抗阻训练对小鼠骨骼肌DNA损伤\脂质过氧化及抗氧化能力的影响

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摘要：采用负重爬梯模型进行抗阻训练，观察年龄和抗组训练对SAMP一8小鼠体重、SI及骨骼肌氧化应激的影响。40只雄性SAMP-8小鼠随机分成青年安静组(YC)、青年抗阻组(YR)，老年安静组(OC)和老年抗阻组(OR)。抗阻训练组进行8周爬梯运动，每周3次。通过比色法检测T-AOC、SOD活性和MDA含量，ELISA试剂盒测定8―0H―dG的含量。结果：各组的体重均没有明显的差异，而YC组的SI明显高于OC组(P

关键词：运动生物化学；骨骼肌衰减征；抗阻训练；DAN损伤；8羟基脱氧鸟苷

中图分类号：G804.4 文献标识码：A 文章编号：1006-7116(2010)08-0107-05

骨骼肌衰减(sarcopenia)已经成为影响老年人生活质量的重要因素，它的发生给家庭、社会带来巨大的经济和社会的负担。Sarcopenia的发生机制尚不明确，只是从不同的研究方向来探讨其发生的可能机制，其发生可能机制包括：运动神经元的丢失、骨骼肌功能蛋白合成降解之间的不平衡、氧化应激、激素水平的变化以及细胞凋亡(apoptosis)等。随年龄的增长，活性氧(ROS)造成骨骼肌纤维氧化损伤的累积效应与Sarcopenia的发生有密切的关系。抗阻训练作为一种行之有效的手段能够明显延缓sarcopenia的发生，同时也能够缓解骨骼肌的氧化损伤。本研究通过动物实验，意在了解抗阻训练对衰老骨 骼肌的总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物岐化酶(sOD)、丙二醛(MDA)和8羟基脱氧鸟苷(8-OH-dG)的影响，为抗阻训练缓解衰老过程中的氧化应激提供理论的基础。

1　研究材料和方法

1.1　实验动物及分组

雄性SAMP-8(senescence accelerated mice prone-8)小鼠40只，购自天津中医药大学第一附属医院实验动物中心(实验动物饲养许可证编号：W-J津实动质M准字第006号)。在IVC独立送风饲养系统中分笼饲养，每日自由饮水，喂食标准饲料，12 h光照，饲养环境温度(22±2)℃，湿度40％～60％。所有SAMP-8小鼠经过1周适应性饲养并进行3 d适应性训练，随后进行随机分组，即青年安静组(YC)、青年爬梯组(YR)、老年安静组(OC)和老年爬梯组(OR)，每组10只。

1.2　运动方案

动物在暗周期(18：00-20：00)进行训练，以小鼠尾部负重爬梯方式进行抗阻训练，每周训练3次，隔天训练，每天3组。训练方案见表1。

1.3　取材

最后1次训练结束后24h后，断头处死，迅速取SAMP-8小鼠双侧股四头肌，放入液氮中速冻，之后转移至-80％超低温冰箱保存，待检测。

1.4　主要仪器和试剂

T-AOC、SOD、MDA、8-OH-dG及考马斯亮蓝检测试剂盒购自南京建成生物工程公司。酶标仪：Tecan Infinite M200型；洗板机：Tecan Columbus型；离心机：Eppendoff 5804／R型。

1.5 T-AOC、SOD活性，MDA以及8-OH-dG含量的检测

按常规方法制备组织匀浆，蛋白定量采用考马斯亮蓝法。T-AOC、SOD、MDA检测按南京建成生物工程公司提供的试剂盒说明书进行，用酶标仪检测吸光度，按给定公式计算各样品中T-AOC、SOD活性、MDA质量摩尔浓度。8-OH-dG的质量浓度是通过Elisa的方法检测，通过给定的标准品制定标准曲线来计算样品中的8-OH-dG的质量浓度。

