不同强度耐力运动训练对大鼠心肌氧化应激水平的影响

张向乐

(河南科技学院，河南新乡 453000)

不同强度耐力运动训练对大鼠心肌氧化应激水平的影响

张向乐

(河南科技学院，河南新乡 453000)

目的:观察不同强度耐力训练对雄性大鼠的心肌氧化应激水平影响，探讨增强心肌抗氧化能力的适宜训练方式。方法:选用6周龄健康雄性大鼠40只，建立大鼠耐力跑台模型。将选取的大鼠随机分为四组:安静对照组(C组，10只);低强度组(L组，10只);中等强度组(M组，10只);高强度组(H组，10只)。四组进行为期6周的跑台实验后，用生化方法分别检测各组大鼠的氧化应激相关指标包括:心肌组织的超氧化物歧化酶(SOD)活力、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活力以及丙二醛(MDA)的含量。结果:四组不同强度耐力运动训练6周后，结果发现，与安静对照组相比，心肌组织的SOD活力在中强度组显著上升，而在高强度组显著下降(P＜0.01);GSH－Px活力在低强度组和中等强度组显著上升，而在高强度组显著下降(P＜0.05或P＜0.01);与安静对照组相比，高强度组的心肌组织MDA水平显著增高(P＜0.01)。结论:低中强度的耐力训练能有效提高心肌的抗氧化能力，尤其是中等强度的耐力训练。

耐力运动;氧化应激;心肌组织;SD大鼠

近年来，不同运动训练方式对机体自由基代谢的影响成为人们关注的热点。在生理情况下，自由基在机体正常氧化代谢中即可产生，机体自身存在着一套抗氧化防御系统以调节氧化－抗氧化的平衡［1］。在病理条件或外界理化因素刺激下，自由基生成增多，可引起细胞内源性或外源性的ROS升高［2］。抗氧化防御机制与自由基水平之间失衡，产生过多的氧化应激，将导致细胞病理损伤甚至凋亡［3］。有研究报道，运动可引起机体组织出现自由基，体内的氧化－抗氧化系统可适应性升高抗氧化酶活力以拮抗自由基的损伤，而过强的运动训练可能造成抗氧化系统失代偿，导致过量的氧化应激反应［4］。所以选择科学合理的运动训练方式，可有效提高生理或病理状态下机体的抗氧化能力，保护组织或细胞免受氧化应激的损伤。因此，本研究通过观察不同强度耐力运动训练时的雄性大鼠心肌氧化应激水平，探讨增强心肌抗氧化能力的适宜训练方式。

1 对象与方法

1.1 实验动物

SPF级6周龄雄性Sprague－Dawley(SD)大鼠40只，体重180.32±3.99g(来自于河南省实验动物中心)，将大鼠称重编号后随机分为4组，每组10只，自由饮水，常规饲养。

1.2 实验分组及训练方式

对SD大鼠进行检疫并适应性训练一周后，按照分组建立大鼠耐力跑台训练模型。参照Bedford报道的SD大鼠最大摄氧量标准进行分组［5］:安静对照组(C组，10只):不运动常规饲养;低强度组(L组，10只):速度8.0米/分钟，相当于最大耗氧量50±3.79 (%);中等强度组(M组，10只):坡度5°，速度15.0米/分钟，相当于最大耗氧量63.0±4.56(%);高强度组(H组，10只):坡度10°，速度26.0米/分钟，相当于最大耗氧量90.83±3.85(%)。3个不同强度耐力组分别进行相应的跑台训练，每周运动6次，每次1小时，周日休息。安静对照组不运动常规饲养，整个实验持续6周。

1.3 心肌组织取材

4组的SD大鼠于末次训练后24h，称重，麻醉并脱臼处死。采用戊巴比妥进行腹腔麻醉，迅速取出心脏，剔除表面的脂肪和血管，擦干血迹后称重。切取左右心尖部心室前壁肌适量组织，用冻存管分装，存放于－80°C冰箱或液氮中。

1.4 氧化应激相关指标测定

取适量心肌组织，组织加裂解液研磨制成匀浆用于超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活力以及丙二醛(MDA)含量的检测，心肌组织蛋白含量检测采用BCA法。SOD活性检测采用WST－1法，GSH－Px活力检测使用比色法，MDA含量的检测使用TBA法，以上操作均按照南京建成试剂盒进行，每个实验重复3次。

1.5 统计分析

应用SPSS13.0统计软件，实验数据用±s表示，两样本均数比较采用t检验，组间比较采用单因素方差分析，取检验水准为α=0.05。

2 结果

2.1 不同强度耐力训练对大鼠心肌SOD活力的影响

经过6周不同强度耐力运动后，与安静对照组相比，中等强度组的大鼠心肌SOD活力显著升高，差异有统计学意义(P＜0.01)，而高强度组的SOD活力显著降低，差异有统计学意义(P＜0.01);低强度组SOD活力与安静对照组相比，差异无统计学意义(P＞0.05)，见图1。

图1 不同强度耐力运动训练对大鼠心肌SOD活力的影响注:与对照组比较，P＜0.01

2.2 不同强度耐力训练对大鼠心肌GSH－Px活力的影响

经过6周不同强度耐力运动后，与安静对照组相比，低强度及中等强度组的大鼠心肌GSH－Px活力显著升高，差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01)，而高强度组的GSH－Px活力显著降低，差异有统计学意义(P＜0.01)，见图2。

