不同运动强度对衰老小鼠血清干预效果的研究①

朱淦芳

(浙江中医药大学 浙江杭州 310053)

衰老是指机体逐渐失去对周围环境的应激能力,不能维持内环境的稳定[1],导致功能下降及生理功能紊乱的综合表现。衰老时机体抗氧化酶活性降低,抗氧化能力下降,自由基产生过多往往作用于不饱和脂肪酸,导致脂质过氧化作用增强使生物大分子之间发生交联,致使蛋白质结构破坏而丧失功能[2]。实验证明运动能够通过影响自由基的生成或清除来改变机体抗氧化能力,抵抗衰老(如:跑步[3]、游泳等有氧运动能改善自由基代谢),但运动强度的大小所产生的干预效果尚未明确。本研究首次通过建立D-半乳糖亚急性衰老模型,研究小鼠在不同运动强度干预后,与自由基代谢密切相关的血清(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和丙二醛(MDA)等指标的变化,分析不同运动强度的抗衰老干预效果。

1 研究方法

1.1 实验动物和分组及衰老模型的建立

昆明种小鼠50只(由浙江中医药大学动物中心提供,体重22～26g,雌雄各半。动物生产合格证号SCXK(沪)2008-0016,动物设施合格证号SYXK(浙)2008-0115,动物实验合格证号SYXK(浙)2008-0115)。异性分笼饲养,室温控制在(25±1)℃,相对湿度控制在55%左右,自然光照,自由饮水,饲料选用国家标准啮齿类动物混合饲料。50只小鼠随机分为大、中、小运动强度干预组,衰老模型对照组和正常对照组,每组各10只,雌雄各半。

研究表明D-半乳糖拟衰老模型在小鼠实验动物上都表现出与人类自然衰老相似的病理生理改变过程,表现为生化指标异常、免疫功能下降、组织细胞的损伤及细胞生长繁殖能力下降、细胞退行性变、认知障碍等。本研究中,三个运动强度干预组和衰老模型对照组鼠颈背部皮下注D-半乳糖溶液100mg·kg-1·d-1,正常对照组小鼠注射100mg·kg-1·d-1的生理盐水。

三个运动强度干预组每天进行跑步干预,记录小鼠生理状况、死亡个体等跑步情况,运动干预持续6周。大运动强度干预组:第1～6周速度14m·min-1,每通道2只小鼠一起进行,持续运动时间为60min;中运动强度干预组:第1～6周速度12m·min-1,每通道2只小鼠一起进行,持续运动时间为45min;小运动强度干预组:第1～6周速度10m·min-1,每通道2只小鼠一起进行,持续运动时间为30min。

表1 不同干预后各组小鼠血清SOD、GSH-PX 活性及MDA 含量比较±s)

表1 不同干预后各组小鼠血清SOD、GSH-PX 活性及MDA 含量比较±s)

注:*与衰老模型组比较,P<0.05;#与正常对照组比较,P<0.05;^在实验过程中有2只小鼠死亡淘汰。

组别 SOD(U/mgprot) GSH-PX（U/mgprot） MDA（nmol/mgprot）χ±s χ±s χ±s大运动强度组n=9^ 113.23±9.97 * 273.93±16.0314.67±3.83中运动强度组n=10126.78±12.59 *¶ 421.00±19.90 * 11.27±4.79 *小运动强度组n=1098.30±11.39398.68±14.8314.90±4.46衰老模型组n=9^ 83.66±9.68 # 360.29±15.66 # 17.13±2.57 #正常对照组n=10128.32±13.41434.95±20.5212.68±3.70

衰老模型对照组和正常对照组:不强迫运动,在笼中自由走动,持续6周。

1.2 主要试剂和仪器

实验试剂:D-半乳糖(P302003,上海迪柏化学品技术有限公司)、氯化钠(100601,上海试四赫维化工有限公司)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、丙二醛(MDA)检测试剂盒(南京建成生物工程研究所)。

实验仪器:可调速平面跑步机(805型大小鼠平面跑步机,美国IITC公司)、酶标仪(MK3,上海雷勃分析仪器公司)、冷冻高速离心机(Thermo Jouan CR3i,德国Thermo)、精密电子天平(PB602-A,梅特勒托利多上海公司)、电热恒温水浴箱(DKB-450,上海森信实验仪器有限公司)、旋涡混合器(XW-80A,上海精科实业有限公司)、电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9240A,上海森信实验仪器有限公司)。

1.3 指标测试方法

实验6周后,小鼠禁食18h,称量小鼠体重后,摘小鼠眼球取全血于1.5mlEP管中,4℃,4000r·min-1离心10min,分离血清。根据试剂盒说明书,黄嘌呤氧化酶法测SOD的活性,二硫对硝基苯甲酸法测GSH-PX的活性,硫代巴比妥酸法测MDA的含量。

