爬梯运动对Sarcopenia小鼠骨骼肌氧化应激状态的影响

李海鹏，卢 健

肌肉衰减综合征(Sarcopenia)是以肌肉质量、体积以及肌肉力量下降为主要特征的一种多发增龄性机能退化征。其发生范围广、频率高。在大多数发达国家及部分发展中国家已成为严重影响中老年人正常生活和自理能力的一个突出问题。Capel等人认为，ROS释放的增龄性改变会导致骨骼肌氧化应激水平的改变，进而导致Sarcopenia的发生发展[1,2]。迄今为止，关于有氧运动(如跑台、游泳等)对衰老骨骼肌抗氧化能力的影响已有诸多研究，但是长期以来对运动的另一种主要形式——抗阻运动的干预效果却罕见报道。传统的运动适应理论认为：长期适当地进行有氧耐力运动，不仅不会加重骨骼肌的氧化损伤，反之能够增加其对氧化应激的耐受性和适应性。那么衰老骨骼肌是否能够对抗阻运动也产生类似的运动适应效果呢？本文拟将爬梯运动作为抗阻运动干预手段，对SAMP8(Senescence-accelerated mice prone/8,SAMP8)快速老化小鼠Sarcopenia发生发展进程中骨骼肌氧化应激水平进行相关研究，以期为今后老年人采取更为广泛的运动形式预防或延缓Sarcopenia的发生发展提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 实验动物与分组(见表1)

表1 实验动物分组及饲养/训练情况

注：n1为训练前样本数，n2为处死时样本数。

雄性快速老化(SAMP8)小鼠30只，购自天津中医药大学第一附属医院实验动物中心(实验动物饲养许可证编号：W-J津实动质M准字第006号)。购入后于IVC独立送风饲养系统中在SPF条件下分笼饲养，以国家标准啮齿类饲料(购自上海斯莱克实验动物公司，许可证号：SCXK(沪)2007-0005)喂养，自由饮食、饮水。自然光照并遵循明暗周期，温度范围20±2℃，相对湿度55±5%。

1.2 运动方案

以小鼠尾部负重爬梯方式进行爬梯抗阻运动，适应性饲养一周后开始训练，训练时间选择在动物的暗周期(18:00～20:00)进行，起始负重量为50%BW，随后逐渐递增并参照文献[3]建立小鼠抗阻爬梯运动模型(见表2)。

表2 爬梯运动方案

1.3 取材

末次爬梯运动后24h～48h，将小鼠断头处死，迅速取完整后肢腓肠肌(Gastrocnemius,G)，称量肌肉重量，锡箔纸包裹并标记后迅速置于液氮中，后转移至-80℃超低温冰箱保存备测。

1.4 SI值的求得

选用Edstrom提出的SI值作为间接判断Sarcopenia的标准。SI值的获得由靶骨骼肌的质量/受试体重求得[4]。

1.5 测试指标及方法

分别将各组肌肉在Teflon匀浆机上匀浆，控制匀浆速度为2000r/min左右，制备成10%的匀浆液。选取骨骼肌抗氧化防御体系中具有代表性的指标：总抗氧化能力(T-AOC)、总超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及丙二醛(MDA)等在酶标仪上进行检测。骨骼肌中蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法进行。其余指标测定均分别按各自试剂盒(购自南京建成生物制品公司)说明书进行。

2 实验结果

2.1 SI值的计算结果

SI值的计算结果显示，OC组SI值(3.84±0.39 mg/g)较YC组SI值(4.54±0.24 mg/g)有所下降，且差异具有显著性(P<0.05)，并满足Baumgartner等人提出的Sarcopenia的基本判定标准之一[5]，提示老年组SAMP8小鼠腓肠肌已表现出Sarcopenia。

2.2 各组氧化应激相关指标的变化(见表3)

表3 各组氧化应激相关指标的变化

注：#为OC组较YC组有显著性差异(P<0.05)；*为OR组较OC组有显著性差异(P<0.05)

由表3可知，OC组T-AOC、SOD和CAT较YC组均有所下降且具有显著性差异(P<0.05)，OR组T-AOC、SOD和CAT较OC组却均有所上升且差异具有显著性(P<0.05)；OC组MDA较YC组有所上升且具有显著性差异(P<0.05)，OR组MDA较OC组亦有所上升且差异具有显著性(P<0.05)。

3 分析与讨论

本研究观察到随年龄增加，OC组SAMP8小鼠腓肠肌中T-AOC、SOD和CAT均显著下降，MDA水平显著上调。表明衰老机体抗氧化酶活性的降低会促使ROS生成增加，从而导致细胞受到的氧化损伤程度增加，这一结果支持了“自由基衰老学说”的基本理论，并与季丽萍等人研究结果较为一致[6]。李国星等的研究结果显示，快速老化SAMP8和昆明种小鼠这两种小鼠SOD基因表达和活性均呈增龄性降低，MDA含量均呈增龄性增加，并得出结论：SAMP8小鼠与自然衰老鼠SOD变化趋势相同，支持了本研究的结果[7]。鉴于本研究的结果，推测由于衰老肌肉对能促进自由基产生的损伤较为敏感，此类损伤能够激发免疫系统反应的急性阶段，因此衰老的肌肉可能处于一种炎症状态，其基础稳态自由基产生水平被提高，进而参与到骨骼肌的衰减(Sarcopenia)过程中。

