運動與吸煙對大鼠應激反應與肺部影像學的影響

肖曉玲，黃文英，吳 韜，萬華喆,2，蔡祺穎

氧化應激在關于被動吸煙而導致呼吸系統疾病及其并發癥中的作用逐漸得到重視。氧化應激是指體內活性氧(ROS)產生和抗氧化系統體系之間失衡，導致組織損傷的一種狀態[1]。

吸煙能影響肺部的變化和肺泡的破壞，氣管纖毛的消失，粘液腺增大以及杯狀細胞數的增加，致使氣管粘膜上皮組織形態學的改變。吸煙與慢性阻塞性肺病(COPD)及慢性支氣管炎、呼吸道感染、肺纖維化、哮喘等疾病是密不可分的[2]。有研究表明，被動吸煙的毒性物質比主動吸煙吸入量多幾倍到50倍。本研究旨在通過有氧運動與被動吸煙對大鼠肺部組織SOD、GSH-PX、GSH、MDA酶活性檢測以及大鼠肺部X射線影像學表現，為運動防治呼吸系統疾病與并發癥的臨床應用提供深入的實驗依據以及為推行“全民健身”過程中大力提倡“有氧運動”提供一定的理論基礎。

1 材料和方法

1.1 實驗分組及處理因素

2月齡健康SD雄性大鼠32只，先適應性飼養一周，隨機分為運動被動吸煙組(ES，n=8)、被動吸煙組(S，n=8)、運動組(E，n=8)、對照組(C，n=8)。國家標準嚙齒類動物飼料喂養，生活期間室溫保持20-23℃，相對濕度45-55%，自然光照，隔天采用熏醋的方法進行空氣消毒，熏醋時間為30 min/次。每天早 7∶00 通風換氣，查看室內溫度，清理鼠籠(每隔2天用酒精擦洗一次)，清除糞便、更換墊料，檢查SD大鼠狀況，稱量前一天每組大鼠的攝食量及飲水量，并記錄，換上新地鼠糧及飲用水，剩料集中處理，每天飼喂都是定時定量的，由大鼠實驗過程中自由攝取。

1.2.1 文獻資料法

檢索、搜集、查閱大量有氧運動、被動吸煙相關文獻和學術論文，并對其進行仔細閱讀，科學地分析，認真地研究探討。

1.2.2 實驗法

1)被動吸煙方案。將ES、S組分別置于自制半密閉玻璃箱中，采取靜式吸煙方式，將香煙點燃后，迅速把煙頭部分放入自制通氣管道管口處，以保證香煙煙霧在第一時間進入吸煙缸，同時把一注射器(無針頭)插入煙蒂中，反復推拉，使香煙充分燃盡。燃燒香煙(江西某煙廠生產過濾嘴香煙)，焦油量10 mg/支、煙堿量0.8 mg/支、一氧化碳量14 mg/支。被動吸煙早上7∶00進行，每支煙燃燒5 min，每隔15 min點煙一次，每天16支，每周6天，共持續12周。煙箱規格為60 cm×40 cm×40 cm，其側面有一活動門能留有空隙。在被動吸煙過程中，染毒柜的側面與外界相通，以防止吸煙過程中所產生的病理性缺氧病變。

2)有氧運動方案。實驗動物適應性喂養一周，ES、E組兩大鼠在我院實驗室內進行游泳訓練，每次在直徑75 cm白色半透明塑料水桶中進行無負重游泳訓練，水深40 cm,水溫33±6℃左右，每次訓練前重新換水。每次訓練安排在晚上7∶00開始,前3天適應性游泳時間分別為15 min、15 min、20 min，第4天正式實驗開始，時間為25 min，持續1.5周，每1.5周游泳時間增加5 min，直至第十二周，每周游泳6次，星期三休息，休息日大鼠在鼠籠中自由活動，持續訓練共12周。為防止大鼠在訓練過程中偷懶，安排專人看護，如發現大鼠有飄浮水面或扒在桶邊現象時，立即用木棍刺激，促其游動，以確保足夠的運動強度和時間。

3)取材及指標測試。各組大鼠脊椎脫臼法處死后即刻心臟取血后提取肺組織，取組織進行10%勻漿制備，再用普通離心機或低溫離低速離心機2000 r/min左右離心10-15 min，將離心好的勻漿留上清棄下面沉淀，最后取上清液根據各指標要求進行SOD、GSH-PX、GSH、MDA酶活性檢測。肺部X射線照射肺部，電壓：40 KV，速度：0.8 mAs，膠中距：50 cm。

測試所涉及的儀器有：

半自動生化分析儀 意大利產

HH-8 數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司

低速大容量離心機 Centenfuge TDL-5

數字X射線成像系統 德國影類科思數字影像有限公司

1.2.3 數理統計法

所有數據應用SPSS20.0統計軟件進行方差分析，結果用“均數±標準差”表示。

2 結果

2.1 有氧運動與被動吸煙對大鼠肺部抗氧化酶活性的影響

最后一次運動與被動吸煙后，脊椎脫臼法處死，打開胸腔，心臟取血，提取肝臟。用相應試劑盒檢測SOD、GSH-PX、GSH、MDA酶活性，結果見表1。

表1 大鼠肺部組織抗氧化酶活性變化情況

表1結果表明，大鼠肺部組織SOD酶活性，與C組相較，ES、S組活性變化明顯，與ES組相較，S、E變化也明顯，都具有非常顯著性差異(P<0.01)。大鼠肺部組織GSH-PX活性，與C組相較，S組明顯降低，具有顯著性差異(P<0.05)，其余組次變化不明顯，沒有差異(P>0.05)。大鼠肺部組織MDA酶活性，與C組相較，ES組活性變化明顯，具有顯著性差異(P<0.05)；S組明顯增強，具有非常顯著性差異(P<0.01)；與S組相較ES、E組活性變化明顯，都具有顯著性差異(P<0.05)。SOD/MDA比值表明，與C組相較，ES組比值具有非常顯著性差異(P<0.01)；與ES組相較E、S組比值明顯減小，具有非常顯著性差異(P<0.01)。

