不同運動強度下大鼠血液中線粒體相關代謝分析

□ 程小冬宋育帥張思宇李建喜

（1.陜西服裝工程學院體育部 陜西 西安 712046；2.北京體育大學 北京 100084；3.安徽省亳州學院 安徽 亳州 236800；4.陜西省冬季運動管理中心 陜西 西安 710061）

1、研究背景

線粒體是高等動物有氧呼吸產生ATP的主要場所，與糖代謝和脂質代謝等能量代謝有著密切相關。近幾年的研究發現，線粒體是機體自由基產生的主要場所，與機體的衰老有著密切的關系。因此檢測線粒體的活性，對人體代謝及機體抗衰老的研究意義重大。本實驗擬通過線粒體代謝在血清中的兩種主要表現形式：線粒體相關代謝物分布和氧化應激水平的分析，尋找可靠的血液學指標，確定其與線粒體活性的相關性，以作為反映線粒體代謝水平的可靠指標。通過，此指標探索其與心、腦等關鍵組織中線粒體代謝之間的關系。

2、方法和材料

2.1、動物實驗方案

（1）實驗動物：8 周齡 SD 雄性大鼠（200-300g）；數量：52。

（2）立運動方案：

第一周：所有大鼠進行一周適應性運動，每天下午15m/s，20min；

篩選病弱大鼠，補足48只健康鼠。

第二周：根據第一周運動情況對大鼠進行分組編號。

①對照組：正常飼養。

②適量運動組：以15m/min(運動量約為最大涉氧量55%)，每天運動20min。

③過度運動組∶每天運動20min，從20m/min開始，每周增加5m/min， 直至40m/min。

最后一天：三組大鼠以40m/min力竭運動20min。

2.2、力竭判定依據

大鼠跑姿由蹬地式變為伏地式，跑步明顯顯露疲態；滯留在跑道末端不愿繼續跑動；機械刺激不能驅使動物繼續維持跑動。

2.3、骨骼肌、心肌線粒體提取

（1）骨骼肌提取。

首先選擇大鼠后腿的比目魚肌，取出比目魚肌，迅速用預冷的分離介質（不含BSA）清洗表面，稱重50-100mg，仔細剔除其中所含的纖維，神經以及脂肪，按要求剝離出所需的骨骼肌類型；然后將其剪成小塊，洗凈殘余的血液或者血塊。

其次已經剪碎洗凈的骨骼肌碎塊轉入勻漿器內，將轉速設置為500r/min，研杵上下8-10次足以破碎組織塊釋放出細胞器，在用2層左右厚預先用分離介質潤濕的紗網過濾大塊未能破碎的組織以及纖維。將勻漿好的樣品轉入2ml離心管內，1000g離心10min。

最后將所有上清合并后轉移至另外一個新的干凈離心管內，10000g離心10min。用棉簽將附著在液面以及管壁的油脂清除干凈，避免污染線粒體。棄上清，用線粒體懸浮介質重懸沉淀，10000g離心10min。棄上清，用50ul線粒體懸浮介質重懸沉淀，最終得到的線粒體沉淀可能會由兩部分組成：①破損的線粒體和微粒體組成的淡褐色表層；②外膜完整的線粒體組成的深褐色核心層。

（2）心肌的提取。

心肌的提取方法與骨骼肌的類似，取50-100mg心肌用生理鹽水洗去血液，最后用心肌分離、重懸介質處理。

3、分析與討論

3.1、線粒體活性分析

（1）心肌OCR平均值變化。

圖1 心肌線粒體OCR變化圖

由圖1可知，平均之后對照組的OCR最低，過度組的OCR其次，適度組的OCR最優。說明適度運動有助于心肌線粒體的發育和健康。

3.2、骨骼肌線粒體OCR平均值分析

圖2 骨骼肌線粒體OCR變化圖

由圖2可以發現，適度組的線粒體呼吸能力最強，而對照組線粒體呼吸能力最弱。這與設想運動會提升線粒體活力，但過度運動又會傷害線粒體這一設想相符。

3.3、線粒體RCR分析

表1 大鼠線粒體RCR值表

分組RCR值分組 心肌 骨骼肌X±SD X±SD對照組(跑) 2.57±0.30 1.47±0.59對照組 2.35±0.22 1.53±0.28適度組(跑) 2.20±0.21 1.80±0.12適度組 2.30±0.24 2.47±0.29過度組(跑) 2.70±0.60 1.93±0.16過度組 2.35±0.21 1.76±0.17

各組間解剖前跑與不跑差異性檢驗可以發現,跑與不跑在RCR上沒有差異（p＞0.05）。因此，在討論RCR時，使用全組進行探討，三組之間也沒有顯著性差異（p＞0.05）。

4、結論

骨骼肌、心肌線粒體活性和最大呼吸能力會隨著運動強度的增大而變強，過度的強度會導致線粒體活性的降低。因此，運動強度應控制在合理區間。