目前，虽然国内外围绕有氧耐力运动对骨骼肌抗氧化能力的影响研究已有大量报道。然而遗憾的是，以抗阻运动作为运动干预形式对骨骼肌抗氧化能力影响的相关研究却十分有限。爬梯运动作为抗阻运动的一种特殊形式，以受试者主动克服自身阻力为负荷施加手段，减少了外在人为因素(如电刺激等)的影响，一定程度上丰富了运动干预手段的形式和内容。由本研究结果可以看出，八周的爬梯运动对老年组小鼠腓肠肌中T-AOC、SOD、CAT以及MDA水平的影响均具有上调效应，这意味着虽然爬梯运动能够提高部分抗氧化酶类的活性或抗氧化能力，但是八周的爬梯运动干预也可能同时增加了衰老骨骼肌中ROS的生成，因而仍无法完全缓解ROS对Sarcopenia小鼠骨骼肌的氧化损伤。

当将本研究的结果与以往有氧耐力运动干预的研究相比较时，意外地发现抗阻运动与有氧耐力运动这两种干预的效果是“一致与矛盾并存”。季丽萍等人对不同月龄大鼠进行六周递增性跑台训练，通过观察训练对不同月龄大鼠骨骼肌中自由基代谢的影响，结果发现MDA含量随增龄而增加，而SOD和CAT则明显下降。但是在六周训练后，老年组MDA含量明显下降，SOD和CAT活性显著上调，进而得出运动训练能够延缓衰老，但同一运动对不同年龄引起的骨骼肌组织自由基代谢的变化不同[6]。然而，王轲等通过建立力竭跑台训练模型，测试了大鼠骨骼肌组织中SOD、CAT的活性和MDA的含量，结果显示，与安静组相比运动力竭组SOD、CAT活性降低，MDA含量升高[8]。由以上研究对比可以看出，机体不仅对运动刺激能产生应激性，更为重要的是具有适应性。随着运动强度的增加和持续时间的延长，机体在对抗自由基的过程中抗氧化酶活性从“代偿反应”发展到“失代偿反应”，在不同的运动条件下抗氧化水平也发生着相应的变化[9]。本研究中爬梯运动虽然提高了Sarcopenia小鼠骨骼肌的抗氧化水平，但仍不足以充分缓解衰老骨骼肌中氧化损伤的发生，打破了人们原先“运动(有氧运动)能够降低氧化损伤”的垄断观念。究其原因可能在于对衰老骨骼肌而言，八周的运动干预时间相对较短，未能充分促进衰老骨骼肌达到运动适应的效果。倘若进一步延长运动干预时间可能会更利于衰老机体的运动适应，干预效果亦可能大相径庭，相关研究有待进一步深入。

4 结论

Sarcopenia的发生在一定程度上与骨骼肌中氧化应激水平密切相关。爬梯运动虽然能够提高老年Sarcopenia小鼠骨骼肌的抗氧化能力，但仍不足以充分缓解衰老骨骼肌中氧化损伤的发生。

[1] 李海鹏,卢健,陈彩珍.Sarcopenia机制研究进展[J].体育科学,2007,27(11):66～69.

[2] Capel F,Rimbert V,Lioger D,et al. Due to reverse electron transfer,mitochondrial H2O2 release increases with age in human vastus lateralis muscle although oxidative capacity is preserved [J]. Mech Ageing Dev,2005(126):505～511.

[3] 李海鹏,王立丰,关尚一,等.Sarcopenia关联的线粒体介导的细胞凋亡信号通路的增龄性变化及爬梯运动对其的影响[J].体育科学,2010,30(7):56～ 61.

[4] Edstrom E. Sarcopenia [D]. Thesis of Department of Neuroscience Karolinska Institute,Stockholm,Sweden,2005.

[5] Baumgartner RN,Koehler KM,Gallagher D,et al. Epidemiology of Sarcopenia among the elderly in New Mexico [J]. Am J Epidemiol,1998,147(8):755～763.

[6] 季丽萍,冯照军.递增性负荷训练对不同月龄大鼠骨骼肌组织自由基代谢及其防御系统影响[J].天津体育学院学报,2005,20(1):62～63.

[7] 李国星,刘克明,何宁.快速老化鼠和自然衰老鼠中超氧化物歧化酶的比较研究[J].中国老年学杂志,2007,27(5):820～822.

[8] 王轲,熊正英,王家斌.沙苑子对运动训练大鼠骨骼肌自由基代谢的影响[J].陕西师范大学学报(自然科学版),2007,35(1):103～106.

[9] 钱荣,杨德顺.运动对抗氧化酶活性影响的研究进展[J].山西师大体育学院学报,2005,20(1):113～115.