有氧运动对心理应激衰老大鼠行为和氧自由基影响
[摘 要 ] 目的: 研究有氧运动对心理应激衰老大鼠行为和外周血氧自由基的影响。
方法: 健康雌性 S D大鼠 28只 ,随机分为对照组、运动组、心理应激组、运动+心理应激组,实验后测定大鼠的开场行为和外周血自由基的变化情况。
结果 : ①开场行为:在穿越格数上运动组、心理应激组、运动+心理应激组与对照组相比较均有显著的增加( P< 0 . 05) ,在站立次数上心理应激组、运动+心理应激组与对照组及运动组相比较有显著减少 ( P < 0 . 01)。②血清中S OD活性、 H2O2含量:各组间均无明显差异性;MDA含量:运动组、 运动 +心理应激组与对照组及心理应激组相比较有明显的减少 (P < 0 . 05) ;过氧化氢酶 (CAT)活性:运动组的 CAT活性明显高于心理应激组 ( P < 0 . 05) ; GSH - px活性:与对照组相比较 ,运动组、 运动 +心理应激组的活性明显增加 ( P < 0 . 05) ,心理应激组则明显降低 ( P < 0 . 05)。
结论: 不适宜的心理应激可对动物的自发行为和探究行为产生影响 ,并可诱发机体内自由基量的增加而导致机体损伤 ,而通过有氧运动可减轻心理应激对机体产生的影响。
[关键词 ] 有氧运动;心理应激;衰老大鼠;开场行为;自由基
自由基学说 ( free radical theory)是 20世纪 80年代以来开始广泛被生命科学界所重视的一门学科。自由基对机体的影响主要是由于其高度的活性和反应性所决定 ,自由基易与各种生物大分子发生反应 ,造成细胞和组织的氧化损伤 ,引起机体的各种生理功能的减退和障碍 ,导致生物体的衰老与死亡。目前已有许多研究表明 ,通过诱发自由基反应可以对机体各组织造成损伤[ 1, 2 ]。而心理应激对机体的影响则表现为:不适宜的心理应激可引起动物开场行为的改变并可诱发机体产生大量的自由基 ,而对脑、 肝、 心、 肾等组织造成损伤[ 3 ]。本研究通过对衰老SD大鼠进行中等负荷强度的有氧运动训练 ,同时施加一定程度的心理刺激 ,并观察大鼠的开场行为及外周血中的超氧化物歧化酶(super oxide dis2mutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶 (glutathi oneper oxidase, GSH2 px)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、丙二醛(mal ondialdehyde, MDA)、过氧化氢 (H2O2)含量的变化 ,为进一步研究通过运动训练来减轻心理应激对机体自由基产生量的影响,从而降低自由基对机体的损伤而达到延缓衰老的目的提供理论依据。
1 材料与方法
1 . 1 动物选择及分组
3月龄雌性 SD大鼠 49只 , 20月龄雌性 SD大鼠7只 (均购自江苏大学医学院动物中心)。3月龄大鼠随机分为衰老对照组 ( 14只)、 心理应激组 ( 7只)、 运动组 (7只)、 运动 +心理应激组 (7只)、 空白对照组 (7只)和电击组 (7只)。其中前 4组大鼠制备成衰老模型大鼠 ,空白对照组和电击组不作处理。衰老模型制备后由衰老对照组随机选取7只与空白对照组和老龄组作衰老模型的评定。
1 . 2 造模方法
1 . 2 . 1 衰老模型 采用 D2 半乳糖皮下注射法: D2半乳糖用生理盐水配成浓度为 7 . 5%的注射液 , 3月龄造模组大鼠腹部皮下注射 D2 半乳糖 125 mg·kg- 1·d- 1,连续注射 42 d[ 4 ]。
