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間歇負重游泳訓練對大鼠紋狀體cAMP濃度的影響

來源:中華醫學研究雜志 作者:張安民1,張青元2,于 芳3,楊 彥1,李曉旭4 2011-6-29

摘要: 【摘要】 目的 觀察間歇負重游泳訓練對大鼠紋狀體cAMP濃度的影響。5h組、1h組、2h組、4h組,建立大鼠間歇負重游泳訓練模型,采用雙抗體酶聯免疫吸附法 ELISA法測定大鼠紋狀體cAMP濃度。結果 (1)同對照組相比,即刻組、1h組、2h組、4h組cAMP值均升高且差異有非常顯著性(P0。5h組cAMP值較對照組為低,差異也有非常......


【摘要】  目的 觀察間歇負重游泳訓練對大鼠紋狀體cAMP濃度的影響。方法 雄性SD大鼠30只,隨機分為對照組、運動后即刻組、0.5h組、1h組、2h組、4h組,建立大鼠間歇負重游泳訓練模型,采用雙抗體酶聯免疫吸附法 ELISA法測定大鼠紋狀體cAMP濃度。結果 (1)同對照組相比,即刻組、1h組、2h組、4h組cAMP值均升高且差異有非常顯著性(P<0.01)。0.5h組cAMP值較對照組為低,差異也有非常顯著性(P<0.01)。(2)間歇負重游泳訓練后即刻,大鼠紋狀體cAMP濃度較對照組明顯升高,之后0.5h時急劇下降,且低于對照組水平。1h時cAMP濃度值達到最高值,2h時cAMP濃度較1h時顯著下降,但仍高于對照組水平。4h時其濃度又有所升高,整個濃度變化曲線呈鋸齒形。結論 間歇負重游泳訓練后紋狀體cAMP濃度變化具有時相性;間歇負重游泳訓練可激活大鼠紋狀體環磷酸腺苷(cAMP)通路,進而影響機體的后續反應。

【關鍵詞】  紋狀體;cAMP;間歇負重游泳運動

     【中圖分類號】  R-332        【文獻標識碼】  A        【文章編號】  1680-6115(2010)01-0001-04

  

  Effects on contents of cAMP in striatum of rats with intermittent load swimming 

  ZHANG An-min,ZHANG Qing-yuan, YU Fang, et al.

  Health Sciences Institute,Shanxi University of Finance and Institute,Taiyuan 030006,China

  【Abstract】  Objective  To investigate the effect of intermittent load 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 0 h,0.5 h,1 h,2 h,4 h.To establish the trainning model of intermittent load swimming in rats, and to examine the contents of cAMP by using the method of ELISA. Results  1. The cAMP contents in striatum of rats in different moment after intermittent load swimming had higher level than control group(P<0.01) but in 0.5 h which had lower level than control group (P<0.01).2. At the moment of intermittent load swimming finished, the cAMP contents in striatum of rats was obviously higher than control group, then dropped rapidly and was lower than the level of control group at 0.5 h after swimming finished. After that, the cAMP contents rising rapidly and reach the peak at 1h after swimming finished, then the cAMP contents dropped, at 2 h after swimming finished,the level was still higher than that of control group. The cAMP contents increased after a little.The change figure of cAMP contents appears the shape of serrated. Conclusion  There must be a phasic change in the contents of cAMP. Intermittent load swimming could influence the cAMP signaling pathway in striatum of rats with effecting the body's response.

  【Key words】  striatum;cAMP;intermittent load swimming

  

    紋狀體是基底神經節的主要組成部分,參與機體各種不同的行為活動,對機體的運動功能發揮重要的調節作用。cAMP是細胞內第二信使,可介導多種細胞內激素、神經遞質及其他信號分子,廣泛參與人體各種生理、病理活動,調控組織細胞內一系列生理、生化過程。但紋狀體對機體運動的調節作用是否與cAMP的介導有關,尚未得到證實。本文通過建立大鼠間歇性負重游泳運動模型[1~3],對大鼠間歇性負重游泳訓練后多個時刻點紋狀體cAMP濃度進行測試與分析,以探討間歇性負重游泳訓練引起的機體應激過程及其疲勞恢復機制。

  1  材料與方法

  1.1  動物分組  實驗動物:SD成年雄性大鼠30只,鼠齡3個月,體重250~300g,由山西醫科大學動物實驗中心提供。飼養條件:分籠飼養,每籠4只,自由飲食,自然晝夜節律光照,室溫(20±5)℃。相對濕度在40%~60%。隨機分為對照組(n=5只)和間歇組(n=25只)。

