急性力竭运动对大鼠肾脏TXA2/PGI2代谢平衡的影响

于 洋，杨贤罡，王卓涛，周君一

(1.沈阳体育学院，辽宁 沈阳 110102;2.河北省体育科学研究所，河北 石家庄 050001; 3.河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛 066003)

急性力竭运动对大鼠肾脏TXA2/PGI2代谢平衡的影响

于 洋1，杨贤罡2，王卓涛3，周君一2

(1.沈阳体育学院，辽宁 沈阳 110102;2.河北省体育科学研究所，河北 石家庄 050001; 3.河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛 066003)

目的:探讨急性力竭运动及恢复期过程中肾脏TXA2/PGI2代谢平衡调节的生物学效应及自由基代谢的介导作用。方法:SD大鼠随机分为安静对照组、运动后即刻组、运动后1 h组、3 h组和24 h组，各运动组采用递增负荷跑台运动至力竭方案，测定肾组织中TXB2、6－keto－F1α和MDA含量和SOD活性。结果:运动后即刻肾脏TXB2含量和TXB2/6－keto－F1α比值均显著下降，恢复期TXB2含量和TXB2/6－keto－F1α比值均显著低于安静水平。运动及恢复期肾组织SOD活性、MDA含量与TXB2、6－keto－F1α含量均呈显著负相关。结论:力竭运动及恢复期肾脏TXA2/PGI2平衡均下调，运动中有利于维持肾脏局部基本的血液供应，可能与运动性肾脏缺血激发局部代偿机制有关，恢复期则促进肾脏血液再灌注和恢复血供。肾脏抗自由基能力提高可能主要通过抑制肾脏TXA2合成下调TXA2/PGI2平衡。

急性力竭运动;肾组织;TXA2/PGI2代谢平衡;自由基代谢

运动导致肾脏一系列结构和功能变化，其根本原因主要是剧烈运动导致肾组织严重缺血缺氧所致。血栓素A(Thromboxane，TXA2)主要产生于血小板，具有收缩血管，促血小板聚集作用，可通过降低超滤系数、增加肾小球通透性以损伤肾脏组织［8］;前列环素(Prostacyclin，PGI2)主要产生于脂肪组织和血管内皮细胞，可通过激活腺苷酸环化酶，增加cAMP含量，促进颗粒膜上的蛋白质磷酸化，增加颗粒膜对Ca2+的吸收，降低血小板内游离Ca2+水平，舒张血管平滑肌，抑制血小板聚集和促进其解聚［1］。在正常情况下，TXA2和PGI2相互拮抗，其平衡在维护血管张力，血管壁完整性以及调节血小板功能等方面起着重要作用。在影响肾脏血流动力学变化的局部因素中，TXA2与PGI2的作用日益受到重视。由于TXA2和PGI2的活性极不稳定，其半衰期分别约为30 s和3 min，便迅速生成TXB2和6－keto－F1α，因此通过测定其代谢产物TXB2和6－keto－F1α的浓度来反映 TXA2和 PGI2的水平，故本研究采用TXB2/6－keto－F1α比值来反映TXA2/PGI2代谢平衡。自由基在细胞自我调节中扮演着一种潜在的氧化－还原信号传导分子的角色，活性氧自由基可通过诱导敏感基因、磷酸化修饰，调控转录因子以及激活细胞因子等方式发挥在运动过程中的信号调控效应［2］。本实验通过观察急性力竭运动及恢复期肾组织中TXB2和6－keto－F1α含量及SOD活性和MDA含量的变化，旨在探讨该过程中肾脏TXA2/PGI2代谢平衡的生物学效应及自由基代谢的介导作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

2月龄健康雄性SD大鼠42只，体重200－220克，由沈阳医学院实验动物中心提供，许可证号:SCXK (辽)2003－0009。适应性喂养10天后随机分为5组:安静对照组(C组，n=8)、力竭运动后即刻组(E0组，n=9)、力竭运动后1h组(E1组，n=9)、力竭运动后3h组(E3组，n=8)、力竭运动后24h组(E24组，n =8)。常规分笼饲养，自由进食和饮水，室内环境温度(23±3)℃，相对湿度50% －60%，自然光照，通风良好。隔日更换垫料，鼠笼每周消毒2次。

