于 洋，楊賢罡，王卓濤，周君一

(1.沈陽體育學(xué)院，遼寧 沈陽 110102;2.河北省體育科學(xué)研究所，河北 石家莊 050001; 3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，河北秦皇島 066003)

急性力竭運動對大鼠腎臟TXA2/PGI2代謝平衡的影響

于 洋1，楊賢罡2，王卓濤3，周君一2

(1.沈陽體育學(xué)院，遼寧 沈陽 110102;2.河北省體育科學(xué)研究所，河北 石家莊 050001; 3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院，河北秦皇島 066003)

目的:探討急性力竭運動及恢復(fù)期過程中腎臟TXA2/PGI2代謝平衡調(diào)節(jié)的生物學(xué)效應(yīng)及自由基代謝的介導(dǎo)作用。方法:SD大鼠隨機分為安靜對照組、運動后即刻組、運動后1 h組、3 h組和24 h組，各運動組采用遞增負荷跑臺運動至力竭方案，測定腎組織中TXB2、6－keto－F1α和MDA含量和SOD活性。結(jié)果:運動后即刻腎臟TXB2含量和TXB2/6－keto－F1α比值均顯著下降，恢復(fù)期TXB2含量和TXB2/6－keto－F1α比值均顯著低于安靜水平。運動及恢復(fù)期腎組織SOD活性、MDA含量與TXB2、6－keto－F1α含量均呈顯著負相關(guān)。結(jié)論:力竭運動及恢復(fù)期腎臟TXA2/PGI2平衡均下調(diào)，運動中有利于維持腎臟局部基本的血液供應(yīng)，可能與運動性腎臟缺血激發(fā)局部代償機制有關(guān)，恢復(fù)期則促進腎臟血液再灌注和恢復(fù)血供。腎臟抗自由基能力提高可能主要通過抑制腎臟TXA2合成下調(diào)TXA2/PGI2平衡。

急性力竭運動;腎組織;TXA2/PGI2代謝平衡;自由基代謝

運動導(dǎo)致腎臟一系列結(jié)構(gòu)和功能變化，其根本原因主要是劇烈運動導(dǎo)致腎組織嚴(yán)重缺血缺氧所致。血栓素A(Thromboxane，TXA2)主要產(chǎn)生于血小板，具有收縮血管，促血小板聚集作用，可通過降低超濾系數(shù)、增加腎小球通透性以損傷腎臟組織［8］;前列環(huán)素(Prostacyclin，PGI2)主要產(chǎn)生于脂肪組織和血管內(nèi)皮細胞，可通過激活腺苷酸環(huán)化酶，增加cAMP含量，促進顆粒膜上的蛋白質(zhì)磷酸化，增加顆粒膜對Ca2+的吸收，降低血小板內(nèi)游離Ca2+水平，舒張血管平滑肌，抑制血小板聚集和促進其解聚［1］。在正常情況下，TXA2和PGI2相互拮抗，其平衡在維護血管張力，血管壁完整性以及調(diào)節(jié)血小板功能等方面起著重要作用。在影響腎臟血流動力學(xué)變化的局部因素中，TXA2與PGI2的作用日益受到重視。由于TXA2和PGI2的活性極不穩(wěn)定，其半衰期分別約為30 s和3 min，便迅速生成TXB2和6－keto－F1α，因此通過測定其代謝產(chǎn)物TXB2和6－keto－F1α的濃度來反映 TXA2和 PGI2的水平，故本研究采用TXB2/6－keto－F1α比值來反映TXA2/PGI2代謝平衡。自由基在細胞自我調(diào)節(jié)中扮演著一種潛在的氧化－還原信號傳導(dǎo)分子的角色，活性氧自由基可通過誘導(dǎo)敏感基因、磷酸化修飾，調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子以及激活細胞因子等方式發(fā)揮在運動過程中的信號調(diào)控效應(yīng)［2］。本實驗通過觀察急性力竭運動及恢復(fù)期腎組織中TXB2和6－keto－F1α含量及SOD活性和MDA含量的變化，旨在探討該過程中腎臟TXA2/PGI2代謝平衡的生物學(xué)效應(yīng)及自由基代謝的介導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組

2月齡健康雄性SD大鼠42只，體重200－220克，由沈陽醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供，許可證號:SCXK (遼)2003－0009。適應(yīng)性喂養(yǎng)10天后隨機分為5組:安靜對照組(C組，n=8)、力竭運動后即刻組(E0組，n=9)、力竭運動后1h組(E1組，n=9)、力竭運動后3h組(E3組，n=8)、力竭運動后24h組(E24組，n =8)。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，自由進食和飲水，室內(nèi)環(huán)境溫度(23±3)℃，相對濕度50% －60%，自然光照，通風(fēng)良好。隔日更換墊料，鼠籠每周消毒2次。

