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编号:10272182
6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆β-内啡肽、强啡肽A1—13、精氨酸加压素以及缩宫素的变化
http://www.100md.com 《中国运动医学杂志》 1999年第1期
     作者:陈佩杰 李红武 徐锋鹏 任 杰 庄 洁

    单位:陈佩杰 李红武 徐锋鹏 任杰 庄洁(上海体育学院 上海 200438)

    关键词:训练;β-内啡肽;强啡肽A;缩宫素;精氨酸加压素

    6周不同负荷训练后大鼠下丘脑 提要 应用放射免疫测定法分别测定了6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆β-内啡肽(β-EP)、强啡肽A1—13(DynA1-13)、精氨酸加压素(AVP)以及缩宫素(OT)含量的变化。结果发现,与对照组比较,大鼠6周过度负荷训练后,下丘脑和外周血中β-EP含量明显升高,Dyn A1-13含量在下丘脑和垂体水平明显升高,OT和AVP含量在下丘脑和外周血中均明显升高,但垂体水平AVP含量明显低于对照组。6周一般负荷训练引起下丘脑、垂体和外周血中β-EP、DynA1-13、AVP和OT含量一定程度的变化,但与对照组比较无统计学意义。结果表明:6周过量负荷训练造成大鼠下丘脑、垂体和血浆内β-EP、DynA1-13、AVP和OT含量异常改变。
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    Effects of Six-Week Training at Various Loads on the Contents of β-EP,Dyn A1-13,AVP and OT in Hypothalamus,Pituitary and Plasma in Rats

    Chen Peijie,et al

    Shanghai Institute of Physical Education

    The contents of β EP,Dyn A1-13,AVP and OT in hypothalamus,pituitary and plasma were measured by radioimmunoassay(RIA) after the rats were swimming at various loads for 6 weeks.It was shown that the β EP contents in hypothalamus and plasma,the Dyn A1-13contents in hypothalamus and pituitary and OT and AVP contents in hypothalamus and plasma were significantly increased in the over-loaded rats compared with those in the control rats,whereas the AVP contents in pituitary were greatly decreased.A slight changes in β EP,Dyn A1-13,AVP and OT contents in hypothalamus,pituitary and plasma were observed in the moderately loaded rats with no statistical significance.The results suggested that the six-week over-loaded swimming training strongly could affect the contents of β EP,Dyn A1-13,OT and AVP in hypothalamus,pituitary and plasma in rats.
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    Key words:training,β-EP,Dyn A1_13,OT,AVP

    过去10年中,神经内分泌系统一直是运动性疲劳机制研究的一个十分活跃的领域。大量的研究已经证明,运动性疲劳时神经内分泌系统机能紊乱是运动能力下降的主要因素[1]。综观现有的研究文献,不难发现,对于训练过程中机体神内分泌系统的研究,由于各种条件的制约,研究中大多通过观察训练后外周血浆中神经内分泌终未产物的变化,来间接推断运动对神经内分泌系统的影响,缺少直接的依据,因而对于疲劳时神经内分泌系统变化的详尽机制一直难以阐明。Barron等虽通过经典的胰岛素低血糖试验研究了过度训练运动员神经内分泌系统功能紊乱的定位问题,提出了下丘脑功能紊乱是其中的关键[2],但仔细分析即可发现Barron的工作缺少直接的实验依据。本研究在总结前人工作的基础上,从研究运动训练过程中神经内分泌调节中枢一下丘脑的变化入手,分别在下丘脑、垂体和外周血浆三个水平上,研究与应激反应密切相关的,并在神经内分泌调节中起到关键作用的神经肽:β-内啡肽(β-EP),强啡肽A1-13(Dyn A1-13),精氨酸加压素(AVP)和缩宫素(OT)在6周不同负荷游泳训练后的变化特征,试图在理论上从神经内分泌学角度为疲劳机制研究增加一些新的内容。
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    1 材料与方法

    1.1 试剂与药品:β-内啡肽(β-EP)、精氨酸加压素(AVP)、缩宫素(OT)和强啡肽A1-13(Dyn A1-13)均为美国Peninsula实验室产品;β内啡肽、精氨酸加压素、缩宫素及强啡肽A1-13抗血清由第二军医大学神经生物学教研室制备;N125I,英国Amershan公司;氯胺T,Sigma公司;抑肽酶,Sigma公司。

