急性力竭运动对中枢神经系统细胞凋亡的影响

急性力竭运动对中枢神经系统细胞凋亡的影响 急性力竭动动中神动系动动胞凋亡的影运枢响 急性力竭动动中神动系动动胞凋亡的影运枢响 　　摘要,动了探动动动中神动系动动胞功能的影～动运枢响SD大鼠急性力竭动后中神动系动动胞凋亡的量动行了动动～动果动动急性力竭动后运枢数运 中神动系动动胞凋亡量动著增加～力竭动强度增加凋亡动胞量增枢数运数 加～且均动神动动动胞。明急性力竭动可能动中神动系动动胞功能有胶运枢 不良影。 响 　　动动动,力竭动～中神动系动～动胞凋亡～神动动动胞 运枢胶 　　中动分动,号G804文动动动,献A文章动,号1004-4590(2007)02- 0062-04, 　　 　　在动科动域中～动胞凋亡及其动机动相动器官、系动功能的可运学体运 能影倍受动注。已动动动～动烈的、动动动的大强度动～特动是力竭性动响运运 会骼并与运动致骨肌、心肌动胞的凋亡～其动后的动胞动动有密切的动系,1-3,～也动动动中或动后的淋巴动胞、胸腺动胞的凋亡机免疫运运与体 功能动失和动动呼吸系动感染高动病率有动,运4,。动引起人动胞凋亡运体 的功能意动是机部分除动动动胞的正常生理动程～是动动自我保动机能体清 的反映,1,～而大量的动胞凋亡动造成动动器官、系动功能的下降～会 有可能是动性疲动的机制之一,运5,。同动～动于动胞凋亡神动系动功与能动系的基动动床究表明～动胞凋亡不动神动系动的生动、动育有动～与研与 而且动、动动等动的高动功能以及动的老化密切相动 ,与学6,。由于中枢神动系动;CNS,是控制、动动人意动的重要系动～在人动动程体随运体运 中起主动作用～因而揭示不同强度、不同动动的动动运与CNS动胞凋亡之动的在动系～分析其可能的功能影～动拓展动动胞凋亡、动动内响运与运与 CNS功能方面的究容具有重要的作用。本文就急性力竭动后两研内运 CNS的动胞凋亡及其相动基因表动行动动～以揭示急性力竭动动达运CNS功能影。 响 　　 　　1材料方法 与 　　 　　1.1动物动模型运动 　　雄性SD大鼠24只～重动体395-432g～由动州大动动动物中心提供学。动物动动动喂3天后～在动物台;杭州段氏跑PT98型白鼠台,上动行跑2天的适动性动;速动运跑10m /min～00～每天1次～动动控制在10min 内运将随,。适动性动动束后～大鼠机分成动照动;CQ动,、中等强度力竭动动;运CME动,和大强度力竭动动;运CHE动,～每动8只。次日动行力竭动～力竭动动始的速度动运运10m/min～逐动提高速度在并5min内到动定的速度;中等强度、大强度力竭动的速度分动动达运 20m/min、36m/min,～保持速度直至力竭～动动力竭动动动。力竭动并运 准动大鼠用毛刷动无效～在台尾端停留赶跑2s仍不愿～且失去快速跑 翻正反射,7,。 　　 　　1.2取材与CNS动察部位的动动动 　　力竭动后运24h取材～腹腔注射4%水合动动麻醉～左心室灌注固定。动取材根据包新民等,8,和王平宇等,9,的方法～以动动前动囟界～动大动前动合平面向后动隔3mm取大动3动～小动1动。脊髓取动膨横断大、腰膨大中动3mm动动动各1动～共6动动动～常动石蜡包埋。Leica切片机动动切片、切片厚度5μm。依据相动文,献9-11,动动12个CNS的动察部位。分动是,尾壳核;CPU,、动白球;GP,、动皮动;区Par,、皮动动动;运区Mar,、动核;NR,、黑动;SN,、小动核;CN,、小动皮动;CC,～以及脊髓本感动动体入部位;a区运,和脊髓动动出部位;b区,,包括动膨大a区和b区;ICa、ICb,、腰膨大a区和b区;ILa、ILb,,。 　　 　　1.3常动HE染色动 　　 　　1.4 TUNEL法动胞凋亡动动及动胞凋亡百分率动算动 　　原位动胞凋亡动动动动盒～动自德国Roche公司～操作动格按动动盒动明动提供的方法动行。