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研究目的:观察一次递增负荷至力竭运动对白细胞HSP70mRNA表达的影响,以及运动后恢复期HSP70mRNA的变化。通过低氧设备降低空气中氧的容积百分比,获得额定低氧分压气体,造成体内适度缺氧,从而导致一系列抗缺氧生理、生化适应,观察间歇低氧应激是否可以诱导HSP70基因的表达,同时检测机体的抗氧化能力及损伤情况,从而探讨低氧预处理诱导的HSP70mRNA表达对机体的保护作用,进一步分析间歇性低氧刺激对运动能力的影响。研究方法:本实验分为两个阶段,每阶段做两次运动负荷。体育系男生12名在跑台上采用Bruce方法,进行递增负荷运动至力竭。安静、运动后即刻(即3min)、运动后3h分别采肘静脉血测试指标或处理待用。间隔3天以70%VO2max强度,在活动跑台上进行定量负荷运动9min。间歇性低氧暴露一周,每天1h(氧浓度10.0%-12.0%O2,温度25℃,湿度60%)。低氧刺激完成后第二天进行上述运动方案,运动方式及采血时间同上。在递增负荷至力竭运动前后分别测试白细胞HSP70mRNA,血清SOD、MDA,血清CK,递增负荷至力竭时各指标、最大摄氧量(VO2max)、最大通气量(VEmax)等指标;测试定量负荷运动前后的心率、血压、血氧饱和度和血乳酸浓度等,进行自身对照。
实验结果:
(1)一次递增负荷运动后即刻白细胞HSP70mRNA比安静值显著降低(p<0.01);运动后3h与即刻相比稍有回升但无明显变化。间歇性低氧暴露后,白细胞HSP70mRNA运动后即刻值比安静值显著增高(p<0.01),与低氧前运动后即刻值相比显著增高(p<0.01);运动后3h白细胞HSP70mRNA与运动后即刻相比显著降低(p<0.01),与安静值相比差异不显著。
(2)一次递增负荷运动后即刻,SOD值与安静值比较极显著性升高(p<0.01),运动后3h与安静值相比差异不显著。间歇性低氧暴露后,递增负荷运动后即刻SOD值与安静值比较极显著性升高(p<0.01),与低氧前运动后即刻相比显著性升高(p<0.05);运动后3hSOD活性与运动后即刻比较极显著性降低(p<0.01)。
(3)间歇性低氧暴露前后,MDA含量在两次递增负荷运动后即刻比安静值显著升高(p<0.01);运动后3h与即刻相比显著降低(p<0.05)。间歇性低氧暴露后运动后MDA恢复比低氧前更快。
(4)在递增负荷运动后即刻血清CK活力显著高于安静值(P<0.05),运动后3h降低但仍显著高于安静值水平(P<0.05)。间歇性低氧暴露后,血清CK活力在运动后即刻较安静值升高但没有显著性差异,与低氧前运动后即刻相比极显著性降低(P<0.01);运动后3h值极显著低于低氧前运动后3h血清CK活力(P<0.01)。
(5)低氧刺激后递增负荷至力竭运动时,与低氧前相比,运动后最大心率(HRmax)增加(P<0.01),最大通气量上升(P<0.01),呼吸商(R)增大(P<0.05),运动时间(Time)明显延长(P<0.05)。而最大摄氧量未见显著性差异。通气阈时的心率(HR)、通气量(VE)、最大摄氧量百分数(VO2max%),最大心率百分数(HRmax%)均可见显著性变化。运动后即刻血乳酸浓度明显增加(P<0.05)。
(6)低氧刺激后进行定量负荷运动时,与低氧前相比,运动后即刻心率显著性下降(P<0.05),收缩压(Pasport,SBP)明显上升(P<0.05)。此外,运动后即刻血氧饱和度也显著性增加(P<0.05),血乳酸浓度明显减少(P<0.05)。
结论:
(1)本实验采用的运动方式使白细胞HSP70mRNA的表达有下降趋势,并在运动后3h后保持较低表达水平,说明一次递增负荷至力竭运动不能引起白细胞HSP70mRNA的高表达。
(2)一次递增负荷至力竭运动可引起血清SOD活性升高,MDA含量增多,说明该运动方式可能使机体抗氧化能力有所提高,但不能有效清除自由基,提示可能发生氧化损伤。
(3)一次递增负荷至力竭运动可引起血清CK活性的提高,说明机体可能发生一定的组织损伤。
(4)经过一周间歇性低氧暴露,运动可以诱导HSP70mRNA高表达,运动后即刻SOD的活性明显高于低氧前运动后即刻值,MDA含量虽没有明显的变化,但运动后恢复速度比低氧前快,提示间歇性低氧刺激诱导HSP70mRNA高表达,可能对提高机体抗氧化能力有一定作用,有利于自由基的清除,减少自由基代谢损伤。
(5)间歇性低氧暴露运动后CK的活性比低氧前运动后的CK活性明显降低,说明间歇性低氧暴露后再运动,对机体的损伤比第一次力竭运动小,提示间歇性低氧刺激后运动造成的HSP70mRNA高表达,可能对机体有一定的保护作用。
(6) 间歇性低氧刺激可引起递增负荷运动至力竭的运动时间延长,最大心率,最大通气量,呼吸商均增高,血乳酸浓度增加;定量负荷后心率降低,心脏收缩压更高,血氧饱和度明显更高,血乳酸浓度降低;说明间歇性低氧暴露可能使机体有氧运动能力有所提高。