    1.2 实验动物:成年雄性SD大鼠36只,体重200—250g,由上海西普尔-必凯实验动物有限公司提供。

    1.3 实验方法:大鼠在动物室适应性喂养1周,按体重分层,随机分为3组:安静对照组、一般负荷训练组和过量负荷训练组。安静对照组正常笼内生活状态,不施加运动负荷。一般负荷训练组、过量负荷训练组用负荷可调式流动水游泳池进行训练,两组动物均适应性游泳训练1周,以后按表1训练计划进行训练(游泳水温30℃±1℃)。期间每天记录食量,每周称体重1次。
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    表1 大鼠游泳训练安排

    Table 1 Swimming protocol of the rats

    周数

    week

    训练日数/周

    training frequency

    (day/week)

    训练次数/天training N/D

    训练时间(分)time(min)

    训练强度intense(m/s)

    一般负荷组
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    moderate

    过度负荷组

    heavy

    一般负荷组

    moderate

    过度负荷组

    heavy

    一般负荷组

    moderate

    过度负荷组

    heavy

    1

    6
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    1

    1

    30

    30

    1.4

    1.4

    2

    6

    1

    1

    35~60

    35~60

    1.4

    1.6
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    (每日递增5分钟)

    3

    6

    1

    1

    60

    65~90

    1.4

    1.6

    (每日递增5分钟)

    4

    6

    1
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    2

    60

    120

    1.4

    1.6

    5

    6

    1

    2

    60

    150

    1.4

    1.8

    6
, 百拇医药
    6

    1

    2

    60

    150

    1.4

    1.8

    于第6周最末一次训练结束后36小时,安静状态下称重后将大鼠迅速断头处死,各组交叉进行。动物断头后,迅速开颅取脑垂体,立即投入100℃的生理盐水中煮5分钟捞起,分离下丘脑及垂体,投入匀浆管,加入1N HCL溶液1ml,混匀,室温静置100分钟,加入1N NaOH溶液1ml,离心(4000rpm,10min)取上清,贮于-20℃冰箱保存待测;血液收集于加有抑肽酶(500U/ml全血)和抗凝剂0.3M的Na2_EDTA(20μl/ml)的预冷塑料管内,混匀,离心后取血浆贮于-20℃冰箱中待测。
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    应用放射免疫分析法测定下丘脑、垂体和血浆神经肽。简述如下:

    其中下丘脑及垂体提取液的RIA用饱和加样法,每管加标准品液100μl(1-1024pg)或提取液的50μl,稀释的抗血清100μl和标记物100μl(8000—10000cpm)缓冲液加至500μl,4℃下孵育24h。血液的RIA用顺序饱和加样法,每管加标准品100μl(1-1024pg)或血浆300μl,稀释的抗血清100μl,缓冲液加至500μl,4℃下孵24h再加入标记物100μl(6000—8000cpm),继续孵育24-48h。孵育期满,每管加入300μl或400μl(2%)加膜活性炭,混匀,离心弃上清,沉淀物用γ计数器计数,计算并绘制竞争抑制曲线,同时用Lowry改良法测定下丘脑及垂体组织液蛋白质浓度,最后换算成各样品的神经肽含量。

    1.4 统计方法:所有数据以均数(image380.gif (865 bytes))±标准误差(SE)表示,并进行两样本t检验。
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    2 结果

    2.1 6周不同强度训练后大鼠一般情况、体重、血红蛋白以及外周血白细胞数变化

    安静对照组和一般负荷组大鼠神态安静,皮毛光整,眼睛有神,过度负荷组大鼠神态倦怠,眼神无光,毛发脱落。一般负荷组大鼠在实验期间体重增长与对照组同步,过度负荷组大鼠体重增长明显减慢,其中有两只大鼠由于意外在训练期间死亡。6周训练后,一般负荷组大鼠较安静组血红蛋白升高,差别有显著意义,过度负荷组大鼠血红蛋白较其它两组明显下降,6周训练结束后36h,安静状态下过度负荷组大鼠外周血白细胞数仍高达13.2±4.52千个/mm3,比安静对照组和一般负荷训练组明显升高。结果见表2。 表2 6周不同负荷训练后大鼠体重、血红蛋白、白细胞数的变化

    Table 2 The changes in weight,Hb and WBC after six-week training at various loads in rats
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    组别

    Group

    数量

    Number

    体重

    Weight(g)

    血红蛋白

    Hb(g/dl)

    白细胞

    WBC(千个/mm3)

    C

    12

    315.58±31.50
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    13.53±0.38

    7.57±2.26

    MT

    12

    315.22±24.59

    14.02±0.66*

    7.6±2.04

    HT

    10

    268.13±32.00**

    11.53±1.08***

    13.2±4.52***
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    *p<0.05 **p<0.01 ***p<0.001,与C组比较 *p<0.05 **p<0.01 ***p<0.001,compared with group C

