耐力训练对大鼠肝脏,股四头肌谷胱甘肽抗氧化系统酶活性的影响

耐力训练对大鼠肝脏,股四头肌谷胱甘肽抗氧化系统酶活性的影响 耐力训练对大鼠肝脏,股四头肌谷胱甘肽抗 氧化系统酶活性的影响 中国应用生理学杂志1999;15(1 耐力训练对大鼠肝脏,股四头肌 谷胱甘肽抗氧化系统酶活性的影响 ……31000 许 ~,,…育系(浙江省体科所,杭_州华东师范大学体育系 ] f 55 摘要目的和:本文通过拴刹太鼠肝脏,股四头肌中GSH—Px,各胱甘肤转硫酶(GST),各胱甘肤还原酶(GR)活 性噩脂质过氧4~(LVO)产物丙=-~(MDA)的舍量变化,观察耐力训练对太鼠机体产生内源性自由基噩各胱甘肽抗 氧化系统酶活性的影响.结果:sD雄性太鼠经1l周跑台训练后,安静状态时肝脏中MDA舍量下降,GSH-Px,GSH 活性下降,股四头肌中GSH—Px,GST活性升高;90min定量负荷运动使太鼠肝脏中MDA舍量升高,GSH-Px,GST, GR活性均下降,但训练纽GSH-Vx,GST活性恢复较快.结论:太鼠经 耐力训练后提高了谷胱甘肽挠氧化系统酶的 抗氧化功能,现了良好的运动适应性,且恢复较快.值得注意的是训 练蛆太鼠GR活性在运动后恢复期存在下 降趋势.其机理有待进一步研究. 关键词 — GS— T上&m点 随着国内外运动医学界对自由基的研究不断深 人,运动疲劳的自由基学说也得到了进一步证实,学 术界普遍认为,衰竭性运动使机体产生大量的自由 基,继而引发脂质过氧化(LPO)反应,破坏组织,器 官的结构和功能,造成机体的代谢紊乱,进而促进运 动疲劳的发生. 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH.Px),谷胱甘肽转硫 酶(GST),谷胱甘肽还原酶(GR)是谷胱甘肽抗氧化 系统中主要的酶,在机体清除自由基的过程中起着 十分重要的作用.曾有报道体外实验证明GSH-Px 在防止自由基损伤中的作用比超氧化物岐化酶和过 氧化氢酶大…1,尤其过氧化氢酶只局限于脂质小体 内. 本文旨在通过检测大鼠肝脏,股四头肌中 GSH-Px,GST,GR的活性及脂质过氧化产物丙i--醛 (MDA)含量的变化,观察耐力训练能否提高大鼠抗 氧化损伤的能力,从而探索体育锻炼的积极意义及 作用机理. 1材料与方法 1.1动物 2个月龄SD雄性大鼠37只,饲料均由上海西 普尔必凯实验动物有限公司提供. 1.2试剂 本实验中所用试剂均为分析纯,其中CDNB, GSH,GSSG由东京化成进口,NADPH,GR,11,P由 美国SIGMA公司进口,考马氏亮蓝G250由FLU— KA进口分装. 1.3动物实验 l_3.1训练方法经跑台预跑试验选择具有正常 跑台运动能力的大鼠,随机分为训练组(19)和对照 组(培),训练组大鼠在P2022型改装的动物跑台上 运动,第一周进行30min/d,速度23m/min,坡度 5%,5d/周的训练,以后每周延长跑时10min至60 min/d,速度增至25m/min,共训练l1周,实验时随 机分为安静组(Rest),运动后即刻组(Exercised),运 动后8h组(Recovered).对照组在同等条件下饲 养,不进行任何体力活动,随机分为相应三组. l_3.2定量负荷运动实验大鼠在末次训练后60 h进行实验.定量运动的负荷为:运动持续时间90 rain,速度30m/rain,坡度10%的跑台运动. 1.3.3蛆织匀浆的制备将大鼠断头处死,取肝 脏,股四头肌用生理盐水洗净,称量,按l:9(w/v) 加人TRIS-HCL(pH=7.4)缓冲液,用组织捣碎机 匀浆,采用高速冷冻离心机以600g离心10rain, 取上清液待测,以上操作均在冰浴中进行. 1.4检测指标 1.4.1GSH-Px.GR活性的测定L2按Beutler的 分光光度计法测定,活性单位以IU/mgpro表示. l_4.2GST活性的测定L3J按Habig等人的分光 光度计法测定,在25?下每分钟形成l微克分子 1.