间歇运动对老龄小鼠骨骼肌组织自由基代谢的影响

　　　　　　 作者：魏优秀 雷晓妮 刘平 韦卓

【摘要】 目的 观察间歇游泳训练对老龄小鼠骨骼肌组织自由基代谢的影响。方法 40只健康雌性昆明种小白鼠分为成年对照组、老龄对照组、老龄无负荷间歇运动组、老龄递增负荷间歇运动组、老龄无负荷运动与递增负荷间歇运动交替组。10 w训练结束后48 h在安静状态下处死，行丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化酶（GSHPx）的测定。结果 老龄无负荷运动组和交替运动组MDA含量〔(1.39±0.03)，(1.36±0.05) nmol/mgprot〕较老龄对照组MDA含量〔（1.49±0.08） nmol/mgprot〕下降（P＜0.05），无负荷运动组SOD活性〔(5.33±0.08) U/mgprot〕较老年对照组〔（5.23±0.05） U/mgprot〕高(P＜0.05)，交替运动组SOD活性〔(5.39±0.07) U/mgprot〕较老年对照组显著增高（P＜0.01）。无负荷运动组和交替运动组CAT活性〔(1.59±0.06)，(1.71±0.07) U/mgprot〕较老年对照组〔（1.44±0.03） U/mgprot〕显著增高(P＜0.01)；无负荷运动组CAT活性较负荷运动组高(P＜0.05)。负荷运动组GPX活性〔(67.93±1.67) U/mgprot〕较老年对照组〔(66.03±0.58) U/mgprot〕高(P＜0.05)；无负荷运动组和交替运动组GSHPx活性〔(72.03±2.53），（75.54±4.22） U/mgprot〕较老年对照组显著增高(P＜0.01)。结论 间歇运动能延缓骨骼肌衰老，但不同形式的间歇运动引起骨骼肌组织自由基代谢的变化不同。

【关键词】 骨骼肌衰老；间歇运动；自由基代谢；小鼠

当前，人口老龄化在全球范围内迅速增长，人们更加关注和重视衰老问题的研究。在众多引起骨骼肌衰老的学说中，自由基学说占有十分重要的位置。骨骼肌氧负荷大，易引起与年龄相关的结构与功能退行性改变，引起蛋白质的交联，并对遗传物质产生作用。自由基产生与清除失衡被认为是导致骨骼肌衰老的重要因素。一般认为持续的有氧运动对骨骼肌自由基清除有效〔1～3〕 ；而间歇运动对老年机体自由基代谢影响的研究较少。本研究以老年小鼠为研究对象，探讨不同方式间歇运动对小鼠骨骼肌组织自由基代谢的影响，为选择适宜的运动形式抗衰老和制定老年健身运动处方提供科学方法与理论依据。

　　1 材料和方法

　　1.1 动物分组及模型的建立 健康雌性昆明种小白鼠40只，其中8月龄成年对照组(AC）8只，不运动。15月龄老年组32只，分为4组，每组8只，①老年对照组不运动；②老年无负荷间歇运动组为小鼠行无负重游泳，每日游泳20 min、间歇5 min，连续3次，总运动时间为60 min;③老年递增负荷间歇运动组为小鼠第1、2周以体重5%的负荷游泳3 min、间歇3 min，连续8次，总运动时间为24 min，以后每2 w以体重的0.5%的负荷递增；④老年无负荷与递增负荷交替间歇运动组为小鼠运动1 d同无负荷间歇组，另1 d同递增负荷间歇运动组交替进行。所有运动小鼠每周运动4天，共运动10 w。

　　1.2 取材和指标的测定 10 w训练结束后48 h，对照组和训练组在安静状态下处死。所有动物均用4%戊巴比妥钠腹腔麻醉致死，迅速取出同侧的腓肠肌，浸入冰生理盐水中洗净残余血液，滤纸吸干称重，迅速用剪刀剪碎，将碎组织倒入10 ml手动玻璃匀浆器中，按W/V=1/9加入预冷的生理盐水研磨8～10 min制成10%的组织匀浆，匀浆后放入4℃的冷冻离心机，以3 000 r/min离心15 min，取上清液分别用于丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化酶（GSHPx）的测定。MDA、SOD、CAT和GSHPx酶试剂盒均由南京建成生物工程研究所提供，严格按试剂盒要求进行操作，测试仪器为721分光光度计。

　　1.3 统计学处理 所有数据用SPSS13.0软件包进行统计学分析处理，所得结果以x±s表示，采用配对样本T检验对组间均数的差异进行比较。

　　2 结果

　　2.1 年龄对骨骼肌组织自由基代谢的影响 老年对照组骨骼肌组织中MDA含量和GSHPx活性极显著高于成年对照组（P＜0.01）；老年对照组SOD活性显著低于成年对照组（P＜0.05）；老年对照组骨骼肌组织中SOD活性和MDA比值显著低于成年对照组（P＜0.05）；老年对照组CAT活性略低于成年对照组，无显著性差异。见表1。

　　表1 成年对照组与老年对照组腓肠肌组织MDA及抗氧化酶的变化（略）

　　与成年对照组比较：1）P＜0.05，2）P＜0.01

　　2.2 游泳训练对老年小鼠骨骼肌组织自由基代谢的影响 10 w间歇游泳训练后，无负荷运动组和交替运动组MDA含量显著低于老年对照组和递增负荷运动组（P＜0.05）。无负荷运动组SOD活性显著高于老年对照组（P＜0.05）；交替运动组SOD活性非常显著高于老年递增对照组（P＜0.01），显著高于老年递增负荷运动组（P＜0.05）。无负荷运动组和交替运动组CAT活性非常显著高于老年对照组（P＜0.01），显著高于负荷运动组（P＜0.05）；交替运动组CAT活性显著高于无负荷运动组(P＜0.05)，非常显著高于老年递增负荷运动组（P＜0.01）。老年递增负荷运动组GSHPx活性显著高于老年对照组（P＜0.05）；无负荷运动组和交替运动组GSHPx活性非常显著高于老年对照组（P＜0.01）；无负荷运动组GSHPx活性显著高于负荷运动组（P＜0.05）；交替运动组GSHPx活性非常显著高于负荷运动组（P＜0.01）。见表2。

