力竭運(yùn)動誘導(dǎo)的大鼠紅細(xì)胞氧化應(yīng)激表現(xiàn)及發(fā)生機(jī)制的研究.pdf

1、合理適度的運(yùn)動鍛煉能夠增強(qiáng)機(jī)體的免疫力,而力竭、缺氧等極端條件下的運(yùn)動通常伴隨著多種心血管疾病的增加,甚至猝死。已有的研究表明:運(yùn)動性休克、猝死等疾病往往伴隨著嚴(yán)重的心血管功能障礙的發(fā)生。其中,心室纖顫是導(dǎo)致運(yùn)動性猝死最常見的并發(fā)癥,而這種運(yùn)動誘導(dǎo)的致命性心律失常的發(fā)病機(jī)制仍不甚明確。一般認(rèn)為,動脈粥狀硬化患者心肌組織供血障礙或血栓形成及運(yùn)動性冠狀動脈痙攣是導(dǎo)致運(yùn)動性心肌局部供血不足,進(jìn)而誘發(fā)致命性心律紊亂的重要原因。然而,作為循環(huán)系統(tǒng)

2、主要組分的紅細(xì)胞,其在不同運(yùn)動條件下對機(jī)體微循環(huán)暢通和組織供氧活動的影響仍有待研究。因此,研究不同運(yùn)動條件下RBC抗氧化、清除自由基能力的改變,自身受到氧化損傷程度的變化,以及氧化應(yīng)急條件下紅細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)和攜氧功能的改變將對運(yùn)動誘發(fā)的休克、缺氧損傷、紅細(xì)胞凋亡等多種生理和病理現(xiàn)象的探索提供重要的理論依據(jù)。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴機(jī)體在運(yùn)動過程中會產(chǎn)生大量的活性氧簇(ROS),這些ROS在組織生成后會迅速的釋放的血漿中。盡管紅細(xì)

3、胞擁有非常完善的抗氧化機(jī)制,能夠迅速的清除來自胞內(nèi)和胞外的ROS。但是當(dāng)機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時,持續(xù)、大量產(chǎn)生的ROS被釋放到血漿之中,使紅細(xì)胞的氧化-還原平衡被打破。本課題中,對不同運(yùn)動組大鼠紅細(xì)胞抗氧化指標(biāo)SOD、CAT和GSH檢測結(jié)果表明:力竭運(yùn)動后大鼠紅細(xì)胞抗氧化酶 SOD和 CAT的活性顯著增加,與此同時,胞內(nèi)主要的非酶類抗氧化物GSH含量出現(xiàn)顯著降低。這表明,力竭運(yùn)動使大鼠紅細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài),以抵御運(yùn)動誘導(dǎo)的自由基

4、爆發(fā)。通過TBA法檢測膜脂質(zhì)TBARS水平,結(jié)果表明:力竭運(yùn)動導(dǎo)致大鼠紅細(xì)胞膜脂質(zhì)TBARS水平顯著升高。與此同時,胞內(nèi)高鐵血紅蛋白和膜結(jié)合高鐵血色原的含量也出現(xiàn)了顯著增加。紅細(xì)胞膜蛋白含有豐富的SH,它們對維系 RBC膜上眾多酶類和功能蛋白的正常結(jié)構(gòu)功能起到重要作用。與對照組相比,力竭運(yùn)動后紅細(xì)胞膜蛋白SH含量也出現(xiàn)顯著下降。由此可見,力竭運(yùn)動誘導(dǎo)大鼠紅細(xì)胞出現(xiàn)嚴(yán)重的氧化應(yīng)激損傷。
　?、圃谶\(yùn)動引發(fā)的多種心腦血管疾病中,心肌、腦