1.4 数据统计方法

使用SPSS 17.0对实验数据进行分析和处理,数据以均数±标准差±s)表示,组间比较采用t检验,P<0.05具有统计学显著性差异意义。

2 结果

由表1可见,衰老模型组与正常对照组比较,小鼠血清SOD、GSH-PX活性均有显著性降低(P<0.05),MDA含量有显著性升高(P<0.05),表明D-半乳糖拟衰老模型成功建立。运动干预组与衰老模型组比较,大运动强度干预组小鼠血清SOD活性有显著性升高(P<0.05),GSH-PX活性和MDA含量则无显著性差异;中等运动强度干预组血清SOD、GSH-PX活性均有显著性升高(P<0.05),并且MDA含量有显著性降低(P<0.05);小运动强度干预组小鼠的血清SOD、GSH-PX活性和MDA含量则均无显著性差异。与衰老模型组比较,结果表明中等运动强度干预组血清SOD、GSH-PX活性和MDA含量的改善变化幅度均大于其它两种运动强度。

3 讨论

3.1 本试验D-半乳糖致衰老模型的建立

研究表明D-半乳糖拟衰老模型在小鼠实验动物上表现出与人类自然衰老相似的病理生理改变过程,如生化指标异常、免疫功能下降、组织细胞损伤、细胞生长繁殖能力下降、细胞退行性变及认知障碍等衰老表现。本实验采用给小鼠连续6周皮下注射D-半乳糖100mg·kg-1·d-1,结果发现衰老模型组血清SOD、GSH-PX活性均显著低于正常对照组,MDA含量显著高于正常对照组,造成动物糖代谢紊乱,说明本试验D-半乳糖致衰老模型成功建立。

3.2 不同运动强度对与自由基代谢密切相关的血清SOD、GSH-PX活性及MDA 含量的干预效果

自由基是机体正常代谢的中产物,其反应能力强,使细胞中的物质发生氧化反应,过量的自由基会引发脂质过氧化反应、蛋白质的氧化损伤以及DNA的损伤,导致机体衰老。自由基学说是大家公认的衰老理论之一,许多实验表明运动可能通过影响自由基的生成或清除来抵抗衰老。SOD是存在机体中主要的抗氧化酶,它的主要功能是清除机体代谢所产生的自由基,能有效防止脂质过氧化的发生,防止组织损伤,提高运动能力,起到延缓衰老的作用。GSH-PX是一种含硒的酶,在催化还原型谷胱甘肽(GSH)氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSG)的反应中消耗过氧化氢(H2O2)。SOD及GSHPX活性的高低间接反应了机体清除氧自由基的能力。MDA是一种脂质过氧化产物,能引起细胞代谢及功能障碍,因而引起细胞损伤,进而加速机体衰老。因此,MDA是衡量机体自由基代谢的敏感指标,其含量能客观地反映机体自由基产生和消除的情况。

实验结果表明:不同的运动强度对小鼠机体内抗氧化酶活性的干预效果不同。中等运动强度干预对D-半乳糖致衰老小鼠血清SOD、GSH-PX的活性和MDA的含量均有显著性改善,表明其抗氧化酶活性的作用明显,可能具有直接或间接的降低机体内脂质过氧化程度,增强机体清除自由基的能力,保护细胞的结构和功能,从而达到改善机体自由基代谢紊乱及延缓机体衰老的效果。而大运动强度干预的小鼠SOD的活性虽增加,但GSH-PX活性的改善和MDA的含量降低不显著,提示大运动强度抗衰老的干预效果尚不明确。小运动强度干预对衰老小鼠血清SOD、GSH-PX的活性和MDA的含量均无显著性改善,表明其抗氧化的干预作用可能对小鼠机体刺激不够,所以各相关指标没有发生显著变化。可见,对于自由基代谢来说,不能认为所有的运动强度干预都是适合的,不同的运动强度产生的干预效果可能是不同的。

4 结语

本实验结果表明中等运动强度对衰老小鼠血清抗氧化物酶SOD和GSH-PX的活性及MDA含量的干预效果幅度大于其它运动强度干预(如大运动强度和小运动强度干预)。由此可见,适宜的运动强度可能更有利于提高抗氧化物酶的活性,降低自由基的含量,并抑制MDA的形成,从而延缓衰老的退行性变化。

[1]叶牡丹,陈冀杭.运动对衰老机体抗氧化能力影响综述[J].武汉体育学院学报,2005,39(6):66-68.

[2]于亚威,徐广涛,潘晓燕,等.杭白菊对衰老小鼠肝组织SOD、GSH-PX、MDA表达的影响[J].温州医学院学报,2011,41(1):53-55.

[3]尤春英,岑浩望,田亚平,等.不同负荷跑台训练对大鼠脑自由基代谢及其防御系统酶活性的影响[J].中国运动医学杂志,2001,20(2):202-204.