1.2 运动方案

各运动组大鼠正式实验前均进行两天的适应性跑台运动，速度10 m/min，时间 10 min，坡度0°，1 次/天。正式实验采用Bedford根据大鼠体重/摄氧量回归方程所建立的渐增负荷运动模型［3］，共分为五级:①坡度5°，速度6 m/min，时间10 min;②坡度5°，速度15 m/min，时间 15 min;③坡度 5°，速度 20 m/min，时间15 min;④坡度5°，速度 24 m/min，时间 15 min;⑤坡度5°，速度28 m/min，直至力竭。运动中使用毛刷刺激动物尾部，使其保持在跑道前1/3处，以维持运动强度。运动过程中禁止使用电刺激。

力竭标准为:第五级负荷中，动物未能跟上跑台速度，先后滞留跑道后1/3处达3次以上，刺激驱赶无效。行为特征为:呼吸急深且幅度大，腹卧位，垂头，刺激后无反应。

1.3 实验取材

迅速取出右侧肾脏，在预冷生理盐水中漂洗，除去血液，滤纸拭干，称重置于小烧杯内。量取对应体积的冷生理盐水，充分研碎使组织匀浆化，制备10%匀浆。2 500 rpm离心10 min，取上清，待测肾脏组织SOD活性和MDA含量。同时快速称取100 mg新鲜右侧肾组织，先加入无水乙醇0.5 ml研磨，再加生理盐水4.5 ml充分研磨制成匀浆，置－20℃保存。测定前4℃，3 000 rpm，离心20 min，取上清，待测肾组织中TXB2和6－keto－F1α含量。

1.4 测试指标及方法

TXB2采用放射免疫平衡法测定，6－keto－F1α采用放射免疫非平衡法测定，MDA采用硫代巴比妥酸法测定，SOD采用亚硝酸盐抑制法测定。其中TXB2和6－keto－F1α测定试剂盒由解放军总医院放免研究所提供，MDA和SOD测定试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.5 统计学处理

应用SPSS 15.0软件包对数据进行统计学分析，所有数据均采用均数±标准差(x±SD)表示，组间差异采用单因素方差分析，显著性水平定为P＜0.05。

2 实验结果

2.1 不同时刻大鼠肾脏 TXB2、6－keto－F1α含量和TXB2/6－keto－F1α比值的比较

TXB2含量运动后即刻显著下降，E1、E3和E24组均显著低于C组但与E0组比较均无显著差异。6－keto－F1α运动后即刻有所下降但不显著，恢复期24h达到最低点，显著低于C组但与即刻组比较无显著差异。TXB2/6－keto－F1α比值运动后即刻显著下降，E1、E3和E24组均显著低于C组但与E0组比较均无显著差异，见表1。

2.2 不同时刻大鼠肾脏SOD活性和MDA含量的比较

SOD活性运动后即刻有所升高但不显著，恢复期持续显著升高，至24h达到最高点，其中E1，E3，E24

表1 力竭运动对大鼠肾脏TXB2，6－keto－F1α含量和TXB2/6－keto－F1α比值的影响

组显著高于C组，E3，E24组较 E0组显著升高，E24组亦显著高于E1和E3组。MDA含量运动后即刻显著升高，于运动后3h达到峰值，后显著下降，至恢复期24h仍处于较高水平，其中E3和E24组显著高于C组，E3组较E0和E1组均显著升高，而E24组显著低于E3组，见表2。