采用OLYMPUS动微动～动动、脊髓动定部位定位～在 3高倍动个野;×400,下动数TUNEL动动性动胞阳数黄核;核中有棕色动粒～形动呈碎点状数并～不动动,和动性动胞核～动算动胞凋亡百分率,=阳数性动胞核/;性动胞阳数数核，动性动胞核,×100%,。 　　 　　1.5免疫动化染色动 　　第一抗体;HSP70、Bcl-2、nNOS、iNOS,动自武动博士德生物工程有限公司～免疫动化S-P动动盒动自福州动新生物技动动动公司～动格按动动盒动明动操作方法动行。采用捷达501病理动像分析系动～动量性动胞阳数密度Nv(个/mm³)。 　　 　　1.6动动动理学动 　　动动动果以百分率或平均动?动准差;[AKx-]?s,表示～比动采用t动动～以P,0.05作动差异动著性动准。动动动算由SPSS 10.0动动动件完成。动 　　 　　2动果 　　 　　2.1力竭动到力竭的动动运达动 　　大鼠在完成不同强度力竭动动～到力竭的动动动分动是～中等运达运 强度力竭动动;运CME动,41.67?8.87min～大强度力竭动动;运CHE动,25.33?1.51min～大强度力竭动的动动明动动运异短～差动著;P,0.01,～动动1。 　　 　　动1　力竭动到力竭的动动 运达 　　 　　2.2CNS动胞凋亡的形动特征;HE染色,动 　　HE染色～高倍光学动微动动察～ CNS各部位凋亡动胞具有共同的形动特学碱征,染色动凝集～嗜性增强～染成动动核膜的深动色动动～染色动向一动或周动集中～或动胞核固动碎裂成动数个形动粒～核膜消失。凋亡动胞的动型动神动动动胞～胶未动神动元凋亡。CNS各部位的凋亡动胞量有数一定的差异与数～动相比脊髓的凋亡动胞量动少。 　　 　　2.3急性力竭动动运CNS动胞凋亡的影响动 　　 CNS各部位动胞凋亡的TUNEL动动动示～急性力竭动后运CNS各部位动胞凋亡的百分率动照动相与比明动增加～动果动表1。 　　 　　表1　急性力竭动动运CNS各部位动胞凋亡的影;响百分率,动 　　 　　;CPU-尾壳核;GP-动白球;Par-动皮动区;Mar-皮动动动运区;NR-动核;SN-黑动;CN-小动核;CC-小动皮动;ICa-动膨大本感动部位体;ICb-动膨大运动动出部位;ILa-本感动部位体;ILb-腰膨大动动运出部位,动[HT5”SS] 　　表1动果动示～力竭动强度的增大随运CNS各部位的动胞凋亡百分率也明动增高。力竭动动运CNS不同皮动和核动动胞凋亡百分率的影不响同～动动动有动的中;与运枢如～CPU、GP、NR、SN,动胞凋亡百分率增加更明动。动 　　 　　2.4急性力竭动动运CNS动胞凋亡相动基因表的影达响动 　　免疫动化动动动示～力竭动动运CNS动胞凋亡相动基因表均有一定的影达响～动果动表2至表5。 　　 　　表2　急性力竭动动运CNS动胞HSP70表的影达响(Nv,个/mm³), 　　 　　;**,与CQ动比动～P,0.01;#,与CME动比动,P,0.05,(“部位”符号表述同表1注,动动 　　 　　表2-表5的动示～力竭动后运CNS动胞HSP70、iNOS表动著增达加～且强度增加而增加。随Bcl,2急性力竭动后运稍有下降～但动化不明动。nNOS的表水平动高～达运达尤其在小动～力竭动后的表动化不明动。 　　 　　表3急性力竭动动运CNS动胞Bcl-2表的影达响(Nv,个/mm³), 　　 　　;**,与CQ动比动～P,0.01;##,与CME动比动,P,0.01,(“部位”符号表述同表1注,动动 　　 　　表4急性力竭动动运CNS动胞nNOS表的影达响(Nv,个/mm³), 　　 　　;**,与CQ动比动～P,0.01,(“部位”符号表述同表1注,动动 　　 　　表5　急性力竭动动运CNS动胞iNOS表的影达响(Nv,个/mm³), 　　 　　;**,与CQ动比动～P,0.01;#,与CME动比动,P,0.05;##,与CME动比动,P,0.01,(“部位”符号表述同表1注,动 　　 　　3动动 　　 　　3.1力竭动后中神动动动胞的凋亡运枢胶动 　　神动动动胞的量动是神动胶数数元量的10-50倍。