不同模式低氧训练对急性力竭运动下大鼠肝脏、肾脏线粒体呼吸链复合体酶活性的影响

李洁，吴刚，王世超

不同模式低氧训练对急性力竭运动下大鼠肝脏、肾脏线粒体呼吸链复合体酶活性的影响

李洁，吴刚，王世超

经5周不同模式低氧训练，测定急性力竭运动即刻大鼠肝脏、肾脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的活性，探讨不同低氧训练模式对肝脏及肾脏线粒体呼吸链功能的影响。方法：40只2月龄雄性Wistar大鼠随机均分为5组：常氧训练组（LoLo）、高住高练组（HiHi）、高住低训组（HiLo）、低住高练组（LoHi）和高住高练低训组（HiHiLo）。各组大鼠分别在常氧（海拔1500 m，大气压632 mmHg）或/和低氧（海拔3500 m，大气压493 mmHg）环境中居住及递增负荷训练5周。力竭运动后即刻取样。差速离心法提取线粒体。分光光度法测定呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性。结果显示：HiLo模式和HiHiLo模式可显著提高大鼠力竭运动后即刻肝脏线粒体呼吸链功能，4种低氧训练模式均降低了大鼠力竭运动后即刻肾脏线粒体呼吸链功能，不同低氧训练模式对大鼠力竭运动后即刻线粒体呼吸链功能的影响存在组织差异性。

低氧训练；肝脏；肾脏；线粒体；呼吸链；酶复合体

低氧暴露是指有机体以任何方式暴露于高原自然低氧或人工低氧环境中。低氧训练是一种特殊的低氧暴露，其目的是为了提高机体的运动能力[1]。20世纪80年代开始至今，为更好地发挥高原训练的优势，同时避免其不足，体育科研工作者借鉴医学界对低氧的研究成果，提出并开始探索一些新的低氧训练模式[2-6]。目前不同低氧训练模式中血液运输氧能力方面的研究较为多见[7-10]，但机体组织线粒体呼吸链功能方面的研究甚少。线粒体是机体组织利用氧及能量合成的重要场所，鉴此，本研究以兰州市海拔1500 m（属亚高原）为基点（常氧），应用小型低压氧舱模拟海拔3500 m（低氧），进行5周不同模式低氧训练，测定急性力竭运动即刻大鼠肝脏、肾脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的活性，探讨不同低氧训练模式对肝脏及肾脏线粒体呼吸链功能的影响，为低氧训练研究提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 实验对象

雄性健康2月龄Wister大鼠50只（由兰州大学医学院实验动物中心提供），体重130 g左右。国家标准啮齿类动物饲料喂养，自由饮食饮水，室温（23±2）℃左右，相对湿度50%±10%，自然采光。

1.2 动物分组及训练

按文献[11]完成动物适应性训练、筛选，随机均分为5组（n=5）：常氧训练组（LoLo）、高住高练组（HiHi）、高住低训组（HiLo）、低住高练组（LoHi）和高住高练低训组（HiHiLo）。各组大鼠分别进行运动训练。

1.3 取样及线粒体制备

各组大鼠最后一次训练结束，均在常氧环境恢复生活3日后，进行35 m/min水平跑台力竭运动，力竭标准参见文献[12]。力竭后即刻断头处死大鼠，迅速取出肝脏及肾脏组织，置于液氮中冷冻，-20℃低温保存待用。

测试当天按文献[13-14]分别匀浆和提取肝脏及肾脏线粒体。

1.4 测试指标及方法

（1）线粒体呼吸链酶活性的测定：参照Vyatlina的方法[15]。（2）消光系数的测定：配制NADH、DCPIP和cytochrome c的浓度梯度，在一定波长处，记录消光值。（3）蛋白浓度的测定：牛血清白蛋白为标准，考马斯亮蓝法测定。

1.5 试剂与药品

DB、NADH、rotenone、cytochrome和antimycin均为sigma公司产品；DCPIP为Fluka公司产品；其余为国产分析纯试剂。

1.6 主要仪器

UV754N紫外分光光度仪（上海精密科学仪器有限公司），海拔表（德国）。

1.7 数据统计方法

实验数据均用算术平均数±标准差表示，组间用SPSS13.0软件进行One-way ANONA单因子方差分析，显著性水平为P＜0.05。

2 结果

2.1 大鼠肝脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的变化

表1显示，力竭运动后即刻，与LoLo组相比，HiHi组CⅠ、CⅡ和CⅢ的活性均显著性下降（P=0.001，P=0.000，P=0.023）；HiLo组CⅠ、CⅡ活性无显著性差异，CⅢ活性显著性升高（P=0.000）；LoHi组CⅠ和CⅢ活性均显著性下降（P=0.001，P=0.000），CⅡ活性无显著性差异；HiHiLo组CⅠ和CⅡ均显著性下降（P=0.005，P=0.000），CⅢ活性显著性升高（P=0.000）。

表1 不同低氧训练模式下大鼠力竭运动后肝脏和肾脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ活性的比较（n=10）活性单位：μmol/（mg·min）Table 1 Effect of different hypoxic training mode on activities of respiratory chain complexesⅠ、Ⅱ、Ⅲin rat liver and kidney mitochondria after exhaustive running

2.2 大鼠肾脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的变化

表1显示，力竭运动后即刻，与LoLo组相比，HiHi组CⅠ无显著性差异，CⅡ和CⅢ的活性均显著性下降（P=0.003，P=0.000）；HiLo组CⅠ活性无显著性差异，CⅡ和CⅢ活性均显著性下降（P=0.000，P=0.000）；LoHi组CⅠ和CⅡ活性均无显著性差异，CⅢ活性均显著性下降（P=0.000）；HiHiLo组CⅠ和CⅡ活性均显著性升高（P=0.000），CⅢ活性显著性下降（P=0.000）。