1 . 2 . 2 心理应激模型 采用大鼠旁观电击模型(Communicati on Box) ,电击组的大鼠被电击惊叫、惊跳 ,应激组大鼠不受电击 ,而是旁观电击组大鼠遭受电击的过程 ,通过视觉、 听觉等产生心理应激[ 5 ]。
1 . 3 造模各组干预情况
对照组: 平时不运动,也不应激。心理应激组:前 8周与对照组相同 ,从第9周起每次应激持续30min,隔天1次,至第10周。运动组: 前3天每天适应训练30 min,然后每天无负重游泳一次 , 每次 60min,共 10周。运动组 +心理应激组:前 8周与运动组相同 ,从第 9周起 ,再同时附加心理应激,心理刺激与运动分别在上午和下午进行,至第 10周。
1 . 4 运动及应激方式
1 . 4 . 1 运动方式 衰老模型制备后无负重游泳 ,水温 31～33℃,水深为 60 cm,人工控制大鼠不停地游泳。每天 1次 ,每次 1 h,一周 5次 ,共 10周 ,对照组大鼠放入同等条件的浅水中 ,以避免水温对大鼠产生的刺激差异。
1 . 4 . 2 心理应激方式 衰老模型制备后的第 9周起开始应激 ,每次应激分批进行 , 每次应激持续 30min,隔天一次 ,连续 2周。每次应激完毕后将造模对照组放入清洗后的旁观电击箱中 30 min,以保持实验条件的一致。
1 . 5 开场行为测定末次心理应激后或末次游泳后 24 h,将动物置于75 cm×65 cm×47.5 cm周壁为黑色 ,底面被分成面积相等的 25块组成的有底旷场里。实验室内隔音 ,光照度 60W。观察 3 min内大鼠由底面中心开始跑动穿越底面的格数、后肢站立 (包括前肢扶壁和悬空)次数。
1 . 6 生化指标的测定
超氧化物歧化酶 ( SOD)、 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH2 px)、 过氧化氢酶 (CAT)、 丙二醛 (MDA)、 过氧化氢 (H2O2 )测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。末次心理应激后或末次游泳后 24 h,开场行为测定后禁食 12 h,依次麻醉 ,心脏采血后制备血清。按照各试剂盒的要求制成待测标本。测定仪器: 722分光光度计。
1 . 7 结果处理
数据由 SPSS软件分析处理 ,采用单因素方差分析。
2 结 果
2 . 1 衰老模型的结果
各组血清生化指标比较见表 1。
表 1显示:除了血清 SOD外 ,空白对照组的血清 GSH2 px, CAT指标均显著高于衰老对照组 ( P <0 . 05) ,而 MDA含量则是显著低于衰老对照组 ( P <0 . 05) ;衰老对照组与老龄组相比较 ,两组间血清SOD, GSH2 px, CAT,MDA含量均无显著差异性。
2 . 2 有氧运动对心理应激衰老大鼠开场行为的影响
各组动物开场行为比较见表 2。
穿越格数 站立次数
衰老对照组 40 . 00 ± 2 . 236 20 . 40 ± 1 . 749
运动组 48 . 20 ± 1 . 772 21 . 40 ± 1 . 435
心理应激组 51 . 60 ± 3 . 982 13 . 60 ± 1 . 030
运动 +心理应激组 49 . 80 ± 1 . 655 14 . 20 ± 1 . 241
表 2显示:运动组、 心理应激组、 运动 +心理应激组与衰老对照组相比较 ,衰老 SD大鼠的穿越格数有显著的增加 ( P < 0 . 05) ,其中心理应激组增加*为明显 ( P < 0 . 01) ;在站立次数上心理应激组、 运动 +心理应激组与衰老对照组及运动组相比较有显著减少 ( P < 0 . 01) ,而运动组则与衰老对照组无明显差异。
