问题:
关键词:模拟高原训练;肾脏;间歇低氧训练;恢复;细胞凋亡
● 参考解析
目的与方法:
探讨模拟高原训练及恢复方法对大鼠肾脏组织的影响及其可能机制。选取SD雄性健康大鼠,8周龄,32只,国家标准啮齿类动物饲料进行分笼喂养,自由饮食、饮水,动物房相对湿度为30%-60%,温度20℃-24℃,自然光照。常压低氧房浓度为12.5%-12.7%,其相对高度为4000m。
模拟高原训练:大鼠随机分为4组:即常氧对照组,常氧训练组,低氧对照组,低氧训练组。常压低氧浓度为12.7%,大鼠跑台坡度为10度,速度为20m/min。低氧对照组和低氧训练组大鼠全部实验均在低氧房中操作进行。第一周的周1-2大鼠跑台速度20m/min,时间为10min,间歇1d,周4-6跑台速度为20m/min,时间为15min,间歇1d;第二周的周1-2跑台速度为20m/min,时间为20min,间歇1d,周4-6跑台速度为20m/min,时间为25min,间歇1d;第三周的周1-2跑台速度为20m/min,时间为30min,间歇1d,周4-6跑台速度为20m/min,时间为40min,间歇1d;第四周的周1-2跑台速度为20m/min,时间为50min,间歇1d,周4-6跑台速度为20m/min,时间为60min,间歇1d。每周休息2d,训练5d。
间歇低氧运动后不同条件下恢复:将SD大鼠64只,随机分为8组,每组8只:即低氧对照组、运动即刻组、常氧恢复24h组、低氧恢复24h组、常氧恢复48h组、低氧恢复48h组、常氧恢复7d组、低氧恢复7d组。常氧恢复是指常氧环境下自由活动和自由饮食;低氧恢复是指在氧浓度为12.7%,相对高度为4000m的条件下自由活动和饮食。间歇运动大鼠均在低氧房内的动物跑台上进行一次性训练,低氧浓度为12.7%,相对海拔高度为4000m,运动方案为运动3min,间歇3min,共重复10次,跑台梯度为10度,跑台速度为20m/min。在第10次运动结束后进入恢复方案。
在末次跑台训练结束后次日,腹腔注射20%乌拉坦麻醉,冰浴下开腹摘取肾脏,0℃-4℃生理盐水涮洗,去其外层结缔组织膜后迅速放入中性甲醛液固定。HE、Masson、VG、高碘酸品红和醋酸氨银特殊染色,观察肾脏髓质区和皮质区组织结构变化,采用免疫组织化学实验技术观察、测试肾脏皮质区Bax、Bcl-2、p53、PCNA、HIF-1α、VEGF、nNOS、iNOS、eNOS、TNF-α、HSP70表达变化。采用Leica显微成像系统采集图像,Image-Pro Plus 5.1图像处理软件进行图像采集和平均光密度(MOD)分析。
研究结果:
1 模拟高原训练可促进肾组织p53和Bax的表达,不同程度抑制Bcl-2的表达,使Bax/Bcl-2比值升高,提示模拟高原训练促进肾脏细胞凋亡增加。
2 模拟高原训练显著促进iNOS的表达,不同程度抑制nNOS和eNOS的表达,提示模拟高原训练通过nNOS和eNOS的表达维持肾脏的生理功能,通过nNOS的表达,使组织产生过量的NO,促使细胞凋亡增加。
3 模拟高原训练可促进肾脏HSP70和TNF-α的表达,表明模拟高原训练可引起细胞凋亡的加剧,导致肾脏组织的损伤;模拟高原训练促进TNF-α的过量表达,表明模拟高原训练增加肾组织的炎症反应。
4 模拟高原训练可促进肾组织HIF-1α、VEGF和PCNA的表达,提示模拟高原训练可促进肾组织细胞的增殖和间质的增生,导致肾小球增生肥大;模拟高原训练可促进HIF-1α和VEGF的过量表达,使HIF-1α对Bax和VEGF等作用加强,促使肾脏组织细胞凋亡加剧、肾小球滤过膜通透性增加,可能是模拟高原训练后运动员尿成份发生异常的重要原因。
5 常氧恢复条件下肾脏组织Bax和p53的表达和Bax/Bcl-2比率较低氧条件下为低,低氧训练可上调Bax和p53的表达和Bax/Bcl-2比值;常氧恢复条件下Bcl-2的表达较低氧条件下为高,在恢复过程中Bax和p53的表达和Bax/Bcl-2趋于一致;低氧恢复条件下较常氧恢复条件下细胞凋亡显著增多;低氧恢复过程中低氧恢复48h凋亡最高;常氧恢复过程中常氧恢复24h凋亡最高。提示常氧恢复最佳时间在24h时后;低氧恢复最佳时间在48h时后;且常氧条件恢复优于低氧条件恢复。
6 低氧训练可下调nNOS和iNOS的表达,上调eNOS的表达,使cNOS/iNOS比率上升;低氧恢复条件下nNOS表达较常氧条件下为低,iNOS和eNOS表达较常氧条件下为高,而低氧恢复条件下cNOS/iNOS比率较常氧条件下为低。低氧恢复条件下较常氧恢复条件下NOS表达增加,通过过量NO促进细胞凋亡,且常氧恢复48h凋亡最高,因此提示常氧恢复优于低氧恢复,恢复最佳时间在48h后,与时间密切相关。
7 低氧训练可下调TNF-α的表达,上调HSP70的表达;在低氧和常氧恢复条件下,TNF-α和HSP70变化表现为先上升后下降;低氧恢复条件下TNF-α和HSP70表达较常氧条件下为高。低氧训练可能通过下调TNF-α、上调HSP70保护肾脏的组织细胞,使肾功能适应低氧训练的需要;常氧恢复24h时致炎作用最强,48h时损伤程度最高;低氧恢复条件下较常氧恢复条件下致炎和损伤作用最显著。提示常氧恢复优于低氧恢复,且恢复最佳时间在48h后,与时间密切相关。
8 低氧训练可下调PCNA和VEGF的表达,上调HIF-1α的表达;低氧恢复条件下VEGF和HIF-1α表达较常氧条件下为低,PCNA表达较常氧条件下为高。提示可能是由于常氧恢复过程中大量的自由基产生,进一步损伤肾组织所致;PCNA的过表达,可能与肾组织修复和肾脏间质增生显著增加有关。
结论:
模拟高原训练可通过低氧和训练双重刺激增加组织的炎症反应,诱导肾脏组织的损伤,同时通过促进肾组织细胞的增殖、间质的增生,导致肾小球增生肥大和肾小管、肾小球基底膜增厚,使肾脏组织的细胞凋亡加剧;间歇低氧训练可造成肾组织的损伤,在恢复过程中损伤程度先增加后降低,低氧恢复较常氧恢复过程中致炎、损伤和增生作用显著,肾脏组织凋亡程度增加,提示运动造成的损伤具有延迟性,常氧恢复优于低氧恢复,且损伤的恢复与时间密切相关。
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