　　表2 游泳训练对老龄小鼠腓肠肌组织MDA和抗氧化酶的影响（略）

　　与老年对照组比较：1）P＜0.05，2）P＜0.01；与老年递增负荷运动组比较：3）P＜0.05

　　3 讨论

　　3.1 年龄对小鼠骨骼肌组织自由基代谢 本实验结果显示老年组MDA含量显著高于成年组，说明膜结构中的不饱和脂肪酸随增龄更易发生过氧化作用，使MDA生成增多，一方面加剧膜结构的破坏，另一方面过多MDA的生成直接破坏蛋白质和DNA分子的完整性，使衰老变得不可逆，这一结果支持衰老的自由基学说。老年组小鼠SOD活性显著低于成年组；老年组CAT活性低于成年组，但没有显著性差异。说明小鼠成年以后的抗氧化能力随年龄的增长而下降或/和由于增龄而增多的自由基消耗了大量的抗氧化酶。SOD活性与MDA的比值比SOD或MDA单独变化更能全面地反映体内自由基清除和产生的平衡关系〔4〕。本实验结果显示，老龄鼠骨骼肌SOD/MDA显著低于成年组，这表明小鼠成年后随着年龄的增长，抗氧化系统逐渐减弱，致使自由基与清除自由基酶之间的平衡失调，脂质过氧化引起的损伤不断积累，导致机体逐渐趋向衰老。GSHPx活性老龄小鼠非常显著高于成年组小鼠，这与陈彩珍〔5〕 的研究相一致。GSHPx的升高可能是由于自由基生成量增多，氧化应激增强所致；同时，在对抗自由基过程中，尽管SOD、CAT和GSHPx相互协作，但GSHPx滞后于SOD，SOD和CAT因清除过量自由基而被大量消耗，GSHPx活性的升高可能是SOD和CAT保护的结果，或是随着年龄的增加其活性显著增强。

　　3.2 间歇游泳训练对老年小鼠骨骼肌组织自由基代谢的影响 本实验结果显示，老年无负荷运动组和交替运动组MDA含量显著低于老年对照组，而负荷运动组MDA含量与老年对照组相比有下降的趋势，但没有显著性差异。表明无负荷运动和交替运动能显著降低MDA含量，其原因可能是此两种运动增加了小鼠骨骼肌过氧化脂质的降解和排泄，同时增强了机体的防御能力〔6〕 ，抑制了脂质过氧化反应，减少自由基的形成，从而降低了骨骼肌组织内脂质过氧化水平。同时表明运动可以降低衰老机体的氧化损伤，延缓衰老过程，而不会由于运动性ROS生成增加导致机体氧化损伤程度加重。
　　
　　研究显示，通过耐力训练，机体抗氧化酶活性提高，这种适应性的变化可能是由于活性氧产生增加造成的〔7〕。本研究表明游泳训练可使老年小鼠抗氧化酶活性普遍上调，老年个体仍保持抗氧化适应能力。不同负荷运动对同一组织的刺激程度、应激能力不同，小鼠骨骼肌内的抗氧化酶产生了适应性变化，加强了机体的抗氧化能力。结果同时表明CAT、GSHPx可能对训练引起的ROS增加更为敏感。也有可能SOD能较好地抵御运动引起的负氧离子（O2），而其他过氧化物如运动引起的脂质过氧化可能是决定氧化损伤的限制因素，需要更多的CAT、GSHPx来清除。
　　
　　在选择动物运动模型时，考虑到老年小鼠运动能力较成年小鼠有所降低，因此本研究采用的运动模型为间歇运动，运动一段时间后有一定的休息时间，比较适合老年人运动的特点。每周运动4次，这样既能使小鼠有一个适应时间，又能保持较有效的刺激。而且训练时限较长，达10 w。这可能是本研究中老年运动小鼠抗氧化酶升高较明显的原因。抗氧化酶在相对短的时间内能对运动刺激表现出上调现象的机制还不清楚，可能是通过转录和转录后机制完成。此外，老年小鼠抗氧化酶的运动适应与年轻小鼠其机制是否有差异也不清楚，尚有待进一步研究。总的来看，氧化压力对抗氧化酶系的调节和作用是多位点、多层次、且具有多种机制参与的复杂过程。

参考文献

　　1 杨 峰，翟 元，刘业梅，等.有氧耐力运动对小鼠肌肉组织自由基损伤的影响〔J〕.武汉体育学院学报，2005；39（6）：1224.

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　　3 刘洪珍，郭建军，武桂新.不同有氧耐力训练对肌组织自由基代谢和抗氧化系统的影响〔J〕.中国运动医学杂志，2000；19（1）：99100.

　　4 季丽萍，冯照军.递增性负荷训练对不同月龄大鼠骨骼肌组织自由基代谢及其防御系统影响〔J〕.天津体育学院学报，2005；20（1）：623.

　　5 陈彩珍.有氧运动对老年小鼠骨骼肌抗氧化能力的影响〔J〕.中国运动医学杂志，2000；19（3）：2734.

　　6 Ji LL.Exercise，oxidative stress，and antioxidants〔J〕.Am J Sports Med，1996；24:204.

　　7 Ji LL.Antioxidant enzyme response to exercise and aging〔J〕.Med Sci Sports Exerc，1993；25（2）:22531.