2.2 有氧運動與被動吸煙對大鼠肺部影像學表現

本實驗通過長期有氧運動與被動吸煙干預下X線表現為(如圖1所示)，圖片ES：胸廓對稱，雙側中下肺野紋理增多，增粗、稍模糊，肺野未見實質性病變。兩肺門影不濃。心影大小形態正常。兩膈面光滑，肋膈角銳利；圖片S：胸廓對稱，雙側中下肺野紋理增多，增粗、模糊，肺野未見實質性病變。兩肺門影不濃。心影大小形態正常。兩膈面光滑，肋膈角銳利；圖片E、C：胸廓對稱，雙側肺野清晰，肺紋理走向規則，未見實質性病變；縱膈不寬，肺門不大，心影呈鏡面心；雙側膈面光滑，肋膈角銳利。

圖1 長期有氧運動與被動吸煙干預下X線表現

3 分析討論

有氧運動是人體在氧氣充分供應的情況下進行的體育鍛煉,它不但提高機體的抗氧化能力，而且減少了自由基的生成。SOD和GSH-PX可以清除體內O2-和H2O2等自由基，以維持機體自由基代謝平衡。有大量的研究表明：有氧運動訓練可以提高抗氧化酶SOD活性，對自由基產生良好的適應；作為同樣能清除H2O2的抗氧化酶GSH-PX在老年運動大鼠中更容易被誘導生成，并清除H2O2，同樣大量研究表明：有氧運動同樣可以提高抗氧化酶GSH-PX活性，清除自由基對機體的傷害[3-7]。香煙煙霧中主要成分之一的煙焦油，俗稱“煙油子”，它可吸附在吸煙者的氣管、支氣管和肺泡表面產生物理、化學性的刺激，損害人體的呼吸功能。膜毒理學研究表明香煙有害成分進入機體，促使體內產生大量自由基或本身轉化為自由基。毛邵春[8]等人發現煙氣中的自由基是吸煙過程中對呼吸道危害較為嚴重的煙氣產物，它可以直接或間接攻擊黏膜、損傷細胞,并可導致各種疾病的發生。王勤等[9]通過對動態觀察20名健康男性急性吸煙前后超氧化物歧化酶( SOD)，丙二醛( MDA)的研究顯示吸煙者較不吸煙者氧自由基生成增多，急性吸煙使體內氧自由基生成增多,吸煙者MDA 變化更加顯著。本文通過觀察有氧運動與被動吸煙及其交互影響的干預下研究結果表明，與對照組相較各組次酶活性變化明顯。由此可知，被動吸煙促進機體氧化應激的發生，而規律有氧運動能提高機體抗氧化酶活性，提高機體自由基清除能力，減少細胞脂質過氧化，延緩機體氧化應激。

吸煙肺是指由于吸煙而引起的肺部病理的改變。吸煙影響最明顯的是肺部小氣道功能，這是由于香煙中大量的有害物質容易聚集在小氣道內，導致炎癥細胞活性增強，釋放各種介質，從而破壞肺部結構特征，最終使機體產生氣道肺實質和肺血管的慢性炎癥[10]。關于吸煙肺與非吸煙肺X線表現通常使用“肺紋理增加”這一放射學名次來描述，對于重度吸煙肺的X線表現可見肺野紋理增多，增粗、模糊[11]。本實驗通過長期有氧運動與被動吸煙干預下發現： ES、S組與E、C組X線表現突出與前人結果一致，且其中ES組雙側中下肺野紋理增多，增粗、稍模糊,C組X線表現程度更顯著。可見，被動吸煙能明顯引起肺部病理的改變，有氧運動能明顯改善肺野紋理狀況，減少肺部疾病。

4 結語

有氧運動對被動吸煙大鼠肺部有保護作用，能增強被動吸煙大鼠肺部抗氧化清除自由基能力，明顯改善雙側中下肺野紋理狀況減少肺部疾病。

[1] 王小娟,李建華,邊仁秀.有氧運動對2型糖尿病大鼠腓腸肌氧化應激及MAPKs信號通路的影響[J].中國運動醫學雜志,2012,31(9):800-805.

[2] 李啟運,鄒道全,徐宜英.吸煙者淋巴細胞DNA與血清SOD、LPO 的檢測[J].中國公共衛生,2003,19(7)：832-833.

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[4] Laughing MH,Simpson T,et al. Skeletal muscle oxidative capacity,antioxidant enzymes,and exercise training[J].APPI Physic l,1990，68:2337-2343.

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[7] 陳彩珍.有氧運動對老年小鼠骨骼肌抗氧化能力的影響[J].中國運動醫學,2000(3):273-274.

[8] 毛少春,李竹英,李 聰.香煙煙氣自由基對大鼠血液生化指標和肺及紅細胞微核的影響[J].環境與健康雜志,2007,24(7):529-532.

[9] 王 勤,周宏研.吸煙對氧自由基和纖溶系統的影響[J].湖南醫科大學學報,1997,22(2)：149-152.

[10] 蔡柏薔.慢性阻塞性肺疾病發病機制的新進展[J].中華內科雜志,2000,39(9)：204-206.

[11] 鐘桂棉,趙振軍.老年肺與吸煙肺的影像學研究進展[J].實用老年醫學,2012,26(4):280-282.