冷暴露过程中大鼠骨骼肌组织氧化应激酶系的变化

杨义军;杨成君;尹旭辉;于宁;尹忠伟;蒋彤

【摘 要】目的 探讨冷暴露过程中大鼠骨骼肌组织氧化酶系的变化.方法 将48只大鼠分为6组,每组8只:对照组、冷暴露1、3、7、14、21天组,分别于室温饲养7天和0±4℃饲养1、3、7、14、21天,取大鼠小腿骨骼肌组织检测丙二醛(MDA)和抗氧化酶:铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)、锰超氧化物歧化酶(MnSOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽S-转移酶(GST).结果 大鼠骨骼肌组织MDA含量在冷暴露1～14天明显高于对照组(P<0.05,P<0.01),在冷暴露21天恢复正常;而CuZnSOD、MnSOD、CAT、GSH-Px、GST的活性从冷暴露第3天开始明显升高(P<0.05),CuZnSOD活性在冷暴露14～21天恢复正常,其他抗氧化酶活性在整个冷暴露期间均明显高于对照组(P<0.05,P<0.01).结论 冷暴露过程中大鼠骨骼肌抗氧化防护作用明显增强.同时,在冷暴露过程中随着骨骼肌抗氧化防护反应的增强以及MDA含量的恢复,可能标志机体冷适应的建立. 【期刊名称】《医学研究杂志》 【年(卷),期】2010(039)011 【总页数】3页(P-91)

【关键词】冷暴露;抗氧化酶;丙二醛

【作 者】杨义军;杨成君;尹旭辉;于宁;尹忠伟;蒋彤

【作者单位】110034,沈阳军区疾病预防控制中心;110034,沈阳军区疾病预防控制中心;110034,沈阳军区疾病预防控制中心;110034,沈阳军区疾病预防控制中心;110034,沈阳军区疾病预防控制中心;110034,沈阳军区疾病预防控制中心

【正文语种】中 文 【中图分类】R3

冷暴露可通过寒颤产热和非寒颤产热两种作用增加机体热量,从而增加机体对寒冷的耐受力。寒颤产热主要是通过增加骨骼肌的活性,一般发生在冷暴露的早期。冷暴露后期寒颤产热作用减低,同时非寒颤产热作用增强[1]。冷暴露过程中,随着机体产热的增加,必然伴随机体代谢率的增强和氧耗量的增加,从而导致机体组织活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的增加,ROS的增加可损伤细胞生物大分子物质,引起 DNA氧化损伤、脂质过氧化和蛋白质变性[2]。ROS的聚集和增加打破了机体的氧化与抗氧化平衡系统,机体的抗氧化系统必然作出相应的变化。骨骼肌作为占体重比重较大的组织,在机体冷暴露产热作用方面扮演了重要作用。本研究主要观察了冷暴露过程中大鼠骨骼肌氧化应激酶系的变化规律,探讨冷暴露对大鼠骨骼肌组织氧化应激酶系的影响。 材料与方法

1.实验动物分组及处置:体重 250～300g健康雄性 Wistar大鼠 48只,购自中国医科大学实验动物中心。在本实验室分笼饲养,自动饮水,适应 1周后进行实验。室温控制在 20±2℃。大鼠随机分成对照组和冷暴露 1、3、7、14、21天共 6组,每组 8只大鼠。对照组在室温 20±2℃饲养,冷暴露组在本实验室的寒冷环境模拟实验舱(0±4℃)中分笼饲养 1、3、7、14、21天,光照时间每天 12h。对照组在饲养 7天,冷暴露组分别于冷暴露 1、3、7、14、21天后断头处死,取出小腿骨骼肌,用生理盐水洗去血迹,组织在 0±4℃匀浆,用于抗氧化指标的测定。

2.主要试剂与仪器:抗氧化酶检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所。高速低温离心机(美国 Beckman公司)。722光栅分光光度计(国产)。恒温水浴箱(国产)。

3.测定指标及检测方法:测定指标:MDA、CuZnSOD、Mn-SOD、CAT、GSH-Px、GST。测定方法均按照南京建成生物工程研究所提供的试剂盒说明书进行。 4.统计学处理:本实验结果各组数据均用平均数 ±标准差(±+s)表示。采用SPSS11.0统计分析软件对两组数据进行 t检验。 结 果

1.冷暴露大鼠骨骼肌组织 SOD活性和 MDA含量的变化如表1所示,与对照组相比,大鼠骨骼肌组织 CuZnSOD活性从冷暴露第 3天开始明显升高(P＜0.05),第 7天达到高峰(P＜0.01),从冷暴露 14天开始恢复到对照组水平;而 MnSOD活性从冷暴露第 3天开始升高(P＜0.01),一直维持至冷暴露 21天。大鼠骨骼肌组织 MDA含量从冷暴露第 1天明显升高(P＜0.05),在冷暴露第 7天达到高峰(P＜0.01),至冷暴露 21天恢复至对照组水平。