  1.2  訓練造模  采用負重游泳訓練方式。游泳條件:塑鋼游泳池,150cm×60cm×70cm,水深為大鼠身體長度的2倍,水溫保持在33℃~36℃之間。正式訓練前運動組大鼠進行3天適應性游泳訓練,每天1次,時間依次分別為15min、20min、30min。隨后開始正式的游泳運動訓練6周。間歇訓練組:大鼠負自身體重5%的重物游泳,每游6min休息4min,每天連續進行10組,每日1次。對照組:不進行任何訓練,常規飼養。

  1.3  取材  最后一次游泳后,持續組大鼠按運動后即刻、0.5h、1h、2h、4h五個時段分別依次取材,操作如下:大鼠腹腔2%戊巴比妥鈉麻醉(40mg/kg),斷頭,冰上取腦,置于-80℃液氮冷藏。對照組操作同上。從液氮取出大鼠腦組織,復溫至常溫。根據大鼠立體定向圖譜, 分離腦組織切取大鼠紋狀體組織約50~100mg,置于離心管,按10mg:200μl比例加入0.01M PBS液,用超聲波細胞粉碎機將其制成乳白色懸液,12000r/min離心10min,取上清液放入-4℃冰箱保存備用。

  1.4  測定方法  cAMP濃度的測定均采用雙抗體酶聯免疫吸附法(Enzymes linked immunosorbant assays,ELISA法),大鼠環磷腺苷cAMP  ELISA試劑盒購自美國R·B公司,均嚴格按說明書進行操作。檢測儀器采用Benchmark酶標儀(BIO-RAD公司)。

      具體操作步驟:(1)加樣:將100μl標準品、100μl標本加入相應反應板孔中;(2)輕輕混勻30s,封住板孔,37℃溫育90min;(3)洗板:甩盡板內液體,用洗滌液洗滌反應板(每孔內加入350μl洗滌液),并去除水滴(在厚疊吸水紙上拍干);反復洗滌5次;(4)每孔加入100μl 1×Biotin。輕輕混勻30s,封住板孔,37℃溫育60min;(5)洗板:甩盡板內液體,用洗滌液洗滌反應板(每孔內加入350μl洗滌液),并去除水滴(在厚疊吸水紙上拍干);反復洗滌5次;(6)每孔加入100μl 1×HRP。輕輕混勻30s,封住板孔,37℃溫育30min;(7)洗板:甩盡板內液體,用洗滌液洗滌反應板(每孔內加入350μl洗滌液),并去除水滴(在厚疊吸水紙上拍干);反復洗滌5次;(8)每孔加入50μl顯色劑A和50μl顯色液B, 輕輕混勻10s,37℃暗處溫育(15±10)min;(9)每孔加入100μl 終止液(Stop Solution)。輕輕混勻30s;30min內在450nm處讀OD值。(10)以OD值為縱坐標,以標準品濃度為橫坐標,繪制標準曲線。并根據樣本的OD值查出其濃度。或用回歸方程計算其濃度。

  1.5  統計學方法  采用SPSS12.0軟件對實驗數據進行統計處理。所有數據均用平均數±標準差(x±s)表示,組間比較采用方差分析。

  2  實驗結果

  2.1  實驗結果顯示  見表1,對照組大鼠紋狀體cAMP濃度值為(1.538±0.159)pmol/ml,間歇性負重游泳訓練后即刻組大鼠紋狀體cAMP濃度值為(5.095±0.292)pmol/ml,0.5h組cAMP濃度值為(0.573±0.187)pmol/ml,1h組cAMP濃度值為(6.207±0.251)pmol/ml,2h組cAMP濃度值為(3.007±0.353)pmol/ml,4h組cAMP濃度值為(4.833±0.240)pmol/ml。與對照組相比,即刻組、1h組、2h組、4h組cAMP值均明顯升高且差異有非常顯著(P<0.01)。0.5h組cAMP值較對照組為低,差異也有非常顯著性(P<0.01)。如表1。表1間歇性負重游泳訓練后不同時刻大鼠紋狀體 注:與對照組比較,*P<0.05;**P<0.012.2  從時效性來看  見圖1。間歇性負重游泳訓練后即刻,大鼠紋狀體cAMP濃度較對照組明顯升高,之后0.5h時急劇下降,低于對照組水平。1h時cAMP濃度值達到最高值,2h時cAMP濃度較1h時顯著下降,但仍高于對照組水平。4h時其濃度又有所升高,整個濃度變化曲線呈鋸齒形。 圖1間歇性負重游泳訓練大鼠紋狀體cAMP濃度變化圖