图2 不同强度耐力运动训练对大鼠心肌GSH－PX活力的影响

2.3 不同强度耐力训练对大鼠心肌MDA水平的影响

经过6周不同强度耐力运动后，与安静对照组相比，高强度组的大鼠心肌MDA含量显著增高，差异有统计学意义(P＜0.01)。低强度及中强度心肌MDA含量与安静对照组相比，差异无统计学意义(P＞0.05)，见图3。

3 讨论

近年来，自由基与氧化应激是机体损害作用机制的研究热点之一［6－7］。大量研究表明［8］，运动锻炼可引起机体生成自由基，并代偿性地激活抗氧化信号通路以保护细胞免受自由基的损害。过多的氧化应激可消耗体内的抗氧化物质和自由基清除酶类，最终导致组织出现细胞凋亡及病理损伤［9］。有学者研究了各种运动训练对骨骼肌、心肌组织的自由基/氧化应激的影响，以探讨科学合理的运动方式。陈军［10］研究了不同强度的运动训练对大鼠骨骼肌自由基代谢的影响，结果显示，3种不同强度的运动训练均能提高大鼠安静状态下骨骼肌中抗氧化酶的活性，降低大鼠骨骼肌中MDA含量，且以中大强度运动训练方式为最优。张雪［11］等通过自制跑台观察耐力训练对雌性SD大鼠腓肠肌SOD及MDA水平影响，结果发现，中等强度耐力训练后，机体氧化－抗氧化系统达到平衡，说明中等强度运动本身可能发挥了抗氧化的作用。宋晨［12］等观察运动后的大鼠心肌金属硫蛋白含量，发现长期中等强度运动可使金属硫蛋白适应性增加，提示中等强度运动提高了心肌的抗氧化能力。鉴于不同强度运动训练对不同组织产生的氧化应激水平各异，且目前国内关于运动对心肌氧化应激水平的影响尚缺乏充分的证据，本研究探讨了不同强度耐力运动训练对SD大鼠心肌组织的氧化水平影响，为提高心肌抗氧化能力选择适宜运动方式提供理论参考。

图3 不同强度耐力运动训练对大鼠心肌MDA含量的影响注:与对照组比较，P＜0.01

SOD及GSH－Px是机体内拮抗氧化应激损伤的重要的抗氧化酶，其活性的高低可间接地反映机体清除氧自由基的能力。SOD可催化超氧阴离子变成双氧水，随后被双氧水分解，以保护机体免受超氧阴离子的影响;GSH－Px可保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害［13］。MDA是脂质过氧化物的代表产物之一，是衡量机体自由基代谢的敏感指标，其含量能间接地反映出机体受自由基攻击的严重程度［14］。本研究观察了不同强度耐力运动对心肌氧化应激水平的影响，结果发现，中等强度耐力训练组的心肌SOD活力增加，而高强度训练组的SOD活力降低。低强度及中等强度耐力训练组的GSH－Px活力升高，而高强度训练组GSH－Px活力降低。提示低中强度的耐力运动能显著提高大鼠心肌的抗氧化酶活力，增强其抗氧化的能力，而高强度运动引起心肌组织出现过多的氧自由基，抗氧化物大量消耗以及机体的失代偿，导致抗氧化酶的合成减少。同时，高强度耐力训练后，与安静对照组相比，结果表明，大鼠心肌的脂质过氧产物MDA水平明显增高，提示心肌出现了过多的氧化应激，造成了心肌组织的氧化损伤。

4 结论

过高强度的耐力训练能引起心肌产生过多的自由基，过氧化产物生成增多，出现过量的氧化应激。低中强度的耐力运动能够有效提高心肌的抗氧化能力，尤其是中等强度的耐力训练。选择适宜的运动方式，能提高心肌的抗氧化能力，对心肌细胞起到保护作用。抗氧化酶在低中强度耐力运动训练中保护心肌细胞的确切机制，其是否启动了相关的抗氧化信号通路，尚需进一步探讨。

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Effects of different types of endurance training on oxidative stress of myocardial tissue in Sprague－Dawley rats

ZHANG Xiang－le
(Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453000，Henan，China)

Objective:To analyze the effects of different types of endurance training on oxidative stress of myocardial tissue in Sprague－Dawley rats，and thereby provide rational movement scheme to improve the myocardial antioxidant capacity.Methods:A total of 40 male SD rats(6 weeks)were enrolled in the study.The study consisted of control group(n=10)，low intensity exercise group(n=10)，moderate intensity exercise group(n=10)and highly intensity exercise group(n=10).The endurance exercise training groups exercised for 6 weeks and the control group maintained their daily eating habits.Suzperoxide dismutase (SOD)activity，glutathione peroxidase(GSH－Px)activity and malondialdehyde(MDA) content were measured after the 6 weeks experiment.Results:After 6 weeks endurance exercise training intervention，compared with control group，the SOD activity were higher in moderate intensity exercise group(P＜0.01)，and lighter in highly intensity exercise group(P＜0.01)，the GSH－Px activity were higher in low and moderate intensity exercise group(P＜0.05 or P＜0.01)，and lighter in highly intensity exercise group(P＜0.01).Moreover，the levels of MDA significantly enhanced in highly intensity exercise group(P＜0.01).Conclusion: The low and moderate intensity exercise groups were effective in improving the myocardial antioxidant capacity of rats，particularly in moderate intensity exercise group.

endurance exercise training;oxidative stress;myocardial tissue;SD rats

G804.2

A

1009－9840(2015)03－0087－03

2014－11－10

河南省基础与前沿技术研究计划项目(编号:142300410242)。

张向乐( 1976 － ) ，男，河南偃师人，硕士，讲师，研究方向运动与健康，体育教学。