1.6　统计学分析

采用SPSS15.0软件对结果进行统计学处理，各组结果均用以x±s表示，组间比较采用单因素方差分析，以P

2　结果与分析

2.1　体重及SI的变化

各组之间的体重均没有显著性的差异，OC组的SI是明显小于YC组(P0.05)，(见图1)。

2.2　超氧化物岐化酶(SOD)的活性和总抗氧化能力(T-AOC)

YC组SOD活性和T-AOC高于OC组的(P

2.3　丙二醛(MDA)和8羟基脱氧鸟苷(8-0H-dG)

OC组的8-OH-dG的质量浓度明显的高于YC组(P

3　讨论

3.1 衰老和抗阻训练对SAMP8小鼠体重及骨骼肌湿重的影响

在衰老的过程中，虽然人体体重不会发生明显的变化(除一些代谢消耗性的疾病)，但是人体的身体成分会发生相应的变化，脂肪的比重会加大，而去脂体重，即瘦体重的比例会明显的减少，瘦体重的减少又以骨骼肌质量的减少为主要特征。机体成分的变化必然会带来功能的改变，会引起老年人运动能力下降、肌力减退、平衡能力下降、增加跌倒的危险性，容易发生骨折，社会参与能力及生活质量下降。本研究采用SAMP-8这种快速老化小鼠模型，SAMP-8小鼠的寿命为10个月到17个月不等，8月龄就表现出明显的衰老现象，体重在10月龄左右开始下降，到15周龄时已经呈显著下降的趋势，比目鱼肌、胫骨前肌在15月龄时同6月龄比较也呈现出明显的下降趋势。

本研究中，OC组的小鼠在处死前其年龄也达到了10月龄，已经进入衰老的阶段，没有发现小鼠的体重开始下降，但是OC组SAMP-8小鼠的SI相对于YC组明显的下降，说明SAMP-8小鼠身体成分发生了改变，其中的原因可能是由于身体脂肪含量的升高，两种原因造成了体重不会发生变化。Lushai等的研究发现，12月龄与33月龄的棕色挪威大鼠相比较，体重没有发生明显的变化，只是到36～39月龄体重会明显下降。但发现33月龄的大鼠股四头肌的质量与12月龄的相比，明显下降，36和39月龄会持续的下降。与此同时，骨骼肌纤维的数量在33月龄也明显下降，而且发现Ⅱ型肌纤维的数量下降更为明显。说明了在衰老的过程中，骨骼肌质量的下降是以Ⅱ型肌纤维数量的下降为主。

抗阻训练可以导致骨骼肌的适应性肥大，Blough等研究发现通过负重的成年和老年Fischer 344大鼠的骨骼肌的质量和横截面积相对于对照组都显著增加，但是无论是成年大鼠还是老年大鼠的体重没有发生明显的变化。本实验的研究中，经过8周抗阻训练，无论是青年组还是老年组，其体重都没有明显的变化，虽然SI没有显著性的增加，但是青年组和老年组分别增加了7％和10％，这说明了抗阻训练虽然对体重的变化没有影响，但是还是一定程度诱导了骨骼肌的肥大，进而改善了骨骼肌随年龄衰减的现象。Lee等利用爬梯作为抗阻运动的一种方式，经过8周的爬梯训练发现5月龄的SD大鼠，爬梯组和对照组的体重没有发生变化，但是拇长屈肌的湿重增加了17.5％，横截面积增加17.4％，峰强直颤搐收缩张力增加23.1％。南此可知虽然抗阻运动对体重没有明显的影响，但是可以增加骨骼肌的质量和力量，可以延缓骨骼肌随年龄增长而的下降趋势。