2.冷暴露大鼠骨骼肌组织 CAT、GSH-Px、GST活性的变化见表2显示。与对照组相比,大鼠骨骼肌组织 CAT、GSH-Px、GST的活性从冷暴露第 3天明显升高(P＜0.05,P＜0.01),这种升高一直维持至整个冷暴露结束。

表1 冷暴露大鼠骨骼肌组织SOD活性和 MDA含量的变化(n=8)与对照组相比,*P＜0.05,**P＜0.01天数CuZnSOD(U/mg) MnSOD(U/mg) MDA(nmol/mg)对照组 冷暴露组 对照组 冷暴露组 对照组 冷暴露组1 91.3±10.87 95.5±11.36 42.3±6.75 48.9±6.92 5.1±0.69 6.1±0.77△91.3±10.87 108.7±14.13* 42.3±6.75 55.4±8.42** 5.1±0.69 9.3±1.22**7 91.3±10.87 114.4±15.78** 42.3±6.75 53.5±7.85** 5.1±0.69 9.9±1.05**14 91.3±10.87 93.45±11.77 42.3±6.75 51.4±7.74* 5.1±0.69 6.0±0.92*21 91.3±10.87 91.0±9.96 42.3±6.75 49.2±6.33* 5.1±0.69 5.4±0.74 3

表2 冷暴露大鼠骨骼肌组织CAT、GSH-Px、GST活性的变化(n=8)与对照组相比,*P＜0.05,**P＜0.01天数CAT(U/mg) GSH-Px(U/mg) GST(U/mg)对照组 冷

暴露组 对照组 冷暴露组 对照组 冷暴露组1 4.5±0. 5.1±0.67 45.6±5.31 49.4±5.87 34.2±4.25 36.6±4.46 4.5±0. 5.8±0.77** 45.6±5.31 54.6±7.42* 34.2±4.25 41.2±5.39*7 4.5±0. 6.2±0.85** 45.6±5.31 59.7±8.31** 34.2±4.25 49.6±6.72**14 4.5±0. 5.7±0.79** 45.6±5.31 53.5±6.01* 34.2±4.25 44.5±5.96**21 4.5±0. 5.3±0.63* 45.6±5.31 51.6±5.40* 34.2±4.25 40.4±5.16*3 讨 论

有研究表明,冷环境可使骨骼肌代谢增强[3]。在冷暴露过程中,动物快肌纤维和慢肌纤维线粒体中琥珀酸脱氢酶、辅酶Ⅰ和细胞色素氧化酶 aa3活性明显升高,这表明冷暴露引起了机体骨骼肌有氧氧化和能量代谢加快,以增加热量的产生,维持体温,从而导致机体组织 ROS的增加及抗氧化防护反应的增强。

本文实验结果表明,冷暴露 1天后,大鼠骨骼肌组织 MDA含量明显升高,在冷暴露 7天达到高峰,至冷暴露 21天恢复到对照组水平,提示冷暴露早期,大鼠骨骼肌脂质过氧化增强,过氧化的增加可能与冷暴露机体代谢率大幅度增加,氧耗量急剧上升有关。CuZnSOD、MnSOD、CAT、GSH-Px、GST是骨骼肌内主要的抗氧化酶,它们均属于抗氧化应激酶防御体系,可清除组织和细胞代谢过程中产生的自由基和过氧化物,从而保护组织和细胞免受氧化应激的损害[4]。

本研究显示,大鼠骨骼肌组织 CuZnSOD、Mn-SOD、CAT、GSH-Px、GST的活性在冷暴露第 3天均明显升高,其中 CuZnSOD活性在冷暴露后期(14～21天)恢复到正常水平,而 MnSOD活性在整个冷暴露期间均明显升高,这种差别可能是由于两者在细胞中的分布不同造成的。MnSOD主要分布在线粒体内膜,CuZnSOD主要分布在细胞液,在冷暴露的后期,由于 ROS量的减少,线粒体内膜 MnSOD的增加足以清除机体产生的 ROS,防止其在细胞液中增加,从而导致 CuZnSOD活性在冷暴露后期恢复正常。SOD是体内非常重要的氧自由基清除剂,它可使氧化应激产生氧

自由基转变为 H2 O2,而 CAT、GSH-Px、GST具有重要的生理功能,可清除体内的 H2O2以消除其对酶和膜蛋白上巯基的氧化作用,并防止 H2 O2转化为活性更强的羟自由基[5]。本实验中,大鼠骨骼肌CAT、GSH-Px、GST活性在整个冷暴露过程中都明显高于对照组,这表明冷暴露明显增强了大鼠骨骼肌组织抗氧化应激能力。 综上所述,在冷暴露期间,大鼠骨骼肌抗氧化酶系的活性明显增强,以清除冷暴露过程中脂质过氧化物的产生,从而防止 ROS聚集对组织和细胞的损伤。同时,在冷暴露过程中随着骨骼肌抗氧化防护反应的增强以及 MDA含量的恢复,可能标志机体冷适应的建立。 参考文献

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