低水溫游泳對高脂血癥大鼠自由基代謝的影響

王 禾，梁 芳

(沈陽體育學院運動人體科學學院，遼寧沈陽110102)

適宜有氧運動可降低機體自由基生成和提高抗氧化酶的活性，而降低脂質過氧化的損傷作用，已被大多數學者所接受。研究中發現，冷應激可提高體內抗氧化功能，長期冬泳鍛煉可以提高機體抗氧化酶的活性［1］。本研究通過建立高脂血癥模型，觀察低溫游泳對改善高脂血癥大鼠自由基代謝以及抗氧化作用的影響，目的是為冬泳科學健身提供理論依據。

1 研究方法

健康雄性Wistar大鼠72只，7～8周齡，體重160～200g，建立高脂血癥模型后，隨機分為六組，每組12只，即:對照4周(HC1)和8周(HC2)組;低水溫游泳4周(LS1)和8周(LS2)組;常溫游泳4周(NS1)和8周(NS2)組。建模后繼續給予高脂飼料［2］(在標準飼料中添加1%膽固醇、5%豬油、0.35%膽酸鈉和0.61%丙基硫氧嘧啶)。大鼠游泳運動:對照組大鼠不進行任何專門的訓練，運動組大鼠采用無負重游泳方式，在100cm×60cm×80cm的玻璃缸水池中進行，經一周適應性訓練后，常溫游泳組保持在水溫(34±2)℃，運動時間為40分鐘/日，低水溫游泳組保持在水溫(8±2)℃，運動時間為3分鐘/日，運動頻率為5次/周。

2 取材

4～8周后分別進行取材，所有大鼠禁食12h，腹主動脈取血，血脂四項采用PAP法測定甘油三脂和總膽固醇，采用直接法測定低密度脂蛋白和高密度脂蛋白，儀器為日本產OlympusAU640全自動生化分析儀。MDA、SOD和 GSHPX、T－AOC的測試，采用固相夾心法酶聯免疫吸附試驗(ELISA)進行測試，儀器為奧地利TECAN泰康公司生產的全自動洗板機和SUNRISE酶標儀，試劑盒均為上海天呈科技有限公司提供。實驗數據用SPSS 16.0進行處理，數據以(±s)表示。

3 結果

3.1 各組大鼠血脂四項指標的比較

本實驗通過對高脂血癥大鼠進行4～8周低水溫游泳和常溫游泳運動后，其血脂四項指標變化見表1。

表1 各組大鼠血脂四項指標的比較(單位:mmol/L)

3.2 四周組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

四周組大鼠血清中SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量變化見表2。

表2 四周組HLP大鼠SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

3.3 八周組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量比較

八周組大鼠血清中SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量變化見表3。

表3 八周組HLP大鼠SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

3.4 低水溫組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量比較

低水溫四周和八組HLP大鼠血清SOD、GSH－PX、TAOC的活性及MDA含量比較見表4。

表4 低水溫組SOD、GSH－PX、T－AOC的活性及MDA含量的比較

從表4看出，低水溫游泳8周組血清MDA的值低于低水溫游泳4周組(P＜0.05)，低水溫游泳8周組血清SOD水平略低于低水溫游泳4周組，但無明顯差異性(P＞0.05)，低水溫游泳8周組血清GSH－PX、T－AOC水平均較低水溫游泳4周組有增高趨勢，但無明顯差異性(P＞0.05)。

4 討論

4.1 動物模型建立

高脂血癥主要指TG、TC或LDL的增高，研究高脂血癥的關鍵是選擇理想的高脂血癥動物模型。高脂血癥動物模型主要分為先天性、轉基因和化學物質誘導3種，前2種由于來源困難和成本昂貴，應用甚少，而化學物質誘導是國內應用最為廣泛。它主要包括兩類，一類是利用化學試劑通過靜脈或腹腔注射一次形成的模型;另一類是利用高脂飼料喂養或灌胃一段時間后形成。目前，通過給動物喂高脂飼料或灌胃高脂乳劑來復制高脂動物模型是最常用的方法。

