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首页医源资料库在线期刊中华医学研究杂志2009年第9卷第11期

持续游泳训练对大鼠纹状体cAMP浓度的影响

来源:中华医学研究杂志
摘要:【摘要】目的观察持续游泳训练对大鼠纹状体环磷酸腺苷(cAMP)浓度的影响。5h组、1h组、2h组、4h组,建立大鼠持续游泳运动模型,采用双抗体酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠纹状体cAMP浓度。结果持续游泳训练后,各时刻大鼠纹状体cAMP浓度均高于对照组。持续游泳训练后即刻,大鼠纹状体cAMP浓度迅速升高,至0。...

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【摘要】  目的 观察持续游泳训练对大鼠纹状体环磷酸腺苷(cAMP)浓度的影响。方法 雄性SD大鼠30只,随机分为对照组、运动后即刻组、0.5h组、1h组、2h组、4h组,建立大鼠持续游泳运动模型,采用双抗体酶联免疫吸附法(ELISA)测定大鼠纹状体cAMP浓度。结果 持续游泳训练后,各时刻大鼠纹状体cAMP浓度均高于对照组;持续游泳训练后即刻,大鼠纹状体cAMP浓度迅速升高,至0.5h时达到最高值,随后cAMP浓度值逐渐下降,至4h时仍高于对照组水平。结论 持续游泳训练后纹状体cAMP浓度变化具有时相性;持续游泳训练可激活大鼠纹状体环磷酸腺苷(cAMP)通路,进而影响机体的后续反应。

【关键词】  纹状体;环磷酸腺苷;持续游泳训练

Effects of endurance swimming on the contents of cAMP in striatum of rats

  ZHANG An-min, ZHANG Qing-yuan,YU Fang, et al.Shanxi University of Finance and Economics, Taiyuan 030006,China

  【Abstract】 Objective To investigate the effect of endurance swimming on the contents of cAMP in striatum of rats. Methods Thirty male SD rats were randomly divided into the control group the different groups that were measured at 0h, 0.5h, 1h, 2h and 4h. To establish the endurance swimming models in rat and to examine the contents of cAMP by using the method of ELISA. Results The contents of cAMP in striatum of each group of rats after endurance swimming were higher than those of control group. The contents of cAMP in striatum increased rapidly after endurance swimming. It reached its peak value at 0.5h and then returned, but the contents of cAMP at 4h were higher than those of the control group. Conclusion There must be a phasic change in the contents of cAMP. Endurance swimming could influence the cAMP signaling pathway in striatum of rats with effecting the body’s response.

  【Key words】 striatum; cAMP; endurance swimming

  纹状体是基底神经节的主要组成部分,参与机体各种不同的行为活动,对机体的运动功能发挥重要的调节作用,如随意运动的稳定、肌张力的调节和躯体运动的协调等都与其功能有密切联系。cAMP是细胞内第二信使,可介导多种细胞内激素,神经递质及其他信号分子,广泛参与人体各种生理、病理活动,调控组织细胞内一系列生理、生化过程。研究显示:多种刺激均可引起纹状体cAMP表达增强并诱导机体后续反应[1~3]。因而通过建立大鼠持续游泳运动模型,并对大鼠持续游泳训练后各个时刻纹状体cAMP浓度进行测试与分析,对于了解运动应激引起的机体反应过程及其机制,无疑具有一定的研究价值。

  1 材料与方法

  1.1 实验动物与分组 实验动物:SD成年雄性大鼠30只,鼠龄3个月,体重250~300g,由山西医科大学动物实验中心提供。饲养条件:分笼饲养,每笼4只,自由饮食,自然昼夜节律光照,室温20℃±5℃。相对湿度在40%~60%。随机分为对照组(n=5只)和持续组(n=25只)。

  1.2 训练造模 采用游泳训练方式。游泳条件:塑钢游泳池,150cm×60cm×70cm,水深为大鼠身体长度的2倍,水温保持在33℃~36℃之间。正式训练前持续训练组大鼠进行3天适应性游泳训练,每天1次,时间依次分别15min、20min、30min。随后开始正式的游泳运动训练6周。持续组:无外加负荷持续游泳,每天游2次,每次150min,中间休息120min。对照组:不进行任何训练,常规饲养。

  1.3 取材 最后一次游泳后,持续组大鼠按运动后即刻、0.5h、1h、2h、4h五个时段分别依次取材,操作如下:大鼠腹腔2%戊巴比妥钠麻醉(40mg/kg),断头,冰上取脑,置于-80℃液氮冷藏。对照组操作同上。

