急性不同強度至力竭運動對大鼠肝細胞凋亡的影響_圖文

1、第29卷第5期北京體育大學(xué)學(xué)報V ol.29N o.5 2006年5月Journal of Beijing S port University May.2006急性不同強度至力竭運動對大鼠肝細胞凋亡的影響李善妮1,瞿樹林2,湯長發(fā)2(1.中南大學(xué)湘雅學(xué)院生物化學(xué)系,湖南長沙410078;2.湖南師范大學(xué)體育學(xué)院,湖南長沙410012摘要:研究方法:將成年雄性S D大鼠30只隨機分為對照組、中等強度至力竭運動組和大強度至力竭運動組。測定肝線粒體中的Ca2+含量,觀察凋亡肝細胞核,以探尋運動與肝細胞凋亡的相關(guān)性。研究結(jié)果:1對照組的肝細胞中檢測到少量T UNE L陽性細胞核,ME組、HE組出現(xiàn)凋亡

2、細胞核;運動組與安靜組相比,差異顯著(p<0.05,并且不同強度組組間的差異顯著(p<0.05;2HE染色顯示運動組肝細胞明顯腫脹,肝竇變窄甚至消失,核變小,深染,肝小葉輪廓改變。3中等強度力竭性運動后,肝線粒體鈣含量比對照組增加263%,差異非常顯著(p<0.01。運動組線粒體鈣含量有大量的增加,與對照組相比差異具有顯著性意義,不同強度組間的差異顯著(p<0.05。結(jié)論:線粒體內(nèi)Ca2+的大量積聚可能激活了細胞凋亡的啟動程序,這使得中等強度力竭運動更易于導(dǎo)致肝細胞凋亡。關(guān)鍵詞:細胞凋亡;運動;肝細胞;線粒體鈣離子中圖分類號:G804.23文獻標識碼:A文章編號:100

3、7-3612(200605-0634-03R esearch on E ffects of Acute Exerciser to Exhaust on Liver Apoptosis in R atsLI Shan2ni1,QU Shu2lin2,T ANG Chang2fa2(1.Biochemistry Department of School Medicine of Central S outh University,Changsha410078,Hunan China;2.Institute of Physical Education,Hunan N ormal University,

4、Changsha,410012,Hunan ChinaAbstract:M eth ods F orty male adult S D rats were rand omly divided into three groups:control(C,middle intensity exercise(MEand high intensity exercise(HE.T he mitoch ondrial Ca2+content were examined,the apoptotic liver cell were detect2ed by T UNE L.Results:1Fewer T UNE

5、 L positive in the liver was detected in liver of the control group.In HE group and inME group,there were a number of detected apoptosis cells in liver,(p<0.05,which was significant when com pared withthe control group,while the deference between tw o exercise groups was significant(p<0.05;2In

6、 the HE stain,liverbulged in exercise group,sinus hepaticus narrowed or died away,kary on diminished and deep dyed;liver lobule of outlinechange;3T he mitoch ondrial Ca2+in the liver was increased by263%after middle intensity exercise,and the result of thecom paris on with control group was signific

7、ant(p<0.01,while there were increases in the exercise groups,the deferencebetween tw o exercise groups was significant(p<0.05.K ey w ords:apoptosis;exercise;liver;mitochondrial calcium觀察急性力竭運動后肝細胞凋亡現(xiàn)象,以此來探討運動對肝細胞凋亡的影響,尋求運動與肝細胞凋亡的相關(guān)性,探討肝細胞凋亡與運動損傷、運動性疲勞的關(guān)系,為科學(xué)訓(xùn)練提供實驗依據(jù)。1研究對象與方法1.1研究對象成年雄性S D大鼠30只

8、,由中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院動物學(xué)部提供。體重219.2±19.5g,分籠飼養(yǎng),自由飲食,國家標準嚙齒類動物飼料飼養(yǎng)(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院動物學(xué)部提供。室溫2024,光照時間為7:0019:00。2.3%VO2max的速度運動至力竭。1.2指標檢測投稿日期:2004-12-13基金項目:湖南省2003年自然科學(xué)基金資助課題(29040214作者簡介:李善妮(1969-,女,湖南邵東人,講師,碩士,研究方向運動醫(yī)學(xué)。2實驗結(jié)果2.1大鼠運動情況運動組的20只大鼠都較好地完成了運動,整個運動過程中基本未出現(xiàn)拒跑的現(xiàn)象,中等強度運動組組別數(shù)量細胞凋亡指數(shù)對照組1013.50±3.8133