適合選作高脂血癥模型的動物主要包括大鼠、金黃地鼠和豚鼠等［3］。因為大鼠能較好地反映各種實驗因素對其脂質的吸收、分解及合成代謝等不同環節的影響，所以大鼠是目前國內外研究脂質代謝紊亂中使用最多的一種模型動物。此外，在高脂血癥的研究中，不僅需要考慮實驗動物所具備形成高脂血癥的特點，還要考慮其需具備有氧運動的特點，而大鼠具備天然游泳的本領，故多被實驗研究所采用。常用大鼠品種主要有SD大鼠、Wistar大鼠等，本研究采用標準飼料中添加1%膽固醇、5%豬油、0.35%膽酸鈉、0.61%丙基硫氧嘧啶喂養雄性Wistar大鼠的方法，建立高脂血癥動物模型。研究認為，在飼料中加入膽酸鈉能顯著增加大鼠小腸對膽固醇的吸收量，加入丙基硫氧嘧啶能抑制甲狀腺功能［4］，減少對膽固醇的代謝，最終使TC和LDL－C增高。本實驗中，高脂飼養21天時，大鼠血清TC、TG以及LDL均顯著高于正常對照組(P＜0.01)，且高于正常參考值［5］說明高脂血癥模型建立成功。

4.2 低水溫游泳對高脂血癥大鼠MDA含量的影響

丙二醛(MDA)是脂質過氧化反應所生成的各種脂質過氧化物中最重要的一種，MDA的含量可以反映細胞脂質過氧化的程度［6］。許多研究顯示，運動可以引起自由基生成的增多，突出表現在短時間力竭性運動后可引起內源性自由基增加，出現細胞膜脂質過氧化增強。但也有研究報道，長時間的有氧耐力運動可以降低機體自由基代謝的水平［7－9］，認為長期有氧運動可以誘導細胞抗氧化酶的增加，可以削弱自由基對機體的氧化損傷作用。本實驗結果顯示:低溫游泳4周組MDA水平與4周對照和4周常溫游泳組相比無統計學差異;低溫游泳8周組MDA水平明顯低于常溫游泳8周組和8周對照組(P＜0.05);而低溫游泳8周與4周組相比，8周組低于4周組(P＜0.05)。實驗結果表明，長期有氧耐力運動可以降低自由基的生成以及對機體脂質過氧化的作用，這一結果與多數報道相一致。此外，在實驗中8周低水溫游泳MDA水平明顯低于相同對照組和常溫游泳組(P＜0.05)，反映出長時間低水溫游泳運動對機體產生了運動適應，出現改善和降低自由基對機體的氧化損傷作用。其可能是由于運動與寒冷的雙重刺激，均引起機體的應激反應產生自由基，產生的自由基可引起機體代償性的抗氧化酶的活性提高，二者的多次重復刺激會使機體產生適應，使機體自由基的產生和清除達到一個更高水平的平衡;當機體產生運動適應后，低水溫游泳運動引起的兒茶酚胺的分泌量下降，使自由基生成減少;再者長期有氧運動可降低血脂水平，降低因血脂升高所引起的機體過氧化的損傷作用，同時使大鼠體內過氧化脂質的降解和排泄，大鼠運動時組織消耗MDA的速率大于其產生的速率，則MDA的水平下降。

4.3 低水溫游泳對高脂血癥大鼠SOD、GSH－PX和TAOC活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是一種金屬蛋白酶，是體內非常重要的氧自由基清除劑，它能催化O－2·發生歧化反應轉變為H2O2，是機體內清除自由基的主要防線，對清除自由基、維護細胞膜完整性和線粒體超微結構及其正常功能起重要作用。目前，多數研究報道耐力運動可以提高SOD的活性，降低機體過氧化作用，但也有不同的報道，這可能與不同實驗所采取的運動方式、時間以及強度有關。