表2 力竭运动对大鼠肾脏SOD活性和MDA含量的影响

2.3 力竭运动及恢复期大鼠肾脏TXB2、6－keto－F1α与SOD、MDA的相关性分析

SOD活性、MDA 含量与 TXB2、6 －keto－F1α含量间均呈显著负相关，其中SOD活性与TXB2含量间r = －0.505，P＜0.01，与 6－keto－F1α含量间 r= －0.372，P＜0.05;MDA含量与 TXB2含量间 r=－0.371，P ＜0.05，与6－keto－F1α含量间 r= －0.444，P＜0.01。

3 分析与讨论

3.1 力竭运动及恢复期肾脏TXA2/PGI2代谢平衡变化的生物学效应

前列腺素在肾组织中含量丰富，在肾脏血流调节，肾小管水盐代谢及肾脏发育等方面发挥着重要作用。缺血缺氧状态下肾脏TXA2/PGI2代谢平衡变化已有报道，中毒性急性肾衰早期TXA2和PGI2与肾小球滤过率下降有关，两者在缺血性肾损害中发挥重要作用。急性肾衰模型中缺血再灌注后肾皮质TXA2合成显著增加，PGI2合成受抑制，6－keto－F1α/TXB2比值下降。缺血缺氧后胎鼠肾组织6－keto－F1α显著增高，TXB2虽有增高但幅度较小，导致6－keto－F1α/ TXB2比值显著升高。急性运动时肾血流量明显减少，特别是皮质血流量减少是早期肾小球滤过率下降的重要原因，本研究结果显示大鼠力竭运动后即刻肾组织中TXB2/6－keto－F1α比值显著降低，提示运动导致肾脏TXA2/PGI2代谢平衡下调，使局部血管平滑肌舒张和血小板聚集反应减弱，局部血液循环阻力减少，有利于拮抗急性力竭运动导致的肾脏缺血，代偿性调整肾脏缺血状态，维持基本血液供应，这一机制可能对防止运动诱发急性肾功能衰竭的出现具有重要意义［4］。而恢复期 TXB2/6 －keto－F1α比值显著低于安静水平而与即刻无显著变化，基本维持在运动后即刻水平，且均显著低于安静水平，提示恢复期肾脏TXA2/ PGI2代谢平衡下调，局部血管平滑肌舒张而血小板聚集反应受到抑制，局部循环阻力减少，肾脏血液供应得以恢复，该效应可持续到24h以上，随着恢复期的延续，代偿性调整作用可能依然存在，但程度有所减弱，对于改善运动性肾脏缺血和维持正常肾功能具有积极意义，也与缺血再灌注过程相一致。肾组织TXA2/PGI2代谢平衡变化的机制可能细胞内Ca2+超载有关，大鼠力竭游泳运动后即刻、1h和24h肾脏线粒体游离Ca2+显著高于对照组［5］，Ca2+超载可通过激活细胞质膜上的磷脂酶A2，促进花生四烯酸分解生成TXA2和PGI2。本研究中观察到的现象还可能与缺血引起肾小血管内皮细胞损害有关。PGI2在肾组织缺血、缺氧和再灌注时，常因血管内皮损伤，生成减少。肾缺血后毛细血管内皮细胞肿胀，基底膜剥脱，暴露基底膜下的胶原纤维，再灌流后血小板粘附其上，引起血小板聚集，TXB2释放增多，与以往的研究存在不一致的原因可能与机体由于长时间运动引起水需要量增加，机体为减少水排出而引发的自身调节有关，尚待进一步探讨。