  从液氮取出大鼠脑组织,复温至常温。根据大鼠立体定向图谱, 分离脑组织切取大鼠纹状体组织约50~100mg,置于离心管,按10mg:200μl比例加入0.01M PBS液,用超声波细胞粉碎机将其制成乳白色悬液,12000r/min离心10min,取上清液放入-4℃冰箱保存备用。

  1.4 测定方法 cAMP浓度的测定均采用双抗体酶联免疫吸附法(Enzymes linked immunosorbant assays,ELISA法),大鼠环磷腺苷cAMP ELISA试剂盒购自美国R·B公司,均严格按说明书进行操作。检测仪器采用Benchmark酶标仪(BIO-RAD公司)。

  具体操作步骤:(1)加样:将100μl标准品、100μl标本加入相应反应板孔中;(2)轻轻混匀30s,封住板孔,37℃温育90min;(3)洗板:甩尽板内液体,用洗涤液洗涤反应板(每孔内加入350μl洗涤液),并去除水滴(在厚叠吸水纸上拍干);反复洗涤5次;(4)每孔加入100μl 1×Biotin。轻轻混匀30s,封住板孔,37℃温育60min;(5)洗板:甩尽板内液体,用洗涤液洗涤反应板(每孔内加入350μl洗涤液),并去除水滴(在厚叠吸水纸上拍干);反复洗涤5次;(6)每孔加入100μl 1×HRP。轻轻混匀30s,封住板孔,37℃温育30min;(7)洗板:甩尽板内液体,用洗涤液洗涤反应板(每孔内加入350μl洗涤液),并去除水滴(在厚叠吸水纸上拍干);反复洗涤5次;(8)每孔加入50μl显色剂A和50μl显色液B, 轻轻混匀10s,37℃暗处温育(15±10)min;(9)每孔加入100μl 终止液(Stop Solution)。轻轻混匀30s;30min内在450nm处读OD值。(10)以OD值为纵坐标,以标准品浓度为横坐标,绘制标准曲线。并根据样本的OD值查出其浓度。或用回归方程计算其浓度。

  1.5 统计学方法 采用SPSS12.0软件对实验数据进行统计处理。所有数据用均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用方差分析。

  2 实验结果

  实验结果显示见表1:对照组大鼠纹状体cAMP浓度值为(1.538±0.159)pmol/ml,持续游泳训练后,各时刻大鼠纹状体cAMP浓度均明显增加,即刻组大鼠纹状体cAMP浓度值达到(3.191±0.250)pmol/ml,与对照组相比差异有非常显著性(P<0.01);随后,大鼠纹状体cAMP浓度值快速升高,至0.5h达到峰值,与对照组相比差异有非常显著性(P<0.01);1h后,大鼠纹状体cAMP浓度值开始回降,但与对照组相比仍差异有非常显著性(P<0.01);4h后,大鼠纹状体cAMP浓度值降为(2.874±0.276p)mol/ml,与对照组相比差异有非常显著性(P<0.01)。表1 持续游泳训练后大鼠纹状体cAMP浓度值注:与对照组相比,**P<0.01

  从时效性来看(见图1),持续游泳训练后即刻,大鼠纹状体cAMP浓度即开始增高,至0.5h时达到最高值,随后cAMP浓度值逐渐下降,至4h时仍高于对照组水平。整个浓度变化曲线呈先升后降特征。

  3 讨论

  cAMP是细胞内第二信使,参与体内多种生理过程。广泛存在于各组织细胞中,在各种细胞中的浓度约为0.1~1.0mmol/g。绝大多数第一信使(激素、神经递质、神经调质)可与靶细胞上特异受体相结合,通过抑制或活化腺苷酸活化酶(AC)而使靶细胞内cAMP含量增多或减少,继而引发后续生理生化反应。大多数激素可使cAMP浓度升高,降低cAMP的激素较少。如阿片肽、GABAB、ɑ-肾上腺素能激动剂、生长抑素、神经肽多巴胺D2受体激动剂、M2和M4胆碱能受体激动剂,并且对cAMP的基础水平影响不大。

  神经组织中内含高水平的cAMP及其代谢调节酶。在生理状态下,神经细胞中cAMP由三磷酸腺苷(ATP)经腺苷环化酶(AC)催化生成,由磷酸二酯酶(PDE)降解,二者的功能状态维持神经细胞cAMP水平稳定[4]。研究表明:疾病、运动、药物等多种刺激因素均可引起神经细胞内cAMP浓度发生改变继而引发后续各种反应。其中,运动刺激主要引起脑纹状体内神经细胞发生改变[5]。