1.2 運動方案

各運動組大鼠正式實驗前均進行兩天的適應(yīng)性跑臺運動，速度10 m/min，時間 10 min，坡度0°，1 次/天。正式實驗采用Bedford根據(jù)大鼠體重/攝氧量回歸方程所建立的漸增負荷運動模型［3］，共分為五級:①坡度5°，速度6 m/min，時間10 min;②坡度5°，速度15 m/min，時間 15 min;③坡度 5°，速度 20 m/min，時間15 min;④坡度5°，速度 24 m/min，時間 15 min;⑤坡度5°，速度28 m/min，直至力竭。運動中使用毛刷刺激動物尾部，使其保持在跑道前1/3處，以維持運動強度。運動過程中禁止使用電刺激。

力竭標(biāo)準(zhǔn)為:第五級負荷中，動物未能跟上跑臺速度，先后滯留跑道后1/3處達3次以上，刺激驅(qū)趕無效。行為特征為:呼吸急深且幅度大，腹臥位，垂頭，刺激后無反應(yīng)。

1.3 實驗取材

迅速取出右側(cè)腎臟，在預(yù)冷生理鹽水中漂洗，除去血液，濾紙拭干，稱重置于小燒杯內(nèi)。量取對應(yīng)體積的冷生理鹽水，充分研碎使組織勻漿化，制備10%勻漿。2 500 rpm離心10 min，取上清，待測腎臟組織SOD活性和MDA含量。同時快速稱取100 mg新鮮右側(cè)腎組織，先加入無水乙醇0.5 ml研磨，再加生理鹽水4.5 ml充分研磨制成勻漿，置－20℃保存。測定前4℃，3 000 rpm，離心20 min，取上清，待測腎組織中TXB2和6－keto－F1α含量。

1.4 測試指標(biāo)及方法

TXB2采用放射免疫平衡法測定，6－keto－F1α采用放射免疫非平衡法測定，MDA采用硫代巴比妥酸法測定，SOD采用亞硝酸鹽抑制法測定。其中TXB2和6－keto－F1α測定試劑盒由解放軍總醫(yī)院放免研究所提供，MDA和SOD測定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 15.0軟件包對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，所有數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±SD)表示，組間差異采用單因素方差分析，顯著性水平定為P＜0.05。

2 實驗結(jié)果

2.1 不同時刻大鼠腎臟 TXB2、6－keto－F1α含量和TXB2/6－keto－F1α比值的比較

TXB2含量運動后即刻顯著下降，E1、E3和E24組均顯著低于C組但與E0組比較均無顯著差異。6－keto－F1α運動后即刻有所下降但不顯著，恢復(fù)期24h達到最低點，顯著低于C組但與即刻組比較無顯著差異。TXB2/6－keto－F1α比值運動后即刻顯著下降，E1、E3和E24組均顯著低于C組但與E0組比較均無顯著差異，見表1。

2.2 不同時刻大鼠腎臟SOD活性和MDA含量的比較

SOD活性運動后即刻有所升高但不顯著，恢復(fù)期持續(xù)顯著升高，至24h達到最高點，其中E1，E3，E24

表1 力竭運動對大鼠腎臟TXB2，6－keto－F1α含量和TXB2/6－keto－F1α比值的影響

組顯著高于C組，E3，E24組較 E0組顯著升高，E24組亦顯著高于E1和E3組。MDA含量運動后即刻顯著升高，于運動后3h達到峰值，后顯著下降，至恢復(fù)期24h仍處于較高水平，其中E3和E24組顯著高于C組，E3組較E0和E1組均顯著升高，而E24組顯著低于E3組，見表2。

表2 力竭運動對大鼠腎臟SOD活性和MDA含量的影響

2.3 力竭運動及恢復(fù)期大鼠腎臟TXB2、6－keto－F1α與SOD、MDA的相關(guān)性分析

SOD活性、MDA 含量與 TXB2、6 －keto－F1α含量間均呈顯著負相關(guān)，其中SOD活性與TXB2含量間r = －0.505，P＜0.01，與 6－keto－F1α含量間 r= －0.372，P＜0.05;MDA含量與 TXB2含量間 r=－0.371，P ＜0.05，與6－keto－F1α含量間 r= －0.444，P＜0.01。

3 分析與討論

3.1 力竭運動及恢復(fù)期腎臟TXA2/PGI2代謝平衡變化的生物學(xué)效應(yīng)