3.2 力竭运动及恢复期肾脏自由基代谢对TXA2/ PGI2代谢平衡的介导作用

以往对自由基的认识停留在其对生物体的损伤和毒副作用，最新研究认为它在细胞自动调节中扮演着一种潜在的氧化－还原信号传导分子的角色［6］。补充二甲基硫脲和SOD显著降低行右肾切除术鼠血浆TXB2水平。健康男性青年受试者进行亚极量前臂握力实验后，补充安慰剂组肱动脉血管舒张高于补充抗氧化剂组［7］。川芎嗪可能通过抑制自由基产生，升高SOD、GSH－PX活性，调节 TXA2/PGI2之间的平衡。VE缺乏引起血浆花生四烯酸代谢调节失衡，但与花生四烯酸代谢酶途径之间无直接影响。糖尿病大鼠模型肾组织氧自由基水平增加与6－keto－F1α/ TXB2比值呈显著正相关，两者在糖尿病早期肾小球血流动力学改变过程中起某种协同作用。提示健康或病理状态下影响血浆抗氧化能力的因素可能在花生四烯酸代谢中发挥作用，本研究发现肾脏SOD活性、MDA含量与 TXB2、6－keto－F1α含量均呈显著负相关，LPO可引起TXA2/PGI2平衡失调，血小板聚集加强，释放5－羟色胺等，并增强凝血活性，此外还可以直接损伤内皮细胞，使内皮细胞产生退行性变化和通透性改变，导致PGI2合成障碍。本研究中不同时刻肾脏SOD活性持续显著升高，而LPO的稳定降解产物，MDA含量处于一较高水平，抗/促氧化平衡维持在较高水平，且抗氧化能力始终处于优势地位，减少脂质过氧化反应和过氧化脂质的生成［8］，下调TXA2/PGI2代谢平衡，导致血管舒张和血小板凝集反应减弱，血流阻力下降，恢复血液供应。由于肾脏TXB2运动后及恢复期均显著低于安静水平，而6－keto－F1α无显著变化，提示力竭运动时机体抗氧化能力对TXA2/ PGI2平衡的调节效应可能主要通过抑制TXA2的合成，而对PGI2合成无影响。

4 小结

4.1 力竭运动及恢复期肾脏TXA2/PGI2代谢平衡均下调，在运动时有利于维持肾脏局部基本的血液供应，可能与运动性肾脏缺血激发局部代偿机制有关，恢复期则促进肾脏再灌注和恢复血供。

4.2 力竭运动及恢复期肾脏抗氧化能力参与介导TXA2/PGI2平衡的调节可能主要与抑制TXA2合成有关。

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Effect of Acute Exhaustive Exercise on TXA2/PGI2Metabolism Balance of Renal Tissue in Rats

YU Yang1，YANG Xian－gang2，WANGZhuo－tao3，ZHOUJun－yi2

(1.Shenyang Institute of Physical Education，Shenyang，110102，China; 2.Hebei Research Institute of Sports Science，Shijiazhuang，050001，China; 3.Oceanography College of Hebei Agricultural University，Qinhuangdao，066003，China)

Objective:To explore the biological effect of TXA2/PGI2metabolism balance and mediate role of free radicals metabolism during acute exhaustive exercise and recovery period.Method:Forty－two SD rats were divided into five groups at random，control group(C，n=8)，immediately after exercise group(E0，n=9)，1h，3h and 24h after exercise groups(E1，n=9;E3，n=8;E24，n=8).Rats in exercise groups was given an process of incremental loading treadmill running to exhaustive.TXB2，6 －keto－F1αand MDA content，SOD activity in renal tissue were determinated.Result:TXB2content and TXB2/6－keto－F1αratio in renal tissue significantly decreased immediately after running，while 6－keto－F1αdecreased without statistically significant difference.During recovery period，TXB2content and TXB2/6－keto－F1αratio were still significantly lower than baseline，whereas had no difference with the levels of immediately after running.There was significant negative correlation between TXB2，6－keto－F1αcontent and SOD activity，MDA contents found.Conclusion:The downregulated of TXA2/PGI2metabolism was beneficial to renal fundamental blood supply during exercise which may be related to local compensatory mechanism，and also beneficial to renal blood reperfusion and blood supply recovery during recovery period.Increased anti－free radical ability down－regulated TXA2/PGI2metabolism balance，and this effects may mainly be related to inhibit TXA2synthesis.

Acute Exhaustive Exercise;Renal Tissue;TXA2/PGI2Metabolism Balance;Free Radical Metabolism

G804.7

A

1007－323X(2011)05－0080－04

2011－06－20

于洋(1961－)，女，教授

研究方向:运动疲劳与营养恢复