    2.2 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆β-EP浓度的变化

    与对照组比较,过度负荷组大鼠经6周训练后,β-EP含量在下丘脑和血浆水平明显升高,统计学上有显著意义,垂体水平β-EP水平较其它两组有下降趋势,但统计学上不明显。一般负荷组与对照组β-EP浓度在三个水平上相互间均比较接近,无显著性差异,结果见表3。 表3 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆β-EP含量的变化(image380.gif (865 bytes)±SE)

, 百拇医药     Table 3 The changes in β-EP contents in hypothalamus,pituitary and plasma after six-week training at various loads in rats

    组别

    Group

    数量

    Mumber

    下丘脑(pg/mg蛋白)

    Hypothalamus(pg/mg Pro.)

    垂体(ng/mg蛋白)

    Pituitary(ng/mg Pro.)
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    血浆(pg/ml)

    Plasma(pg/ml)

    C

    12

    775.10±226.73

    2000.80±276.89

    75.02±10.99

    MT

    12

    800.48±182.92

    2307.4±410.22

    64.9±14.19
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    HT

    10

    2734.78±924.33***

    1564.59±270.44

    101.02±24.04*

    *p<0.05 ***p<0.001,与C组相比;*p<0.05 ***p<0.001,compared with group C2.3 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆Dyn A1_13浓度的变化

    与对照组比较,过度负荷组大鼠Dyn A1-13浓度在下丘脑和垂体水平明显升高,但在血浆水平无显著性差异。一般负荷组大鼠Dyn A1-13在下丘脑、垂体、血浆水平均与对照组接近,未见显著性差异,结果见表4。
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    2.4 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆AVP浓度的变化

    与对照组比较过度负荷组大鼠经6周训练后,AVP含量在下丘脑和血浆水平明显升高,而在垂体水平AVP含量却明显下降。一般负荷组AVP浓度在下丘脑、垂体和血浆AVP含量与对照组比较未见显著性差异,结果见表5。

    2.5 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆OT浓度的变化

    与AVP和β-EP的改变相近,与对照组比较,过度负荷组大鼠OT含量在下丘脑和血浆水平均明显升高,而在垂体水平有下降趋势,但统计学上未见显著性差异。一般负荷组与对照组比较未见显著性差异,结果见表6。 表4 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆Dyn A1-13含量的变化(image380.gif (865 bytes)±SE)
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    Table 4 The changes in Dyn A1-13 contents in hypothalamus,pituitary and plasma after six-week training at various loads in rats

    组别

    Group

    数量

    Mumber

    下丘脑(pg/mg蛋白)

    Hypothalamus(pg/mg Pro.)

    垂体(ng/mg蛋白)

    Pituitary(ng/mg Pro.)
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    血浆(pg/ml)

    Plasma(pg/ml)

    C

    12

    1810.73±505.6

    4631.59±934.28

    263.8±53.9

    MT

    12

    3616.68±1406.07

    3914.40±677.15

    268.6±138.03
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    HT

    10

    10059.204±2892***

    8303.84±2714.58**

    335.90±91.93

    ***p<0.001 **p<0.01,与C组相比;***p<0.001 **p<0.01,compared with group C

    表5 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆AVP含量的变化(image380.gif (865 bytes)±SE)
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    Table 5 The changes in AVP contents in hypothalamus,pituitary and plasma after six-week training at various loads in rats

    组别

    Group

    数量

    Mumber

    下丘脑(pg/mg蛋白)

    Hypothalamus(pg/mg Pro.)

    垂体(ng/mg蛋白)

    Pituitary(ng/mg Pro.)
, 百拇医药
    血浆(pg/ml)

    Plasma(pg/ml)

    C

    12

    915.86±201.26

    3122.00±669.60

    22.81±5.78

    MT

    12

    732.6±197.50

    2815.9±574.00

    19.39±9.02
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    HT

    10

    1837.28±518.88**

    922.96±273.00**

    94.47±35.06*

    *p<0.05 **p<0.01,与C组相比;*p<0.05 **p<0.01,compared with group C

    表6 6周不同负荷训练后大鼠下丘脑、垂体和血浆OT含量的变化(image380.gif (865 bytes)±SE)

    Table 6 The changes in OT contents in hypothalamus,pituitary and plasma after six-week training at various loads in rats
, 百拇医药
    组别

    Group

    数量

    Mumber

    下丘脑(pg/mg蛋白)

    Hypothalamus(pg/mg Pro.)

    垂体(ng/mg蛋白)

    Pituitary(ng/mg Pro.)