本實驗結果顯示:低水溫游泳4周組SOD的活性高于常溫游泳4周組(P＜0.05)和對照4周組(P＜0.01)，低水溫游泳8周組SOD的活性高于對照8周組(P＜0.01)，而與常溫游泳8周組相比，雖有升高趨勢，但無統計學意義。實驗結果表明，低水溫游泳對改善高脂血癥大鼠自由基代謝，增強機體抗氧化酶的活性的效果優于常溫游泳組，這可能與低水溫游泳產生雙重刺激，使高脂血癥大鼠機體自由基的生成以及清除達到新的適應平衡有關，即高脂血癥大鼠機體內抗氧化的酶已經產生了適應性變化，SOD的活力已能清除運動所產生的自由基，從而達到增強機體抵抗自由基的氧化能力。曾有報道認為，長期的冬泳鍛煉可以提高SOD的活性，潘志軍［10］研究了12名冬泳愛好者安靜時和一次定量冬泳后紅細胞SOD活性及血漿MDA含量變化，結果顯示，安靜時冬泳愛好者紅細胞SOD活性明顯高于對照組，而MDA的含量明顯低于對照組;一次冬泳運動后，冬泳者紅細胞SOD的活力性和血漿MDA的含量與安靜時比較沒有顯著的變化。表明經過長期的冬泳鍛煉，冬泳愛好者的紅細胞內的抗氧化酶產生了適應性的變化，機體抗氧化酶的活性變化提高了抵抗自由基氧化的能力。

谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－PX)是體內廣泛存在的一種催化過氧化氫分解的酶，它能特異地催化還原型谷胱甘肽對氫過氧化物酶的還原反應，阻斷脂質過氧化的連鎖反應，從而保護細胞膜的結構和功能的完整，起到抑制脂質過氧化的作用。本實驗結果顯示，常溫游泳組的GSH－PX活性明顯高于對照組，而低溫游泳組的GSH－PX活性高于常溫游泳組和對照組(P＜0.05，P＜0.01)，說明適宜的低水溫有氧運動可以提高機體的抗氧化的能力，降低機體脂質過氧化對機體的損傷作用，對心腦血管疾病的防治起到了一定的作用。抗氧化酶是在氧化應激增強的情況下誘導產生的，低溫游泳運動的大鼠機體長期受到寒冷刺激，可以激發機體的抗應激能力，使抗氧化酶的活性升高，并使機體的抗氧化系統達到一個較高的水平。Siems［11］等研究測定了經常冬泳者及非冬泳者紅細胞和血漿中的氧化型及還原型谷胱甘肽(GSGS和GHS)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性和過氧化氫酶(CAT)的含量，結果表明，經常冬泳者較非冬泳者的SOD的活性及CAT的含量升高，GSH含量升高，GSSG含量降低，說明雖然冬泳時的冷刺激可引起機體的氧化應激反應，但經常性的冬泳運動可以提高機體抗氧化應激的適應能力，表現出冬泳者抗氧化適應的增強。

總抗氧化能力(T－AOC)可以反映機體總的抗氧化系統的能力和清除自由基的能力，機體內的抗氧化系統種類較多且之間相互影響，所以單獨某一個指標不能全面的反映機體的抗氧化能力的變化［12］，本實驗結果顯示，常溫游泳組的T－AOC活性明顯高于對照組，表明適宜強度的長時間有氧運動后總抗氧化能力產生了較好的適應性，說明有氧運動可提高大鼠運動應激的抗氧化適應能力，這一結果同以往的文獻報道相一致。在本次實驗中，低溫游泳組的T－AOC的活性高于對照組和常溫游泳組(P＜0.05，P＜0.01)，考慮其可能是因為低水溫游泳是運動和寒冷對全身血管產生強烈刺激，增加了體內各組織的生理活動，使酶的活性增強，合成加快，提高了機體的總抗氧化能力。目前，有關運動對血清TAOC影響的研究報道尚少，特別是低水溫游泳對其影響以及具體機理有待進一步的研究。

5 結論

1)高脂血癥狀態下，大鼠血清中MDA生成增加，SOD、GSH－PX、T－AOC活性下降。

2)運動組較對照組出現血脂降低，MDA生成減少，SOD、GSH－PX、T－AOC活性增強，說明運動可以降低血脂，增強機體自由基的清除能力，降低脂質過氧化的損傷作用。

3)高脂血癥大鼠抗氧化能力的效果八周優于四周，低水溫游泳組優于常溫游泳組。

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