  纹状体是基底神经节的主要组成部分,参与机体各种不同的行为活动,对机体的运动功能发挥重要的调节作用。如随意运动的稳定、肌张力的调节和躯体运动的协调等都与其功能有密切联系。其对运动功能的调节主要依赖于其内部丰富的多巴胺能神经支配,这些多巴胺能神经元主要来源于中脑黑质区(SN)和腹侧背盖区(VTA),其神经末梢释放的多巴胺(DA)作用于纹状体内的7-氨基丁酸(GABA)能、乙酰胆碱(Ach)能神经元,调节这些神经元的活动[6]。

  实验结果显示:持续游泳训练后即刻,大鼠纹状体内cAMP浓度显著升高,表明运动刺激冲动上传至纹状体多巴胺能神经,并引起其神经末梢释放多巴胺(DA)。多巴胺与纹状体内7-氨基丁酸(GABA)能和乙酰胆碱(Ach)能神经元细胞膜上特异受体相结合,使腺苷酸活化酶激活,继而细胞内产生大量cAMP,引发后续生理生化反应。持续游泳训练后大鼠纹状体cAMP浓度变化存在一定时效性,整个浓度变化曲线呈先升后降特征。提示运动后纹状体内神经元细胞发生复杂的生理生化反应,其变化机制有待进一步研究。

  脑内神经细胞cAMP浓度变化可引起多种反应,不仅可改变细胞膜通透性,调制神经递质释放,许多基因的表达也受其调制。目前已证实,cAMP可通过激活蛋白激酶(PKA),使核内反应结合蛋白(CREB)磷酸化,从而发挥调节神经元多种功能作用。如神经元兴奋性,中枢神经系统发育,长时程记忆形成,生物节律及调节多种基因的表达[7]。本课题前期研究结果显示:持续游泳运动可引起大鼠不同脑区内c-fos基因表达,且具有与cAMP浓度变化相似时效特征[8]。表明持续游泳运动引起的cAMP浓度变化可能与c-fos基因表达紧密相关。也有研究显示:胞内Ca2+浓度变化可通过Ca2+/CaM-PK Ⅰ和Ⅱ导致CREB磷酸化而激活CREB,其激活位点与PKA激活CREB位点相同。提示运动后c-fos基因表达并非受单个信号系统调控,cAMP 和Ca2+在信号传递上存在某种耦合现象。钙调蛋白可能在其中起到重要调控作用[9]。

  实验表明,持续游泳训练能够引起纹状体内cAMP浓度升高并产生后续时程变化,显示运动刺激能够对脑内神经中枢信号传导产生明显作用,反映持续游泳训练对脑康复和健脑益智具有一定意义。其运动后cAMP浓度时程变化特征可为制定相应运动处方提供参考。今后应对运动因素(运动强度,运动时间,运动间歇,运动频率等)与不同脑区cAMP浓度时程变化特征(表达峰值,表达持续时间,表达速度快慢等)之间关系以及内在机制进行深入研究,以为优化运动处方提供依据。

【参考文献】
   1 王伦安.cAMP在疾病过程中的作用.华西医学,2003,18(2):293-294.

  2 杨亚安,邵君飞,陈尔齐,等.小鼠海马组织中cAMP含量和AC活性的昼夜变化.苏州大学学报,2003,23(1):8-9.

  3 张云东,朱佩芳,王正国,等.CRI-I对培养下丘脑神经元胞浆内cAMP和Ca2+变化的影响.第三军医大学学报,2003,25(12):1059-1061.

  4 刘秉文,陈俊杰.医学分子生物学.北京:中国协和医科大学出版社,2000.

  5 陆小香,张蕴琨,王斌.游泳运动对大鼠纹状体、下丘脑多巴胺的含量及其代谢的影响.南京体育学院学报,2005,3(4):21-24.

  6 侯莉娟,刘宏强,乔德才.纹状体神经细胞分型及其功能构.中国临床康复,2004,10(8): 1928-1929.

  7 李俊发,贺俊崎.细胞信号转导研究技术.北京:中国协和医科大学出版社,2008,32.

  8 于芳,张安民,王根深,等.间歇性负重游泳训练对大鼠杏仁核基底外侧核(BLA)c-fos蛋白表达的影响.北京体育大学学报.2008,31(10):1357-1360.

  9 罗德生.钙调蛋白与cAMP代谢.临床荟萃,1996,11(9):421-422.

  

作者: 张安民,张青元,于芳,王东 2011-6-29
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