3.2　衰老和抗阻训练对骨骼肌氧化应激的影响

同其它组织相比，骨骼肌组织的氧耗量大，产生的氧自由基也就相应多，同时由于骨骼肌纤维属于有丝分裂后的细胞，氧化损伤容易累积，因此骨骼肌的这种随年龄增长而氧化损伤增加的累积效应，可能是造成Sarcopenia发生的原因之一。衰老过程中，骨骼肌的氧化应激水平的改变包含了两方面，一是抗氧化系统中抗氧化酶活性的下降；二是生物大分子氧化损伤的增加。在正常情况下，机体内ROS的产生和清除系统处于动态平衡状态，在衰老过程中导致ROS产生增多和清除能力的下降，机体的氧化应激水平升高。本研究中，以T-AOC和总SOD为代表的骨骼肌抗氧化能力，OC组显著低于YC组，而以MDA和8-OH-dG为代表的骨骼肌氧化损伤分子，OC组明显的高于YC组，说明了抗氧化能力下降，脂质过氧化水平和dna损伤的状况明显增加，结果表明在衰老的过程中骨骼肌的氧化应激水平升高。线粒体本身即是产生ROS的主要细胞器，同时又是ROS攻击的主要目标，线粒体氧化损伤的增加会诱发线粒体介导的细胞凋亡信号通路的激活，而细胞凋亡也是Sarcopenia发生的原因之一。由于氧化损伤导致了骨骼肌细胞的细胞膜、内质网膜等发生结构与功能的变化，进而影响Ca2+的转运，ca2+是诱导线粒体产生ROS的主要因素之一，由于在衰老的过程中骨骼肌内质网摄取Ca2+的能力下降，导致了细胞内和线粒体内Ca2+的数量增多，生成大量的ROS进而又加大对骨骼肌的氧化损伤。因此，在衰老的过程中骨骼肌内氧化应激水平的增加是导致Sarcopenia发生的重要因素。

运动训练后对与组织氧化应激水平的影响是不同的，而这种不同同时表现在抗氧化能力和氧化损伤两个层面上，即运动对机体的抗氧化能力和氧化损伤的影响可能表现出不一致性，这种不一致性可能与抗氧化酶活性的变化是否能够应对ROS生成的幅度有关。刘晓莉等的实验结果表明在间歇运动后小鼠骨骼肌SOD活性、T-AOC和MDA的含量均高于安静组，说明了在抗氧化能力上升的同时没有表现出氧化损伤的下降，这种不一致性也出现在本研究中，经过8周的抗阻训练，青年组的SOD和T-AOC的活性都显著下降，8-OH-dG的水平没有发生变化，但却下调了MDA，这表明抗阻训练在一定程度上诱导ROS的产生，使SOD和T-AOC下降，但是脂质过氧化水平也显著的下降，说明了青年组抗阻训练在对抗氧化能力和氧化损伤方面表现出不同的效应，即抗氧化酶活性下降的同时氧化损伤也表现出下降的趋势，这可能与运动对氧化应激水平影响的矛盾性，与诱发抗氧化酶基因表达的阈值以及自由基引发氧化损伤的阈值有关。

在衰老的过程中，骨骼肌质量和力量下降，对氧化损伤的反应变得敏感，如进行运动又可能加重氧化损伤，但是有规律的运动诱发的氧化应激水平的变化可以激发一系列的细胞信号通路使抗氧化酶表达增加，从而降低氧化损伤。魏优秀等发现不同的运动形式可以降低衰老小鼠骨骼肌MDA的含量，同时可以上调SOD、CAT以及GPx的活性，而通过跑台运动，老年跑台运动组相对于安静组骨骼肌的8-OH-dG的含量明显减少，其DNA损伤的修复系统与运动能力也增加。在本研究中，老年组经过抗阻训练，8-OH-dG和MDA的含量均表现出明显的下降，SOD的活性显著升高而T-AOC却表现出明显的下降，表明在衰老的过程中，抗阻训练能够明显缓解衰老骨骼肌的氧化损伤，抗氧化能力虽表现出一定矛盾性，但总体表现为一种增加的趋势。由此可以看出，抗阻训练能够缓解在衰老过程中骨骼肌的氧化损伤，一定程度上提高了抗氧化能力。

4　结论

1)在衰老过程中，SAMP-8小鼠的体重未发生生明显的变化，SI却有明显的变化，表现出了骨骼肌衰减的特征，而抗阻运动对于体重、骨骼肌质量的改变均没有影响。

2)衰老时，骨骼肌的抗氧化水平明显降低，而氧化损伤却显著的增高，而通过抗阻训练可以明显逆转这一过程。