9、代表運動組與對照組比,3p <0.0533p <0.01#代表中度強度至力竭運動組與大強度至力竭運動組比,#p <0.05#p <0.01(以下各表相同 (a 對照組大鼠肝細胞的T UNE L 染色切片,綠色的是正常的肝細胞核,×600 ;(b 中等強度至力竭運動組大鼠肝細胞T UNE L 染色切片,綠色的是正常肝細胞核,棕色細胞核為凋亡細胞核,× 600;箭頭表示凋亡小體;(c 大強度至力竭運動組大鼠肝細胞T UNE L 染色切片,綠色的是正常肝細胞核,棕色細胞核為凋亡細胞核,×600;箭頭表示凋亡小體圖1T UNE L 陽性標記細胞核結(jié)

10、果使用T UNE L 法對凋亡細胞核進行標記,結(jié)果(表1可知在對照組中,肝細胞未檢測到T UNE L 陽染細胞核;中等強度力竭運動后即刻出現(xiàn)了散在的T UNE L 陽染細胞核,凋亡指數(shù)為(33.40±8.38%;大強度力竭運動后即刻肝細胞中檢測到細胞凋亡,凋亡指數(shù)為(13.50±3.81%;運動組與對照組差異顯著(p <0.05,不同強度運動組組間的差異顯著(p <0.05。發(fā)現(xiàn),對照組大鼠肝細胞結(jié)構(gòu)完整,肝索清楚,核大,呈圓形。但經(jīng)過力竭運動后,中等強度至力竭組和大強度至力竭組肝細胞明顯腫脹,肝竇變窄甚至消失,核變小,深染,匯管區(qū)及小葉間血管擴張淤血,并見肝小

11、葉輪廓改變等病理性變化,隨著疲勞程度的加深。其中中等強度至力竭運動組變化明顯于大強度至力竭運動組(圖2。2.3肝細胞線粒體C a 2+含量結(jié)果顯示,兩種強度的力竭運動后,肝細胞中C a 2+含量都顯著增加了,中等強度至力竭運動后,肝細胞中C a 2+含量比對照組增加了804%,差異顯著(p <0.05;大強度至力竭運動后,肝細胞中C a 2+含量增加了287%,差異顯著(p <0.05,同時不同運動組組間之間差異顯著 (p <0.05。(d 對照組大鼠肝細胞的HE 染色切片,×600;536第5期李善妮,等:急性不同強度至力竭運動對大鼠肝細胞凋亡的影響 (e 中等強

12、度至力竭運動組大鼠肝細胞的HE 染色切片,×600;箭頭表示凋亡小體 ;(f 大強度至力竭運動組大鼠肝細胞的HE 染色切片,×600;箭頭表示核深染、變小。圖2HE 染色結(jié)果表2急性不同強度至力竭運動對大鼠Ca 2+含量的影響組別數(shù)量Ca 2+含量/nm ol mgpro -1對照組100.23±0.26中度強度力竭運動組10 2.08±0.603#大強度力竭運動組100.89±0.2933討論3.1運動對大鼠肝細胞凋亡的影響運動能否造成肝細胞凋亡,近年已成為運動醫(yī)學(xué)研究熱點。本研究發(fā)現(xiàn):隨著運動時間的延長,細胞凋亡數(shù)增多。中等強度組的細胞凋亡

13、數(shù)比大強度組細胞凋亡明顯。原因可能是隨著運動時間的延長,肝出現(xiàn)缺血再灌注,加重了肝的功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷。缺血再灌注損傷的嚴重程度關(guān)鍵在于缺血時間的長短、側(cè)支循環(huán)的形成情況、對缺氧的需求程度以及電解質(zhì)濃度。在實驗中,中等強度運動組的力竭運動時間為(234.6±60.05min ,大強度運動組的力竭運動時間為(92.4±34.61min 。說明了運動組均產(chǎn)生了肝缺血再灌注損傷。同時由于中等強度力竭運動組的運動時間是大強度運動組力竭時間的2.5倍,故結(jié)果顯示中等強度力竭運動組更易于凋亡,其凋亡程度與運動時間相關(guān)。肝缺血再灌注損傷原因可能主要是能量代謝障礙,氧化磷酸化脫偶聯(lián),高能磷