前列腺素在腎組織中含量豐富，在腎臟血流調(diào)節(jié)，腎小管水鹽代謝及腎臟發(fā)育等方面發(fā)揮著重要作用。缺血缺氧狀態(tài)下腎臟TXA2/PGI2代謝平衡變化已有報道，中毒性急性腎衰早期TXA2和PGI2與腎小球濾過率下降有關(guān)，兩者在缺血性腎損害中發(fā)揮重要作用。急性腎衰模型中缺血再灌注后腎皮質(zhì)TXA2合成顯著增加，PGI2合成受抑制，6－keto－F1α/TXB2比值下降。缺血缺氧后胎鼠腎組織6－keto－F1α顯著增高，TXB2雖有增高但幅度較小，導(dǎo)致6－keto－F1α/ TXB2比值顯著升高。急性運動時腎血流量明顯減少，特別是皮質(zhì)血流量減少是早期腎小球濾過率下降的重要原因，本研究結(jié)果顯示大鼠力竭運動后即刻腎組織中TXB2/6－keto－F1α比值顯著降低，提示運動導(dǎo)致腎臟TXA2/PGI2代謝平衡下調(diào)，使局部血管平滑肌舒張和血小板聚集反應(yīng)減弱，局部血液循環(huán)阻力減少，有利于拮抗急性力竭運動導(dǎo)致的腎臟缺血，代償性調(diào)整腎臟缺血狀態(tài)，維持基本血液供應(yīng)，這一機制可能對防止運動誘發(fā)急性腎功能衰竭的出現(xiàn)具有重要意義［4］。而恢復(fù)期 TXB2/6 －keto－F1α比值顯著低于安靜水平而與即刻無顯著變化，基本維持在運動后即刻水平，且均顯著低于安靜水平，提示恢復(fù)期腎臟TXA2/ PGI2代謝平衡下調(diào)，局部血管平滑肌舒張而血小板聚集反應(yīng)受到抑制，局部循環(huán)阻力減少，腎臟血液供應(yīng)得以恢復(fù)，該效應(yīng)可持續(xù)到24h以上，隨著恢復(fù)期的延續(xù)，代償性調(diào)整作用可能依然存在，但程度有所減弱，對于改善運動性腎臟缺血和維持正常腎功能具有積極意義，也與缺血再灌注過程相一致。腎組織TXA2/PGI2代謝平衡變化的機制可能細胞內(nèi)Ca2+超載有關(guān)，大鼠力竭游泳運動后即刻、1h和24h腎臟線粒體游離Ca2+顯著高于對照組［5］，Ca2+超載可通過激活細胞質(zhì)膜上的磷脂酶A2，促進花生四烯酸分解生成TXA2和PGI2。本研究中觀察到的現(xiàn)象還可能與缺血引起腎小血管內(nèi)皮細胞損害有關(guān)。PGI2在腎組織缺血、缺氧和再灌注時，常因血管內(nèi)皮損傷，生成減少。腎缺血后毛細血管內(nèi)皮細胞腫脹，基底膜剝脫，暴露基底膜下的膠原纖維，再灌流后血小板粘附其上，引起血小板聚集，TXB2釋放增多，與以往的研究存在不一致的原因可能與機體由于長時間運動引起水需要量增加，機體為減少水排出而引發(fā)的自身調(diào)節(jié)有關(guān)，尚待進一步探討。

3.2 力竭運動及恢復(fù)期腎臟自由基代謝對TXA2/ PGI2代謝平衡的介導(dǎo)作用

以往對自由基的認識停留在其對生物體的損傷和毒副作用，最新研究認為它在細胞自動調(diào)節(jié)中扮演著一種潛在的氧化－還原信號傳導(dǎo)分子的角色［6］。補充二甲基硫脲和SOD顯著降低行右腎切除術(shù)鼠血漿TXB2水平。健康男性青年受試者進行亞極量前臂握力實驗后，補充安慰劑組肱動脈血管舒張高于補充抗氧化劑組［7］。川芎嗪可能通過抑制自由基產(chǎn)生，升高SOD、GSH－PX活性，調(diào)節(jié) TXA2/PGI2之間的平衡。VE缺乏引起血漿花生四烯酸代謝調(diào)節(jié)失衡，但與花生四烯酸代謝酶途徑之間無直接影響。糖尿病大鼠模型腎組織氧自由基水平增加與6－keto－F1α/ TXB2比值呈顯著正相關(guān)，兩者在糖尿病早期腎小球血流動力學(xué)改變過程中起某種協(xié)同作用。提示健康或病理狀態(tài)下影響血漿抗氧化能力的因素可能在花生四烯酸代謝中發(fā)揮作用，本研究發(fā)現(xiàn)腎臟SOD活性、MDA含量與 TXB2、6－keto－F1α含量均呈顯著負相關(guān)，LPO可引起TXA2/PGI2平衡失調(diào)，血小板聚集加強，釋放5－羥色胺等，并增強凝血活性，此外還可以直接損傷內(nèi)皮細胞，使內(nèi)皮細胞產(chǎn)生退行性變化和通透性改變，導(dǎo)致PGI2合成障礙。本研究中不同時刻腎臟SOD活性持續(xù)顯著升高，而LPO的穩(wěn)定降解產(chǎn)物，MDA含量處于一較高水平，抗/促氧化平衡維持在較高水平，且抗氧化能力始終處于優(yōu)勢地位，減少脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和過氧化脂質(zhì)的生成［8］，下調(diào)TXA2/PGI2代謝平衡，導(dǎo)致血管舒張和血小板凝集反應(yīng)減弱，血流阻力下降，恢復(fù)血液供應(yīng)。由于腎臟TXB2運動后及恢復(fù)期均顯著低于安靜水平，而6－keto－F1α無顯著變化，提示力竭運動時機體抗氧化能力對TXA2/ PGI2平衡的調(diào)節(jié)效應(yīng)可能主要通過抑制TXA2的合成，而對PGI2合成無影響。