3 讨论

3.1 不同低氧训练模式对急性力竭运动下大鼠肝脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ活性的影响

已有实验证实：递增负荷力竭运动后大鼠肝线粒体CⅠ活性显著性下降（P＜0.05），MDA含量显著性增加（P＜0.01），脂质过氧化水平显著性增高[16]。笔者的前期工作也证实：大强度间歇疲劳运动后，大鼠肝线粒体CⅢ和CⅣ活性显著性下降（P＜0.01，P＜0.05）；中等强度持续疲劳运动后，大鼠肝线粒体CⅠ、CⅢ和CⅣ活性均显著性下降（P＜0.01）[17]。以上结果说明运动会引起肝线粒体呼吸链酶复合体活性的变化。

本实验结果显示，与常氧训练组比较，HiHi组肝线粒体呼吸链CⅠ、CⅡ和CⅢ活性均显著性下降（P＜0.01，P＜0.05），分别降低51.76%、51.46%和37.42%；HiLo组CⅢ活性显著性增高（P＜0.01），增高100.67%；LoHi组CⅠ和CⅢ活性均显著性下降（P＜0.01），分别降低49.74%和76.36%，HiHiLo组CⅠ和CⅡ活性均显著性下降（P＜0.01），分别降低41.26%和46.24%，CⅢ活性显著性增高（P＜0.01），增高66.5%。说明在低氧和运动训练双重刺激长期作用下，急性力竭运动即刻，肝脏线粒体呼吸链功能HiLo模式＞HiHiLo模式＞HiHi和LoHi模式。HiLo和HiHiLo优于其他两种模式，其机制可能与其缺氧和运动双重刺激强度适中有关；也可能与HiLo模式大鼠血液红细胞计数（RBC）、血红蛋白浓度（HB）和红细胞压积（HCT）指标的改善有关[8，9]；还可能与HiLo模式肝脏组织内脂质过氧化损伤较其他3种低氧训练模式轻有关[11]。

3.2 不同低氧训练模式对急性力竭运动下大鼠肾脏线粒体呼吸链酶复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ活性的影响

本实验结果显示，与常氧训练组比较，HiHi组和HiLo组肾脏线粒体呼吸链CⅡ和CⅢ活性均显著性下降（P＜0.01），分别降低48.17%、58.92%和69.55%、69.96%。LoHi组CⅢ活性显著性下降（P＜0.01），降低63.76%。HiHiLo组CⅠ和CⅡ活性均显著性升高（P＜0.01），分别升高121.61%和182.64%；CⅢ活性显著性下降（P＜0.01），降低55.38%。说明低氧和运动训练双重刺激长期作用对肾脏线粒体呼吸链酶复合体活性有影响。其中HiHiLo模式受损伤最小，其机制还有待进一步研究。

研究表明，氧化呼吸链中的限速步骤是在细胞色素b-c1[18]，因此从以上结果可以看出，急性力竭运动后即刻，HiLo模式和HiHiLo模式在改善肝脏线粒体呼吸链功能方面优于其他两种低氧训练模式；肾脏组织中线粒体呼吸链功能均受到损伤，其中HiHiLo模式受损伤最小。另有研究表明，4种低氧训练模式与常氧训练相比，HiHiLo模式具有提高脑线粒体呼吸链功能的效果[19]。以上研究表明，不同低氧训练模式对大鼠力竭运动后即刻线粒体呼吸链功能的影响存在组织差异性。

本研究结果显示，HiLo模式和HiHiLo模式可显著提高大鼠力竭运动后即刻肝脏线粒体呼吸链功能，4种低氧训练模式均降低了大鼠力竭运动后即刻肾脏线粒体呼吸链功能，不同低氧训练模式对大鼠力竭运动后即刻线粒体呼吸链功能的影响存在组织差异性。

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Effect of Different Hypoxia Training Modes on RCC Activities in Rat Liver and Kidney after Exhaustive Running

LI Jie，WU Gang，WANG Shichao
（School of PE，Northwest Normal University，Lanzhou 730070，China）

The aim of this paper is to study the effect of hypoxic training on activities of respiratory chain complexes in mitochondria of liver and kidney in rats.40 healthy male Wister rats were randomized to 5 group（n=5）：living low-training low（LoLo），living high-training high（HiHi），living high-training low（HiLo），living low-training high（LoHi）and living high-exercise high-training low（HiHiLo）.All the animals performed five weeks'training in normoxic（Atmospheric pressure=632 mmHg，altitude of about 1500 m）or hypoxic environment（Atmospheric pressure=493 mmHg，simulated altitude of about 3500 m）.After exhaustive running，instantly takes a sample.Mitochondria were extracted by the method of different centrifugation.Spectrophotometric analysis was used to evaluate RCC（Ⅰ-Ⅲ）activities in liver and kidney mitochondria.The results suggested that HiLo and HiHiLo could significantly improve activities of respiratory chain function in mitochondria from liver.Different methods of hypoxic training could decrease activities of respiratory chain function in mitochondria from kidney.

hypoxic training；liver；kidney；mitochondria；respiratory chain；multi-enzymatic

G 80-05

A

1005-0000（2011）02-0128-03

2010-11-08；

2011-03-18；录用日期：2011-03-18

国家自然科学基金项目（项目编号：31060145）

李洁（1965-），女，四川成都人，教授，研究方向为运动性疲劳发生的机制及恢复手段。

西北师范大学体育学院，甘肃兰州730070。