁的內(nèi)皮損傷和炎癥細(xì)胞的浸潤,激活的炎癥細(xì)胞釋放IL-6、TNF-α等一系列的前炎癥因子,血管內(nèi)皮的損傷也可使TNF-α的釋放增加;TNF-α可通過核因子κB(NF-κB)信號通路來介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[5],還可促進(jìn)IL-6 的釋放;IL-6又可直接介導(dǎo)肝臟產(chǎn)生CRP,參與免疫炎癥過程促進(jìn)中性粒細(xì)胞的黏附過程,加重細(xì)胞損傷;CRP又可誘導(dǎo)許多炎癥因子,如IL-6等的合成和分泌,擴(kuò)大炎性介質(zhì)的促炎癥效應(yīng),且可能作為炎癥后組織的一個壞死性細(xì)胞標(biāo)志物而成為巨噬細(xì)胞攻擊的靶點(diǎn)[6]。沉積于AS局部的CRP能誘導(dǎo)一些與致AS密切相關(guān)的活性因子的表達(dá),如黏附分子和化學(xué)趨化因子[7];CRP還可與脂肪蛋白包括氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)結(jié)合而激活補(bǔ)體系統(tǒng),造成血管內(nèi)膜損傷。另外,CRP能刺激氧自由基的生成,從而促進(jìn)ox-LDL的產(chǎn)生,巨噬細(xì)胞可識別攝取ox-LDL后轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞,促進(jìn)了AS的發(fā)展。

3.2不同負(fù)荷游泳運(yùn)動對高脂血癥大鼠血清CRP質(zhì)量濃度影響

有關(guān)有氧運(yùn)動對循環(huán)CRP濃度的影響大都傾向于運(yùn)動能降低循環(huán)CRP水平,只有少數(shù)研究報(bào)道有氧運(yùn)動對CRP水平?jīng)]有影響。也有研究報(bào)道運(yùn)動可導(dǎo)致循環(huán)CRP升高,目前認(rèn)為與運(yùn)動強(qiáng)度過大有關(guān),大強(qiáng)度運(yùn)動能損傷肌肉,因而導(dǎo)致炎癥[8]。Dufaux等人[9]發(fā)現(xiàn)每天跑25 km,連續(xù)跑4 d后,第3天和第5天CRP升高。Taylor等人[2]和Margeli等人[10]分別在運(yùn)動員進(jìn)行160 km長跑和246 km超遠(yuǎn)距離長跑后,觀察到其CRP水平升高。這些變化反映了大強(qiáng)度運(yùn)動后的急性免疫活化現(xiàn)象,可能與導(dǎo)致炎癥過程的骨骼肌損傷有關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,6周1 h有氧運(yùn)動可顯著降低高脂血癥大鼠血清CRP;而2 h有氧運(yùn)動組大鼠血清CRP雖有下降趨勢,但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與1 h有氧運(yùn)動相比差異雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但有上升趨勢;這提示,6周1 h有氧運(yùn)動可以顯著改善高脂血癥大鼠機(jī)體炎癥狀態(tài),而2 h有氧運(yùn)動作用不顯著,這可能與運(yùn)動負(fù)荷過大,機(jī)體不適應(yīng)有關(guān)。一次性力竭運(yùn)動組大鼠血清CRP與高脂安靜對照相比差異雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但有上升趨勢。這可能是由于長時間的運(yùn)動至力竭導(dǎo)致骨骼肌肌纖維微細(xì)損傷,進(jìn)而導(dǎo)致一系列炎性反應(yīng),影響到血清CRP水平,其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.3不同負(fù)荷游泳運(yùn)動對高脂血癥大鼠血清IL-6質(zhì)量濃度的影響

本研究結(jié)果顯示,一次性力竭運(yùn)動能顯著升高高脂血癥大鼠血清IL-6水平(P<0.01)。這與以往研究結(jié)果基本一致。HE1及HE2兩組大鼠血清IL-6質(zhì)量濃度與HC組比較雖有上升趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;HE2組與HE1組比較雖有下降趨勢,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,這可能是HE1和HE2兩組大鼠進(jìn)行了6周游泳訓(xùn)練后,機(jī)體的適應(yīng)性變化。多項(xiàng)研究曾經(jīng)推測運(yùn)動介導(dǎo)的IL-6產(chǎn)生在長期訓(xùn)練后會有適應(yīng)性的變化,即IL-6對運(yùn)動的反應(yīng)減弱。IL-6反應(yīng)減弱與長期鍛練提高肌糖原水平有關(guān),其根據(jù)是,以往研究已經(jīng)證實(shí)的“耐力運(yùn)動促進(jìn)肌糖原含量升高,而肌糖原升高會明顯抑制IL-6產(chǎn)生”[8]。另外,IL-6的部分調(diào)控因子P38、Ca2+、活性氧(reactive oxygen species,ROS)等在耐力訓(xùn)練后會降低對運(yùn)動的反應(yīng)[11],這對于IL-6反應(yīng)減弱也應(yīng)該有影響。對于運(yùn)動降脂是否與IL-6有關(guān)有待進(jìn)一步研究。