硫.2,4一二硝基苯谷胱甘肽作为该酶的1个活性 单位. 1.4.3MDA含量测定L按向荣等人的LPO的 改良法测定,浓度以pxr~l/mgpro表示. *19971o-27收穑1998—03—26修回 1.4.4蛋白定量[按Bradford的考马亮蓝法测 定. 1.5数据处理 本实验结果采用小样本t检验作显着性比较, 数据均以?S形式表示. 2结果 2.1GStI-PX活性的变化 耐力训练后安静状态时大鼠肝脏中GSH.PX 活性较对照组低,定量负荷运动后则较对照组高,90 min定量负荷运动使大鼠肝脏,股四头肌中GSH- ChinJA9dPhvsiol1999;15(1 PX活性下降(表1). 2.2GST活性的变化 耐力训练使大鼠安静状态时大鼠肝脏中GST 活性降低,股四头肌中GST活性升高.90min定量 负荷运动后大鼠肝脏,股四头肌中GST活性都下 降,但训练组则较对照组高,且恢复较快(表2). 2.3GR活性的变化 耐力训练对安静状态大鼠肝脏,股四头肌中 GR的活性无影响.90min定量负荷运动后大鼠肝 脏,股四头肌中GR的活性都降低,训练组下降较 少,但恢复较慢(表3). Tab?100fGSH-Pxactivityinratsbverandqttadriceps([U/rngpro)(n6exceptt rainedrest=7) P<0.05”P<0.001o0mDardwithmntrol;P<0.05P<0.001compar edwithrest; P<0.05P<0.001o0mDaredwithexercised Tab?2Changes0fGSTactivityinratliverandquadricep~(tmaol/min.rngpro)(n=6删ttrained?7) P<0.05”P<0.001omaparedwithc~ntrol;P<0.05P<0.001comr,a~withrest; P<0.05P<0.001Twithsed Tab.3Chang~ofGRactivityinratliverandqttadriceps(IU/rngpro)(=6excepttrained7) P<0.05一P<0.001o.mp日redwithc~ntro/; P<005?P<0001衄nparedwith味盯dsed 2.4MDA含量的变化 P<0.05P<0.001comparedwithrest 耐力训练使大鼠肝脏中MDA含量降低,而股 四头肌中MDA含量没有影响.90min定量负荷运 动后大鼠肝脏中MDA含量升高,但训练组恢复较 快对照组股四头肌中MDA含量也升高(表4). ? Tab.4ChangesofMDAcontentinratfiverandquadriceps(umol/ro~pro)(n=6excepttrainedlr~stn=7) ‘P<0 P<0 3讨论 05P<0.001ccrnparedwitho~ntml;P<005P<0001atonedwithlr~st ~ 05P<0001?m?tedwithexercised 谷胱甘肽抗氧化系统酶是体内清除自由基的重 要酶,GSH-Px,GST都是以GSH为底物,清除机体 的过氧化氢和有机氢过氧化物,通常生理条件下 GSH-Px的作用比GST大,但当GSH-Px活性下降 时,GST显示较为重要的补偿作用,尤其如肝微粒 体等不存在GSH-Px的组织,GST的抗氧化作用就 十分重要. Ji等(1988)_6报道大鼠耐力训练后肝脏匀浆, 线粒体中GSH.Px活性下降,而骨骼肌线粒体中 GSH-Px活性升高2倍.本实验结果与上述报道基 本一致.训练导致安静状态时大鼠肝脏中GSH_ Px,GST活性下降,可能是由于安静状态时训练组 大鼠肝脏中LPO反应程度较低,且GSH浓度较 高_7】,GSH—Px,GST活性维持较低水平即可以保持 机体的正常需要. 本实验还发现定量负荷运动后即刻训练组和对 照组大鼠肝脏,股四头肌中GSH-Px,GST活性均下 降.