一般动动～神动动动胶胞在动和脊髓成了动内构网触体支架～覆盖在神动元突、神动元胞和突起周动～动神动元起支持作用。随学研与着神动生物究技动的动展完善～动神动动动胞的功能动动也有了动大动展。胶它“的动多新功能正在被揭示～神动动动胞神动胶与与来元的动动合作正愈愈受到重动,12,”。神动动动胶胞动神动元的功能活动和代动活动都有重要影～动动持神动响元良好的活动动境、保动神动元正常功能的动动起重要作用,6,。本究动动～力竭动研运 后CNS动胞凋亡量增加～数从胶运体形动上分析均动神动动动胞。动作动机的一动生理刺激～可能其与体两响他的刺激一动动机有正反方面影～也就是良性动激反动与劣性动激反动。就CNS而言～良性动激反动动动胞生存与会形动动育具有重要的效动～能激动其功能的提高～而劣性动激反动动致CNS动胞凋亡引起功能失动与障碍 ,6,。本究的动果动明～不适研从 当运胶将的动可动致动动胞的大量凋亡。可能动神动元的功能动生一些不良影。响动 　　 　　3.2CNS各部位作用及其力竭动后的动胞凋亡运动 　　CNS动动的控制和动动躯体运非常动动～动动公动的是,脊髓、动干和大动皮动动控制～小动基运与运将底动动动动。本文大动皮动、脊髓的动入和动出部位定动动控制中部位～其确运枢运枢运他部位动动动动中部位。由于动干的动控制中在大鼠动定位～因而本文枢很确未动其功能动行定。大鼠CNS的动控制和动动中功能具有运枢与哺乳动物的普遍性～人动CNS的功能具有近似性,6,12,。究动动～无动是动照动～动是急性力竭动动研运CNS各部位动胞凋亡的百分率均有动大差异。动照动;CQ动,在动动动中部位运枢的动胞凋亡百分率动高～中等强度力竭动动;运CME动,动控制中部运枢位动胞凋亡百分率有所增加～但仍以动动动中部位的动胞凋亡动主～运枢 大强度力竭动动;运CHE动,动胞凋亡主要动生在动动动中部位。由运枢此可动～力竭动后运CNS各部位动胞凋亡百分率有明动的部位差异～动些差异与运研力竭动强度和持动动动等有动～其机制有待动一步究。动 　　 　　3.3急性力竭动后运CNS动胞凋亡相动基因的表达动 　　HSP70的动激保动和分子伴动功能～引起了动科究运学研运者动动后HSP70表意动究的动达研运趣。中等强度和大强度急性力竭动后CNS各部位HSP70的表动著增加。动达研运骼多究动动动后骨肌、心肌动胞等的HSP70表动机动胞具有达体防御保动作用～其机制可能是增强了动胞的抗氧参与叠装化防御能力～也可能是直接了动胞新合成蛋白的折和配,13,～动胞HSPs的表动动胞凋亡具有达抑制作用 ,14,。Lowenstein等究研指出～HSP70基因在正常鼠动动动中极低表达异达～只有在一定程度动动刺激下～出动常蛋白动才动动其表,15,。那动动后运CNS各部位HSP70表的增加动动动胞动动达与内蛋白的出动有动～CNS动胞有可能通动动动运激后HSP70高表动动动动动达来蛋白的修动作用～从而抑制动胞凋亡的动生～保动CNS功能。动 　　力竭动后运CNS大多数部位Bcl-2的表下降～达研但不动著。究动动～Bcl-2蛋白是一动动胞器～特动是动与体与粒膜相动动的动定蛋白～动粒 体氧的化呼吸作用、Ca2+ 的流动等动系非常密切～其表可达氧抑制自由基的动生和动胞内Ca2+动度的增高～反之自由基的动生动氧多和动胞内Ca2+动度的增高动度～动抑制Bcl-2的表～达径激活动胞死亡途,16,。本究中研Bcl-2的表的动化不明动～可能是动动动相动动达运短～也可能在动后与运24小动动动表的动动动动有动。达动 　　L-精酸氨;L-Arg,在一化合动;氧氮NOS,催化下合成的NO目前已被动明具有广响泛的生理作用。在神动系动中包括影神动动动的动放～作动神动动动介动外周神动系动功能～神动系动的动育和动的动、动动动程等密与学 切相动～动量的NO动是一动重要的自由基～动动胞膜有动害作用,17,。动照动和力竭动动运CNS各部位nNOS表水平动动高～动各部位动胞达体 nNOS的表高于脊髓～达运并尤其是小动。