5、組織等局部供血不足被認(rèn)為是重要的并發(fā)癥。從紅細(xì)胞的角度看,紅細(xì)胞變形性和攜氧功能的維系對組織微循環(huán)暢通和有效攜氧起著重要的作用。本課題組,不同運(yùn)動條件下大鼠紅細(xì)胞變形能力和攜氧功能檢測分析結(jié)果表明:在力竭運(yùn)動過程中,由膜脂質(zhì)過氧化,膜蛋白交聯(lián)等氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的紅細(xì)胞損傷,紅細(xì)胞膜流動性下降,導(dǎo)致細(xì)胞變形能力降低。對RBC攜氧-釋氧熱力學(xué)和動力學(xué)曲線分析表明:在力竭運(yùn)動過程中,大鼠紅細(xì)胞攜氧熱力學(xué)曲線右移,P50值顯著升高;與此同時,紅細(xì)胞

6、氧壓衰減曲線左移T50指標(biāo)都出現(xiàn)了顯著下降。這意味著,在力竭環(huán)境下大鼠紅細(xì)胞結(jié)合-釋放氧的胞內(nèi)環(huán)境以及相關(guān)的膜蛋白組分都受到了不同程度的影響或損傷。
　?、羌t細(xì)胞中以Band3蛋白為中心的蛋白復(fù)合體在維系紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性,以及調(diào)控紅細(xì)胞能量代謝和氣體轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中都起到重要作用。這個大的Band3復(fù)合體的主要功能有:作為跨膜蛋白與骨架網(wǎng)路的連接樞紐,維持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定;與糖酵解酶類相互作用,調(diào)控糖代謝速率和途徑;與碳酸酐酶(

7、CAII)等相互作用,形成代謝區(qū)室,形成以Band3為核心的O2/CO2交換中心。因此,為了進(jìn)一步探討力竭運(yùn)動誘導(dǎo)的紅細(xì)胞變形和攜氧功能障礙的分子機(jī)制,本文對運(yùn)動性氧化應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)的紅細(xì)胞膜Band3蛋白表達(dá)和分布情況及其調(diào)控的陰離子通道活性進(jìn)行了分析。Western Blotting和免疫熒光檢測的結(jié)果都表明:力竭運(yùn)動導(dǎo)致包括Band3蛋白在內(nèi)的膜蛋白交聯(lián),導(dǎo)致紅細(xì)胞Band3蛋白結(jié)構(gòu)和功能性損傷。Band3蛋白的損傷將進(jìn)一步誘導(dǎo)紅細(xì)

8、胞攜氧和變形能力的下降,成為運(yùn)動相關(guān)疾病的潛在致病因素。
　?、葹榱诉M(jìn)一步探討力竭運(yùn)動誘導(dǎo)的紅細(xì)胞氧化損傷與運(yùn)動過程中血液氧含量的下降之間的關(guān)系。本文在體外條件下模擬不同氧分壓環(huán)境,并以次黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶體系構(gòu)建了體外氧化模型。通過對不同氧分壓環(huán)境下紅細(xì)胞受氧化損傷程度和抗氧化能力的變化,初步探討了環(huán)境氧分壓與紅細(xì)胞氧化損傷的關(guān)系。結(jié)果表明:RBC氧化損傷和抗氧化力受環(huán)境氧分壓條件的影響。在不同氧分壓環(huán)境下,紅細(xì)胞血紅蛋白構(gòu)象

9、在R態(tài)和T態(tài)之間的轉(zhuǎn)變會間接地導(dǎo)致胞內(nèi)糖代謝途徑的改變,從而對紅細(xì)胞氧化-還原代謝途徑產(chǎn)生影響。對力竭恢復(fù)階段大鼠紅細(xì)胞氧化應(yīng)激表現(xiàn)及紅細(xì)胞凋亡和再生過程進(jìn)行了初步的探討。結(jié)果表明,在力竭恢復(fù)初期大鼠紅細(xì)胞仍受到嚴(yán)重的氧化應(yīng)激損傷。伴隨著恢復(fù)時間的增加,受損傷嚴(yán)重的紅細(xì)胞逐漸衰老、凋亡。與此同時,體內(nèi)的造血系統(tǒng)被動員,產(chǎn)生大量的新鮮紅細(xì)胞以補(bǔ)充循環(huán)中受損傷清除的紅細(xì)胞。
　　⑸本研究主要得出以下結(jié)論:力竭運(yùn)動過程中,機(jī)體進(jìn)入氧化應(yīng)