    血浆(pg/ml)

    Plasma(pg/ml)

    C

, 百拇医药     12

    560.87±159.60

    3129.09±42.78

    126.75±19.30

    MT

    12

    663.61±185.90

    3215.38±746.5

    108.9±30.14

    HT

    10

    2276.48±569.61**
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    2671.92±694.00

    370.60±116.79**

    **p<0.01,与C组相比;**p<0.01,compared with group C

    3 讨论

    运动训练过程中机体的神经内分泌反应极为复杂,目前,对于下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴和下丘脑-垂体-性腺轴的研究已很深入,但人们愈来愈多地发现,除上述两个轴系统外,还有诸多另外的肽类物质尤其是激素参与了训练过程中的应激反应,如β-EP、AVP、OT、Dyn A1_13等。从我们的实验结果中可见,大鼠6周过度负荷训练后36小时:(1)β-EP含量在下丘脑和血浆中明显升高,垂体水平有下降趋势,但统计学上不显著;(2)过度负荷组Dyn A1-13含量在下丘脑和垂体水平明显升高,而在外周水平改变则不明显;(3)过度负荷组OT含量在下丘脑和外周血水平明显升高,但在垂体水平未发生显著变化;(4)过度负荷组AVP含量在下丘脑和血浆水平明显升高,而在垂体水平却显著降低。一般负荷组β-EP、Dyn A1-13、AVP和OT含量与对照组比较在下丘脑、垂体和外周血三个水平上均未见显著差异。这些结果表明,训练过程中除有外周血激素浓度的改变外,中枢神经系统的神经肽也积极参与了机体的训练应激反应。因此,在评定训练对神经内分泌调节系统的影响时,单纯地观察其在应激时血中含量的变化是不全面的,而必须同时考察其在中枢神经系统含量的变化,这样方可得到比较客观全面的结论。下丘脑、垂体、外周血三个水平上神经肽变化的不一致,提示由于过度负荷造成它们在合成、贮存、运输和释放等众多环节上出现了不协调,训练后36小时,这些与应激反应有关的神经肽在下丘脑、垂体和外周血的反应紊乱,揭示这种过量负荷训练方式已造成机体处于一种慢性应激状态,表明大鼠对这种训练负荷不适应。
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    6周过度负荷训练后下丘脑、垂体和外周血中β-EP、Dyn A1-13、AVP和OT含量的变化,对机体究竟有何影响,这是一个引起人们普遍关注的问题。β-EP和Dyn A1-13属于内源性阿片肽样物质,它们的主要作用是协调和统一应激状态下全身各系统的机能,但它们的过量释放,将对植物神经系统产生广泛的影响,比如引起低血压,心输出量减少和心率减慢等[3],推测训练应激后β-EP和Dyn A1-13分泌增多可能在运动性疲劳以及过度疲劳发生中起一定作用。研究表明[4],静脉和侧脑室注射OT可使大鼠游泳时间明显缩短,而静脉注射抗OT血清,则使游泳时间延长2倍并持续4天之久,这表明,中枢和外周血液中OT含量增加,会削弱或影响机体的运动能力。AVP具有CRH样作用,能促进进ACTH释放[5],积极参与CRH-ACTH-GC轴系统过度激活时介导的免疫抑制以及蛋白分解加强造成的负氮平衡过程等,影响机体运动能力提高,从这个角度讲,过度负荷后AVP的过量释放对机体是不利的。总之,上述与应激反应密切相关的神经肽在下丘脑、垂体和外周血水平上异常改变,尤其是下丘脑水平神经肽的分泌异常,可能是运动疲劳过程中的内环境功能紊乱的一个重要原因。这些改变不可避免地对机体生理机能造成负性影响。Selye早在40年代就指出:应激时体内激素分泌过多,分泌不足或激素之间的失衡都可导致疾病的发生。推测过度训练综合症的发生与上述神经肽从中枢到外周的异常改变有关,详尽机制尚有待进一步研究。
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    *国家体委委管课题部分内容

    4 参考文献

    [1]冯炜权.运动性疲劳和恢复过程与运动能力研究的新进展.北京体育学院学报.1993;16(2):18

    [2]Barron JL,et al. Hypothalamic dysfunction in overtrained athletes.J.Clin.Endocrin.Metabol,1985;60:803

    [3]韩济生主编.神经学纲要.北京医科大学中国协和医科大学联合出版社.1993;458.

    [4]宋朝估等.缩宫素对大鼠游泳持续时间的影响.中国应用生理学杂志.1988;4(2):172

    [5]Gillies GE,et al.Corticorrophin releasing activify of new CRF is potentiated several times by vasopressin.Nature,1982;299:355

    (1997.07.31收稿), 百拇医药