2 . 3 有氧运动对心理应激衰老大鼠血清中氧自由基的影响
血清中 GSH2 px活性:与衰老对照组相比较 ,运动组、 运动 +心理应激组的活性明显增加 ( P <0 . 05) ,心理应激组则比衰老对照组明显降低 ( P <0 . 05)。血清中 CAT活性:运动组的 CAT活性明显高于心理应激组 ( P < 0 . 05) ,其余各组间无显著差异性。血清中 MDA含量:运动组、 运动 +心理应激组与衰老对照组及心理应激相比较有明显的减少 ( P< 0 . 05) ,衰老对照组与心理应激组之间无显著差异性。血清中 H2O2含量:运动组、 运动 +心理应激组比衰老对照组和心理应激组低 ,但各组间均无显著差异性。
3 讨 论
3 . 1 衰老模型的结果
空白对照组的血清 GSH2 px, CAT活性显著高于衰老对照组 ,而血清 MDA含量则显著低于衰老对照组。衰老对照组与老龄组在血清 SOD, GSH2 PX, CAT,MDA含量比较均无显著性差异。我们可以认为衰老模型造模成功 ,D2 半乳糖 125 mg·kg- 1·d- 1腹腔皮下注射 42天后的增龄大鼠相当于自然生长21个月左右的老龄鼠。
3 . 2 有氧运动对心理应激衰老大鼠开场行为的影响
开场行为测定现在已经成为研究动物恐惧、 紧张情绪的重要指标 ,大鼠的穿越格数和站立次数分别代表了大鼠在新异环境中的自发行为和探究行为。但由于心理应激是一个非常复杂的过程 ,目前心理应激对开场行为的影响在研究结果上还有分歧存在。严进等[ 6 ]研究表明:动物因心理应激而产生紧张、 恐惧时会出现穿越格数减少、 站立次数减少等现象;而郑乐颖等[ 7 ]的研究则支持动物因心理应激而产生穿越格数增加、 站立次数增加等现象。本实验的结果表明由于心理应激及有氧运动的干预 ,衰老 SD大鼠的穿越格数显著增加 ,其中又以心理应激组增加*为显著 ,说明心理应激可引起衰老 S D大鼠穿越格数增加 ,而通过有氧运动则有降低心理应激对机体影响的作用。在站立次数上则表现为心理应激组和运动 +心理应激组显著低于对照组和运动组 ,可认为心理应激可引起衰老 SD大鼠站立次数的减少。
3 . 3 有氧运动对心理应激衰老大鼠血清中氧自由基的影响GSH2 px, CAT, SOD是广泛存在于生物体内的抗氧化酶 ,代表机体内抗氧化系统的活性 ,它们可** O-
2 , H2O2等氧自由基,而使体内过量超氧离子维持在一定的水平 ,其活性的高低直接或间接反映了机体**氧自由基的能力。本实验结果表明 ,各组间的 GSH2 px活性均表现出了显著的差异性 ,其活性的高低可按心理应激组 <衰老对照组 <运动 +心理应激组 <运动组的次序排列 ,而心理应激组的CAT活性与运动组相比较也有显著性的降低。说明不适宜的心理应激造成了动物机体内酶防御系统活性的下降 ,而有氧运动训练则可以使其活性提高。这与侯公林、 沙继斌等[ 3, 8 ]多数学者的结果是相一致的 ,从而我们也可以认为通过有氧运动训练可以减轻心理应激对机体造成的损伤。MDA是机体内脂质过氧化反应的重要代谢产物 ,对细胞具有严重的毒性作用 ,血清中 MDA的含量可以反映机体内脂质过氧化程度 ,间接反映了细胞损伤的程度。本实验中对照组与心理应激组中血清 MDA含量显著高于运动组和运动 +心理应激组 ,表明有氧运动可显著改善因心理应激而造成的过氧化脂质的大量产生 ,从而减轻自由基对机体各组织器官的损害。综上所述 ,我们可以认为不适宜的心理应激可降低机体抗氧化系统的活性 ,并能诱发机体内自由基产生增加 ,而通过适宜的有氧运动训练则可以减轻这种应激对机体的影响 ,即有氧运动可在一定程度上缓解心理应激对机体的伤害。