   3  討論

  cAMP是細胞內第二信使,參與體內多種生理過程。神經組織中內含高水平的cAMP及其代謝調節酶。在生理狀態下,神經細胞中cAMP由三磷酸腺苷(ATP)經腺苷環化酶(Ac)催化生成,由磷酸二酯酶(PDE)降解,二者的功能狀態維持神經細胞cAMP水平穩定[2]。研究表明:疾病、運動、藥物等多種刺激因素均可引起神經細胞內cAMP濃度發生改變繼而引發后續各種反應[3~5]。cAMP的最主要的效應分子是蛋白激酶A(PKA),胞內信使cAMP產生以后,可激活PKA,后者再磷酸化靶蛋白,將其激活或鈍化。這些被磷酸化的靶蛋白往往是關鍵性調節酶、重要功能蛋白質或轉錄因子,因而可以介導細胞外信號調節代謝、基因轉錄等細胞效應。當cAMP的信號終止后,靶蛋白的活性則在蛋白質磷酸化作用下恢復原狀。

  cAMP系統在神經組織,特別是在突觸神經傳遞上有重要意義。cAMP不僅參與神經節突觸傳遞,還可以調節突觸前末梢的遞質釋放。研究證實:適宜的運動可以引起腦內突觸前膜多巴胺,5-HT等神經遞質濃度的增加[6],這些遞質作為細胞間傳遞信息的第一信使,作用于突觸后膜上相應受體并激活AC,在突觸后膜合成cAMP,進而激活PKA,通過膜蛋白的磷酸化改變膜對離子的通透性,從而影響神經細胞的興奮性。

  紋狀體是基底神經節的主要組成部分,參與機體各種不同的行為活動,對機體的運動功能發揮重要的調節作用。如隨意運動的穩定、肌張力的調節和軀體運動的協調等都與其功能有密切聯系。其對運動功能的調節主要依賴于其內部豐富的多巴胺能神經支配,這些多巴胺能神經元主要來源于中腦黑質區(SN)和腹側背蓋區(VTA),其神經末梢釋放的多巴胺(DA)作用于紋狀體內的Υ-氨基丁酸(GABA)能、乙酰膽堿(Ach)能神經元,調節這些神經元的活動。

  多巴胺主要參與對軀體運動,精神情緒活動,垂體內分泌功能以及心血管功能等的調節。其受體有多個亞型。D1,D5受體激活后可升高cAMP水平。D2,D3,D4受體激活后則降低cAMP水平。有研究證實,一次性力竭運動和游泳耐力訓練均可使紋狀體內多巴胺的濃度增加,其合成和分解代謝都增加[7]。運動應激可能是通過紋狀體內多巴胺分泌的變化引起紋狀體內神經細胞cAMP濃度變化,使紋狀體內的7-氨基丁酸(GABA)能、乙酰膽堿(Ach)能神經元興奮性發生改變,繼而影響整個機體的運動疲勞恢復過程。本實驗把間歇性負重游泳訓練作為應激源,觀測運動后不同時刻紋狀體cAMP濃度變化,結果表明:間歇性負重游泳訓練后大鼠紋狀體cAMP濃度變化存在一定時效性,其過程可能與由紋狀體內多巴胺濃度變化或其不同受體被激活有關。應當引起注意的是:間歇性負重游泳運動后0.5h大鼠紋狀體cAMP濃度低于對照組正常生理水平,其機理值得深究。

  運動后紋狀體cAMP濃度變化曲線說明,cAMP作為第二信使密切參與運動應激引起的生理生化反應。神經細胞信號傳導過程極為復雜,其轉導機制很少是簡單線性的通路,而多是通過多條信息轉導的分支與匯聚來實現的。而且轉導通路中可能還存在具有促進作用的正反饋環和抑制作用的負反饋環,對信號轉導過程進行調節。因此,間歇性負重游泳訓練后大鼠紋狀體cAMP濃度時程變化必然是多種神經細胞信號整合的結果,絕非僅受單因素影響,其機理有待進一步研究探明。

【參考文獻】
   1 于芳,張安民,王根深,等.間歇性負重游泳訓練對大鼠杏仁核基底外側核(BLA)C-FOS蛋白表達的影響.北京體育大學學報,2008,31(10):1357-1360.

  2 劉秉文,陳俊杰.醫學分子生物學.北京:中國協和醫科大學出版社,2000.

  3 王倫安.cAMP在疾病過程中的作用.華西醫學,2003,18(2):293-294.

  4 楊亞安,邵君飛,陳爾齊,等.小鼠海馬組織中cAMP含量和AC活性的晝夜變化.蘇州大學學報,2003,23(1):8-9.

  5 張云東,朱佩芳,王正國,等.CRI-I對培養下丘腦神經元胞漿內cAMP和Ca2+變化的影響.第三軍醫大學學報,25(12):1059-1061.

  6 徐波,季瀏,林永年,等.游泳訓練對大鼠學習記憶和腦內神經遞質的影響.中國運動醫學雜志,2004,23(3):261-265.

  7 陸小香,張蘊琨,王斌.游泳運動對大鼠紋狀體、下丘腦多巴胺的含量及其代謝的影響.南京體育學院學報,2005,4(3):21-24.

  


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