低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠海馬神經(jīng)元的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、大量的低氧訓(xùn)練研究表明：低氧訓(xùn)練提高了機(jī)體對(duì)缺氧的適應(yīng)能力，體現(xiàn)在對(duì)呼吸、心血管、血液、骨骼肌等系統(tǒng)的有效作用，并從細(xì)胞、組織、器官等不同水平提高機(jī)體氧運(yùn)輸和利用的效率，從而提高運(yùn)動(dòng)員的身體機(jī)能和運(yùn)動(dòng)能力。這些研究大多集中在呼吸系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、骨骼肌和運(yùn)動(dòng)能力等方面。有關(guān)低氧訓(xùn)練對(duì)腦組織的影響及其機(jī)制的研究目前尚未見報(bào)道。為了探討低氧訓(xùn)練對(duì)大鼠海馬腦神經(jīng)元的影響及其機(jī)制，本文從整體水平、細(xì)胞水平和分子水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

2、 本研究選用六周齡雄性SD大鼠120只，經(jīng)力竭實(shí)驗(yàn)篩選出90只，隨機(jī)分成9組，每組10只：低住安靜對(duì)照組（常氧生活）、高住安靜對(duì)照組（低氧生活）、間歇高住安靜對(duì)照組（常氧生活12hr/d，低氧生活12hr/d）、低住低練耐力組（常氧生活，跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d）、高住高練耐力組（低氧生活，跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d）、高住高練復(fù)氧1周組（前6周低氧生活，跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d，第7周常氧生活，常氧跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d），高住低練耐力組（低氧生活12

3、hr/d，常氧生活11hr/d，常氧跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d），高住低練復(fù)氧1周組（前6周低氧生活12hr/d，常氧生活11hr/d，常氧跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d；第7周常氧生活，常氧跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d）和低住高練耐力組（常氧生活23hr/d，低氧跑臺(tái)訓(xùn)練1hr/d）。本實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)Hypoxico公司制造的常壓低氧艙以13.6％的氧濃度(相當(dāng)于海拔3500m的氧濃度)模擬低氧訓(xùn)練，根據(jù)血乳酸－速度曲線確定大鼠常氧訓(xùn)練的強(qiáng)度為35m/min，低氧訓(xùn)

4、練的強(qiáng)度為30m/min。訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間為6周，每周6天。在第四周末進(jìn)行大鼠運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試、在第五周末進(jìn)行大鼠力竭測(cè)試，在第六周末大鼠處死、取材。 本研究采用組織學(xué)、免疫組化、實(shí)時(shí)熒光定量PCR等方法對(duì)大鼠的運(yùn)動(dòng)能力、海馬神經(jīng)元細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞調(diào)亡、HIF-1α及其調(diào)控的相關(guān)基因EPO、VEGF、GLUT1等的mRNA表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)： 1.模擬4周海拔3500m高度低氧耐力訓(xùn)練，高住低練和低住高練對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的

5、提高顯著高于低住低練和高住高練。 2.模擬6周3500m低氧耐力訓(xùn)練，低住低練、高住低練和低住高練組海馬神經(jīng)元形態(tài)正常。高住高練組海馬神經(jīng)元受到輕度損傷（變性），表現(xiàn)為散在的細(xì)胞略有腫脹，或皺縮，或無(wú)改變但部分尼氏體不清晰或溶解；且這種影響在復(fù)氧1周后仍未完全恢復(fù)。訓(xùn)練和低氧訓(xùn)練各組海馬神經(jīng)元均無(wú)細(xì)胞調(diào)亡。 3.模擬6周3500m低氧耐力訓(xùn)練，海馬HIF-1mRNA表達(dá)的變化與其調(diào)控的相關(guān)基因：EPO、GLUT1和VEG

6、F的mRNA表達(dá)的變化基本一致：高住高練和高住低練組HIF-1αmRNA的表達(dá)顯著增加；高住高練和高住低練組海馬EPO mRNA的表達(dá)非常顯著性增加，低住高練組顯著增加；高住高練和高住低練組海馬VEGF mRNA的表達(dá)非常顯著性增加，低住高練組顯著增加；高住低練組海馬GLUT1 mRNA的表達(dá)非常顯著性增加，高住高練組顯著增加。 根據(jù)本文的研究結(jié)果，提出腦組織對(duì)低氧訓(xùn)練適應(yīng)及其對(duì)運(yùn)動(dòng)能力影響的可能機(jī)制：腦組織是機(jī)體對(duì)缺氧最敏感的

7、器官，低氧訓(xùn)練中低氧環(huán)境和運(yùn)動(dòng)缺氧的雙重刺激（同步或交替）激活腦組織中的HIF-1α，使其調(diào)控的相關(guān)基因EPO、GLUT1和VEGF的表達(dá)增加。EPO（通過(guò)血腦屏障可到外周循環(huán)）促進(jìn)紅細(xì)胞的增加以提高氧氣運(yùn)輸能力；EPO/EPOR對(duì)腦組織有很強(qiáng)的營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用；GLUT1加快葡萄糖由血液轉(zhuǎn)運(yùn)入腦，改善腦內(nèi)能量物質(zhì)的供應(yīng)；VEGF具有保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的功能，同時(shí)，促進(jìn)腦血管增生，使毛細(xì)血管密度增加，縮短血氧彌散到細(xì)胞的距離，增加對(duì)細(xì)胞的供氧量

8、。這些因素可以抵抗缺氧對(duì)腦組織的損害，同時(shí)，這些因素還可以增強(qiáng)腦細(xì)胞的抗缺氧能力，長(zhǎng)期積累使腦組織對(duì)低氧訓(xùn)練形成適應(yīng)，腦組織耐缺氧能力增加，促進(jìn)運(yùn)動(dòng)能力的提高。 本文研究結(jié)果提示：低氧訓(xùn)練實(shí)踐中，在3500m的海拔或相對(duì)應(yīng)的低氧濃度條件下，可能不適合進(jìn)行持續(xù)性的高住高練（耐力性訓(xùn)練），采取高住低練（耐力性訓(xùn)練）的方式可能對(duì)提高腦組織抗缺氧能力和運(yùn)動(dòng)成績(jī)是有利的，而低住高練（耐力性訓(xùn)練）雖然可能提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)，但對(duì)腦組織抗缺氧能力的