14、酸化合物缺乏、氧自由基增多有關(guān)。3.2線粒體Ca 2+含量與肝細胞凋亡的關(guān)系在生理情況下,Ca 2+作為細胞內(nèi)第二信使,在維持細胞增殖、分裂、運動、能量代謝、氧代謝、Ca 2+依賴蛋白激酶和磷脂酶的激活等方面發(fā)揮著重要作用1-3。國內(nèi)外不少專家學(xué)者對Ca 2+濃度與細胞凋亡的關(guān)系有爭議。zhou 等認為細胞內(nèi)游離鈣濃度升高誘導(dǎo)細胞凋亡4-6。K ono 等發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)游離鈣濃度的升高抑制細胞調(diào)亡7-9。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過急性力竭運動后,大鼠肝線粒體的Ca 2+濃度都上升了,其中中等強度力竭運動后線粒體Ca 2+濃度增加具有顯著意義,這似乎表明線粒體聚鈣與細胞凋亡之間存在著某種聯(lián)系。本研究的結(jié)果可以

15、推出如下假設(shè):長時間的力竭運動導(dǎo)致缺氧,損傷線粒體結(jié)構(gòu)和功能,胞內(nèi)ATP 合成減少,胞膜受損,跨膜Ca 2+內(nèi)流增加,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等胞內(nèi)鈣庫釋放Ca 2+增多,胞膜Ca 2+泵排Ca 2+能力和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜Ca 2+-Mg 2+-ATP 酶攝Ca 2+能力下降,Ca 2+滯留于胞內(nèi)9。氧化性應(yīng)激使胞內(nèi)G SH/G SSH 比值下降,引起胞膜Ca 2+通道蛋白變構(gòu),Ca 2+內(nèi)流增加,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca 2+通道蛋白功能性巰基結(jié)構(gòu)改變,Ca 2+大量異常釋放,胞內(nèi)Ca 2+重新分布。細胞內(nèi)鈣離子濃度升高,線粒體為了維持細胞內(nèi)正常的鈣離子濃度而攝鈣作用加強,最初這種攝鈣作用可以減緩胞內(nèi)鈣離子的急劇上升對細胞所造成的

16、損傷,但是當線粒體鈣離子過載時,會導(dǎo)致線粒體膜電位降低,MPTP 開放,ATP 合成減少,導(dǎo)致細胞死亡。而細胞內(nèi)鈣過量可以進一步通過產(chǎn)生各種氧自由基、NO和其毒性產(chǎn)物過氧亞硝基陰離子(ONOO -的方式,過度活化蛋白激酶C (PK C ,Ca 2+/Ca 調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶、磷酸磷脂酶、蛋白質(zhì)酶、蛋白磷酸酶、黃嘌呤氧化酶、核酸內(nèi)切酶及一氧化氮合成酶等造成糖原、磷脂、DNA 、蛋白質(zhì)等生物大分子降解,損傷細胞線粒體功能,加重細胞酸中毒,最終導(dǎo)致細胞凋亡。4結(jié)論研究結(jié)果顯示,經(jīng)過急性力竭運動后,大鼠的肝細胞都不同程度地出現(xiàn)了凋亡情況,其中以中等強度力竭運動導(dǎo)致肝細胞凋亡最為顯著。與此相應(yīng)的,肝細

17、胞線粒體Ca 2+含量顯著增加,這提示線粒體內(nèi)Ca 2+的大量積聚可能激活了細胞凋亡的啟動程序,這使得中等強度運動更易于導(dǎo)致肝細胞凋亡。參考文獻:1Ilan Y,R oy -ch owdhury ,Prakash R ,etal.M assive repopulation of rat liverby transplantation of hepatocytes into specific lobes of the liver and ligation of portal vein branches to other lobersJ .T ransplantation ,1997,64(1:8

18、-13.2T rum p B F ,Berezesky I K.T he role of cytoplasm ic Ca 2+in cell injury ,necrosis and apoptosis.Curr Opin Cell Biol ,1992,4(1:227-232.3Bellom o G,Perotti M ,T addei F ,et al.T um or necrosis factor induces apop 2tosis in m am m ary aden ocarcin om a cells by an increase in intranuclear free Ca

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