运动影响酶活性的因素很多,如自由基损伤酶 蛋白,磷脂酶A2能提高GSH.Px活性.有关一次 性运动对GSH-Px,GST活性影响的报道结果不一, 这可能与实验条件,物种及测定方法有关,其原因还 有待进一步研究. GR在NADPH存在的条件下催化GSSG还原 成GSH,当GSSG浓度大量升高时,GR的作用就很 重要,可以直接还原GSSG成GSH,供组织对GSH 的急需.本实验发现经耐力训练大鼠在定量负荷运 动后GR活性较对照组高.可能与GSH的含量较 高,生成MDA较少有关.而定量负荷运动后导致 GR活性下降的原因除了自由基对酶蛋白损伤以 外,还有一个可能的原因是运动导致GR和FAD的 亲和力下降,Brady等(1979)_8报道大鼠游泳和马 长距离跑后红细胞中的GR的活性系数(即总GR 活性/?舌性型GR的活性)升高,认为活性型GR活 性相对下降主要是因为GR和FAD的亲和力下降, GR只有和FAD结合后才具有活性.有研究认为 运动时对核黄素的需求量增加l8J,造成核黄素相对 缺乏,而核黄素是合成FAD所必需的,FAD合成减 少,影响GR向活性型转化.另外长时间运动时糖 原,血糖的耗竭往往引起磷酸戊糖通路产生 NADPH下降或停止,NADPH生成减少也可引起 GR活性下降. 值得注意的是运动后8小时恢复期训练组大鼠 肝脏中GR括性继续下降,而对照组大鼠肝脏,股四 头肌中GR活性均有上升的趋势,且高于此时训练 组GR的活性.其可能的原因是训练组大鼠相对缺 乏核黄素,因为训练增加了对核黄素的需求量,而本 实验中训练组大鼠的饲料中没有额外补充核黄素. Ohno等(1988)【J报道训练使人红细胞中总的GR 活性升高,而活性型的GR活性下降.本实验中测 定的为活性型GR,所以可能与FAD的合成有关. 由上述分析可见,耐力训练提高了谷胱甘肽肮 氧化系统酶的抗氧化能力,这与机体内自由基产生 的LFO水平相一致,本实验中用MDA来问接反映 机体内自由基生成与清除的关系.实验结果表明, 耐力训练使大鼠在安静状态,运动后即刻和运动后 8小时肝脏中MDA浓度分别下降56%,54%, 59%,股四头肌中MDA浓度运动后即刻也较对照 组下降了38%.此结果与Alessio等(1988)_l报道 大鼠经耐力训练后肝脏,骨骼肌中氧自由基浓度下 降基本一致.训练导致MDA浓度下降的原因可能 是增强了线粒体,微粒体等组织的氧化能力,减少自 由基的生成,或者增强了机体内抗氧化系统的能力, 如耐力训练提高大鼠组织中GSH浓度一,定量负荷 运动后经训练的大鼠GSH-Px,GST,GR活性较高, 即是其反映的一个_瞑I面,由此我们也看到了体育锻 炼积极意义的一面. 4参考文献 1.RaesM,MichielsC.FreeRad.B耐Meal,l987,3:3 2.BeuderE.RedCellmetahdlism.2ridGIzllleandStratkon NewYork1975,112—1l7 3.段有金,王维哲,李芳生.食用低硒地区粮食对豚鼠体内 谷胱甘肽转硫酶和脂质过氧化物的影响.生物化学与生 物物理进展,1989.16(4):290 4.向荣.王鼎年.过氧化脂质硫代巴比妥酸分光光度法 的改进,生物化学与生物物理进展,1976.17(3):241 5.BradtordMM,Arapidandsensitivemethodforthequantita. tionofmicrogramquantifiesofproteinJBfi~hem,1976,72: 248 ChinJAp—Physio[1999;15(1 6.JiLL,StralmanFW,LardyHA.Antioxidanter~ymesys— ternsratliverandskdetalmusc[eArchBiochimBioph2a, 1988,263:l50 7郭海英,许豪文.耐力训练对大鼠肝脏,股四头肌中谷胱 甘肽含量的影响.