3.4不同負(fù)荷游泳運(yùn)動對高脂血癥大鼠血清TNF-α質(zhì)量濃度影響

Vassilakopoulos[12]發(fā)現(xiàn),無訓(xùn)練經(jīng)歷健康男性進(jìn)行70%最大吸氧量運(yùn)動可以引起血漿TNF-α升高。動物研究也有類似的結(jié)果,一次性力竭運(yùn)動后大鼠血清TNF-α含量高于對照組[13-14],經(jīng)過9周每次90 min游泳訓(xùn)練的大鼠血清TNF-α含量高于對照組[14]。健康男青年進(jìn)行180 min 55%最大功率膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動,血漿TNF-α在運(yùn)動中沒有變化[15]。動物研究還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過10周遞增負(fù)荷游泳運(yùn)動訓(xùn)練組的大鼠血清TNF-α含量低于對照組[16]。

本研究結(jié)果顯示,HE1及HE3兩組與HC組比較雖有升高趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,HE2組大鼠明顯高于HC組(P<0.01)。高脂血癥大鼠進(jìn)行6周1 h的有氧運(yùn)動,其血清TNF-α雖有升高趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析其原因,可能是本研究中的研究對象是高脂血癥,高脂血癥低度炎癥反應(yīng)使血清TNF-α處于一個較高的水平,經(jīng)過6周1 h的游泳訓(xùn)練,對高脂血癥大鼠炎癥反應(yīng)起到了很好的改善作用,與運(yùn)動引起血清TNF-α升高的效應(yīng)相抵消。一次性力竭運(yùn)動后高脂血癥大鼠血清TNF-α有升高趨勢,差異仍無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,這也可能與高脂血癥大鼠機(jī)體的炎癥狀態(tài)有關(guān)。而6周2 h的有氧運(yùn)動能顯著升高高脂血癥大鼠血清TNF-α的含量,這可能是因?yàn)? h有氧運(yùn)動對于高脂血癥大鼠來說,運(yùn)動量過大,機(jī)體長期處于一種疲勞狀態(tài),造成高脂血癥沒有得到很好改善,其炎癥反應(yīng)開始加重。

3.5高脂各組血清CRP、IL-6、TNF-α質(zhì)量濃度的相關(guān)性

曾文濤等[17]的研究表明,膽固醇升高糖尿病組血清hs-CRP與IL-6呈顯著正相關(guān)(r=0.45)。孫新芳等[18]則發(fā)現(xiàn),在老年腦卒中患者發(fā)病早期CRP、IL-6、TNF-α三者兩兩間呈正相關(guān)(r=0.53,P<0.05),而在后期相關(guān)性則不明顯(r=0.12,P>0.05)。

本研究結(jié)果顯示,CRP與IL-6之間以及IL-6與TNF-α之間不存在相關(guān)性,只有CRP與TNF-α之間呈顯著的負(fù)相關(guān)(r=-0.460,P=0.008)。這提示運(yùn)動引起高脂血癥大鼠血清CRP、IL-6、TNF-α的變化可能是分別通過不同機(jī)制所引起。Dvorakova-Lorenzova A等[19]報(bào)道飲食控制與運(yùn)動結(jié)合減重后CRP的降低與血脂變化有關(guān),而與直接介導(dǎo)CRP合成的IL-6無關(guān),但具體機(jī)制仍不清楚。高脂血癥引起血管壁的改變涉及炎癥的級聯(lián)反應(yīng),炎癥與巨噬細(xì)胞、細(xì)胞因子等的產(chǎn)生,補(bǔ)體的激活以及前炎癥介質(zhì)的參與等,再加上運(yùn)動的影響,其中有很復(fù)雜的機(jī)制。本研究中,CRP與TNF-α之間呈非常顯著的負(fù)相關(guān),可能是由于在炎癥反應(yīng)中CRP與TNF-α出現(xiàn)變化的時間差異造成,其具體機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。

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[編輯:鄭植友]