4 小結(jié)

4.1 力竭運動及恢復(fù)期腎臟TXA2/PGI2代謝平衡均下調(diào)，在運動時有利于維持腎臟局部基本的血液供應(yīng)，可能與運動性腎臟缺血激發(fā)局部代償機制有關(guān)，恢復(fù)期則促進腎臟再灌注和恢復(fù)血供。

4.2 力竭運動及恢復(fù)期腎臟抗氧化能力參與介導(dǎo)TXA2/PGI2平衡的調(diào)節(jié)可能主要與抑制TXA2合成有關(guān)。

［1］夏蕾，陳衛(wèi)軍.前列環(huán)素的抗動脈粥樣硬化作用及其血流調(diào)控［J］. 局解手術(shù)學(xué)雜志，2006，15(2):128－9

［2］Darley－Usmar V.The powerhouse takes control of the cell: the role of mitochondria in singal transduction［J］.Free Radic Biol Med，2004，37(6):753－4

［3］ Bedford MA.Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures［J］.J Appl physiol，1979，(6):47

［4］張悅，葉志斌，吳兆龍.運動致急性腎功能衰竭二例［J］.中華腎臟病雜志，2005，21(6):314

［5］常波.運動源自由基對大鼠腎臟線粒體游離鈣和ATP合成能力的影響［J］.上海體育學(xué)院學(xué)報，2006，20(2):72－75

［6］Jezek P，Hlavata L.Mitochondria in homeostasis of reactive oxygen species in cell，tissue and organism［J］.Int J Biochem Cell Biol，2005，37(12):2478 －503

［7］Richardson RS，Donato AJ，Uberoi A，et al.Exercise－ induced brachial artery vasodilation:role of free radicals［J］. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2007，292:H1516 －22

［8］任綺.不同方式的急性運動和慢性運動對自由基的影響［J］. 體育科學(xué)，2004，24(4):22 －25

Effect of Acute Exhaustive Exercise on TXA2/PGI2Metabolism Balance of Renal Tissue in Rats

YU Yang1，YANG Xian－gang2，WANGZhuo－tao3，ZHOUJun－yi2

(1.Shenyang Institute of Physical Education，Shenyang，110102，China; 2.Hebei Research Institute of Sports Science，Shijiazhuang，050001，China; 3.Oceanography College of Hebei Agricultural University，Qinhuangdao，066003，China)

Objective:To explore the biological effect of TXA2/PGI2metabolism balance and mediate role of free radicals metabolism during acute exhaustive exercise and recovery period.Method:Forty－two SD rats were divided into five groups at random，control group(C，n=8)，immediately after exercise group(E0，n=9)，1h，3h and 24h after exercise groups(E1，n=9;E3，n=8;E24，n=8).Rats in exercise groups was given an process of incremental loading treadmill running to exhaustive.TXB2，6 －keto－F1αand MDA content，SOD activity in renal tissue were determinated.Result:TXB2content and TXB2/6－keto－F1αratio in renal tissue significantly decreased immediately after running，while 6－keto－F1αdecreased without statistically significant difference.During recovery period，TXB2content and TXB2/6－keto－F1αratio were still significantly lower than baseline，whereas had no difference with the levels of immediately after running.There was significant negative correlation between TXB2，6－keto－F1αcontent and SOD activity，MDA contents found.Conclusion:The downregulated of TXA2/PGI2metabolism was beneficial to renal fundamental blood supply during exercise which may be related to local compensatory mechanism，and also beneficial to renal blood reperfusion and blood supply recovery during recovery period.Increased anti－free radical ability down－regulated TXA2/PGI2metabolism balance，and this effects may mainly be related to inhibit TXA2synthesis.

Acute Exhaustive Exercise;Renal Tissue;TXA2/PGI2Metabolism Balance;Free Radical Metabolism

G804.7

A

1007－323X(2011)05－0080－04

2011－06－20

于洋(1961－)，女，教授

研究方向:運動疲勞與營養(yǎng)恢復(fù)