力竭運動誘導的大鼠紅細胞氧化應激表現(xiàn)及發(fā)生機制的研究.pdf

1、合理適度的運動鍛煉能夠增強機體的免疫力,而力竭、缺氧等極端條件下的運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:運動性休克、猝死等疾病往往伴隨著嚴重的心血管功能障礙的發(fā)生。其中,心室纖顫是導致運動性猝死最常見的并發(fā)癥,而這種運動誘導的致命性心律失常的發(fā)病機制仍不甚明確。一般認為,動脈粥狀硬化患者心肌組織供血障礙或血栓形成及運動性冠狀動脈痙攣是導致運動性心肌局部供血不足,進而誘發(fā)致命性心律紊亂的重要原因。然而,作為循環(huán)系統(tǒng)

2、主要組分的紅細胞,其在不同運動條件下對機體微循環(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,以及氧化應急條件下紅細胞力學性質和攜氧功能的改變將對運動誘發(fā)的休克、缺氧損傷、紅細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)。本研究主要內容包括：
　?、艡C體在運動過程中會產(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

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

4、爆發(fā)。通過TBA法檢測膜脂質TBARS水平,結果表明:力竭運動導致大鼠紅細胞膜脂質TBARS水平顯著升高。與此同時,胞內高鐵血紅蛋白和膜結合高鐵血色原的含量也出現(xiàn)了顯著增加。紅細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構功能起到重要作用。與對照組相比,力竭運動后紅細胞膜蛋白SH含量也出現(xiàn)顯著下降。由此可見,力竭運動誘導大鼠紅細胞出現(xiàn)嚴重的氧化應激損傷。
　　⑵在運動引發(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為是重要的并發(fā)癥。從紅細胞的角度看,紅細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,不同運動條件下大鼠紅細胞變形能力和攜氧功能檢測分析結果表明:在力竭運動過程中,由膜脂質過氧化,膜蛋白交聯(lián)等氧化應激誘導的紅細胞損傷,紅細胞膜流動性下降,導致細胞變形能力降低。對RBC攜氧-釋氧熱力學和動力學曲線分析表明:在力竭運動過程中,大鼠紅細胞攜氧熱力學曲線右移,P50值顯著升高;與此同時,紅細胞

6、氧壓衰減曲線左移T50指標都出現(xiàn)了顯著下降。這意味著,在力竭環(huán)境下大鼠紅細胞結合-釋放氧的胞內環(huán)境以及相關的膜蛋白組分都受到了不同程度的影響或損傷。
　?、羌t細胞中以Band3蛋白為中心的蛋白復合體在維系紅細胞膜結構完整性和穩(wěn)定性,以及調控紅細胞能量代謝和氣體轉運的過程中都起到重要作用。這個大的Band3復合體的主要功能有:作為跨膜蛋白與骨架網(wǎng)路的連接樞紐,維持膜結構的穩(wěn)定;與糖酵解酶類相互作用,調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,為了進一步探討力竭運動誘導的紅細胞變形和攜氧功能障礙的分子機制,本文對運動性氧化應激反應誘導的紅細胞膜Band3蛋白表達和分布情況及其調控的陰離子通道活性進行了分析。Western Blotting和免疫熒光檢測的結果都表明:力竭運動導致包括Band3蛋白在內的膜蛋白交聯(lián),導致紅細胞Band3蛋白結構和功能性損傷。Band3蛋白的損傷將進一步誘導紅細

8、胞攜氧和變形能力的下降,成為運動相關疾病的潛在致病因素。
　?、葹榱诉M一步探討力竭運動誘導的紅細胞氧化損傷與運動過程中血液氧含量的下降之間的關系。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建了體外氧化模型。通過對不同氧分壓環(huán)境下紅細胞受氧化損傷程度和抗氧化能力的變化,初步探討了環(huán)境氧分壓與紅細胞氧化損傷的關系。結果表明: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,紅細胞血紅蛋白構象

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