浙江体育科学,1996,8(5):46 8BradyPS,BradyLJ,LniryDE.SeL~tml,vitaramEand theresp?swimmingsintheratJNutr/,1997, 109:ll03 9.OhnoH,SatoY,yar~shimK,etat.Physjtrainingand f血1gerythe~eactivity0ffreeradical蛐v朗gyITl曙 insendentarym~--iEruJAp#,1988,57:173 l0.AIessioHA,GoldfarbAH.LipidPmoxidafioaand9cav— enger蜘tI他during~xerdse:edaptive托印叽set0training.1 At”NPh3~iol,19~o8,64(4):1333 EFFECToFENDURANCETRAININGoNGLUTATHIoNE ANTIoXIDANTENZYMESYSTEMSINRATLIVER ANDQUADRICEPS GuoHaiyi~g,1XuHaowen (Zheiia~Insti~teofSponsScienceResearch,HghoI310004EastChinaNorm alUniversity) ABr AiataadMe~cds:Toobservetheefkt0fendurancetrainingonactivitydglumt hioneanfioxidantenzymesystemthereactive oxygenintermedia3bye)【a|rIil血 lgGSH-Px.GST,GRactivitymadMDAcontent.Results:GSH-Px,GSTa~ivityandMI)Acolltent decreasedinratliver,GSH-Px,GSTa~ivityincreasedinratqundriceps,butriochangesofGRactivityatrestAt’ter90minutes treadmllld 血.MDAcontentincreasedinratliverandI:bladrice~,GSH-Px,GST,GRactivitydecreased.1?decreasedintmind ratandGSH-Pxrecoveredmorerapldlyintrainedrat.Coaelmion:Thetrainedratwasbetteradaptable?~erciseItisunclearwhy GRa~ivitydecreasedat8hDursdtere*ese. endtLraneetralnmg (上接第42页) 球细胞膜上存在电压依赖式Caz通道L型Cd通道阻断剂硝苯毗啶 对CSN自发的基础放电和刺激诱导的放电频率 均无显着影响,提示细胞内渡Cd浓度的变化可能还经由其它途径. 实验研究发现Na一H交换器(excronger)抑制荆 ethytisopropyhmiloride(E1PA),抑制酸刺激所致的家兔球细胞多巴胺释 放增加;在培养基中加人硅巴因或除去钾使球细胞产生时间和荆量 依赖性的多巴胺释放增加.Cd通道阻断荆尼索地平不 影响这一释放反应.然而.当介质中缺乏钙时这一反应则完全消失.提 示pH降低时球细胞内H浓度升高.可能激活Na耦 联的H驱出机制,细胞内渡Na’浓度升高触发Na一Caz交换,使细胞 内c升高促使球细胞释放递质.EIPA不能完全 阻断球细胞释放多巴胺,说明其它机制参与球细胞的多巴胺释放过程 本实验在细胞外液无c的情况下CNN的电活动没有完全被阻断,至少说明一种上途径介导细胞内渡Cd升高.除 细胞外液c内流外,可能还有细胞内ca2’的参与.细胞内渡Caz的浓度升高与经典的第二信使系统之问的关系需要进一 步的研究.结合已往的文献,提示不同的条件刺激作用于cB时,可能通过不同的机制启动化学感受性传递过程. (*国家自然科学基垒资助项目,No39270279;1998.03415收稿1998.09.14修回)