动动不改动CNS动胞nNOS表达运达运体的部位特征～且力竭动表无动著动化。由于力竭动动机动生的影动在响很内将短动动得到恢动～理动激活nNOS表～达运但力竭动后动胞凋亡的量动著增加～其中包数括了一部分nNOS性动胞的凋亡～可阳 能是力竭动后运CNS各部位nNOS表不动著增加的达并原因。动一假动动有待动一步地研运究。急性力竭动后CNS各部位iNOS的表明动增高达～大强度力竭动后增加运与更动著～Niess等动白动胞的究动果一致研 ,18,。目前推动～动激状动下CNS中iNOS基因表～一方面可能达会 催化NO动生～使NO作用于动血管增加局部血流～以适动高代动的动动动需要～一方面另NO可促动星形胶胶动动胞增殖～反动性增生的动动胞可以通动动放更多的神动生动因子;NGF,促动神动系动的动动修动,19,。因此～动后运CNS各部位iNOS表增加可能是动动达运激反动的动果～动CNS动胞正常功能的动动具有一定的意动。然而～动多研究指出～由iNOS催化合成的NO可能成了动神动动胞的构毒性作用～是造成CNS动胞凋亡的重要因素,17,。因此～动后运CNS各部位iNOS的高表达动动胞功能的影响尚研需要动一步究。动 　　 　　3.4急性力竭动后运CNS动胞凋亡的可能机制及究意动研动 　　中等、大强度急性力竭动后运CNS各部位动胞凋亡百分率均动著增加～且力竭动强度增加动胞凋亡运运百分率增加更动著～大强度力竭动后一些部位的动胞凋亡数目超动了30%。其机制可能有方面～一是两 随运着动强度的增加～CNS各部位神动元的动入、动出冲动增加～造成神动动动动放动多而引起的“动动性毒性作用”～二是自由基增氧氧多和抗化能力减氧氧弱引起的“化―抗化失衡”,20-22,。动然～力竭动后运CNS动胞凋亡动象与骼骨肌、心肌等动胞的凋亡动象基本一致,1,～但是～力竭动后的运CNS动胞凋亡有其自身的特点。力竭动到力从运达竭的动动和CNS各部位动胞功能的差看异运～力竭动后CNS动胞凋亡百分率的增加除了力竭动的强度和持动动动有动与运与外～动CNS各部位在运异体动中的功能作用差密切相动。因此～在动行育活动动程中～无动动基动者动避免急性力竭动～特动是大强度的急性力竭动～运运防止动量动胞凋亡造成的动CNS正常功能的影。响动 　　 　　4动动动 　　 　　4.1急性力竭动后运CNS凋亡动胞均动神动动动胞～凋亡动胞的量胶数 随运力竭动强度的增加而增加。动胞凋亡相动基因HSP70、iNOS的表达运一定成都上反映了力竭动动CNS功能及其动胞凋亡的影。响动 　　4.2CNS动动动中部位和动控制中部位的动胞凋亡运枢运枢异很差大～在动动动运与CNS动胞功能动系动行究动研运需动注各部位在动动程中的功能差异。动 　　4.3急性力竭动可能动机运体CNS动胞的功能具有不良影～在响体育动中动量运尽避免。动 　　 　　参献考文,动 　　,1,金其动. 慢性力竭性动动动大鼠骨肌动胞凋亡的影,骼响J,. 体与学育科～1999～20;5,,23-28/56, 　　,2,袁箭峰～常芸. 动动动动心运与血管系动动胞凋亡,J,. 中国运动动医学志～2001～20;4,,348-351, 　　,3,Podhorska-Okolow M,Krajewska B,Carraro U,et al.Apoptosis in mouse skeletal muscles after physical exercise.Folia Histochem Cytobiol,1999,37:127-128, 　　,4,Mooren FC,Bl?ming D,Lechtermann,et al.Lymphocyte apoptosis after exhaustive and moderate exercise.J Appl Physio,2002,93(1):147-153, 　　,5,王动～青刘莉萍～动动陵～等. 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