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目的:过度训练可引起急性肾脏损伤,但其发病机制尚未完全明了。最近的研究认为细胞凋亡是过度训练致急性肾脏损伤的主要发病机制,然而,过度训练致肾组织细胞凋亡的分子机制尚未阐明,目前临床上尚缺乏有效的防治措施。本研究应用大鼠游泳至力竭建立过度训练致急性肾损伤模型,观察过度训练大鼠肾组织病理变化,检测肾组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量以及半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)的表达和多聚(ADP-核糖)聚合酶-1(PARP-1)的表达和切割灭活的变化,观察山莨菪碱对上述变化的影响,旨在加深对过度训练致急性肾损伤发病机制的认识,为其防治提供理论和实验依据。方法:(1)选取36只健康雄性Wistar大鼠,体重200-220g。将大鼠随机分为正常对照组(CN)、力竭组(ES)及山莨菪碱干预组(AD)。CN组为安静对照组,未进行力竭运动;根据力竭后恢复时间不同将ES组分为即刻组(ESI)、6小时组(ES6h)和24小时组(ES24h);AD组于运动前10分钟腹腔注射山莨菪碱(10mg/Kg)后进行力竭运动,分为山莨菪碱6小时组(AD6h)和山莨菪碱24小时组(AD24h)。每时间点均为6只大鼠。(2)采用大鼠无负重游泳至力竭建立过度训练致急性肾损伤模型。(3)各组大鼠于相应时间点应用乙醚吸入麻醉,均留取各组大鼠左肾置于4%多聚甲醛中固定,备行石蜡切片;取各组大鼠右肾沿纵切面均分为两部分,置于-80℃冰箱保存,待行SOD活性、MDA含量检测及western blot检测。(4)分别应用黄嘌呤氧化酶法及硫代巴比妥酸法检测肾组织匀浆中SOD活性及MDA含量。(5)采用HE染色光镜下观察肾组织形态学变化。(6)采用免疫组化SP及PV法观察PARP-1和caspase-3表达情况。(7)应用图像分析系统对免疫组化结果进行半定量分析。(8)应用western blot检测PARP-1裂解情况。(9)所有数据均采用SPSS for Window 11.0软件包进行统计分析,P<0.05认为有统计学意义。结果:(1)力竭后即刻及6小时组大鼠肾组织在光镜下可见部分肾小球球囊及肾小管扩张,皮髓质交界处可见淤血现象,力竭后24小时大鼠肾组织中可以观察到部分肾小管上皮细胞刷状缘不规整,有的出现脱落。山莨菪碱干预组大鼠肾组织结构无明显变化。(2)力竭运动后即刻肾脏SOD活性有所降低(P<0.05),至力竭后6小时降低最为明显(P<0.05),力竭后24小时有所回升,但仍低于正常对照组(P<0.05)。山莨菪碱干预6小时组肾脏SOD活性高于单纯力竭组(P<0.05),与正常对照组相比无差异(P>0.05),山莨菪碱干预24小时组肾脏SOD也高于单纯力竭组(P<0.05),与正常对照组相比无差异(P>0.05)。力竭运动后即刻肾脏MDA含量有所升高(P<0.05),至力竭后6小时升高最为明显(P<0.05),力竭后24小时有所下降,仍高于正常对照组水平(P<0.05)。山莨菪碱干预6小时组肾脏MDA含量低于单纯力竭组(P<0.05),但仍高于正常对照组(P<0.05),山莨菪碱干预24小时组肾脏MDA稍低于单纯力竭组,与正常对照组相比无差异(P>0.05)。(3)力竭运动后caspase-3的表达随力竭后恢复时间的延长而逐渐增强,各力竭组同正常对照组相比均有统计学意义(P<0.05),山莨菪碱干预组明显降低力竭运动后caspase-3的表达(P<0.05)。(4)正常对照组PARP-1仅为弱表达,力竭运动即刻其表达较对照组增强(P<0.05),western blot显示裂解片断不明显,力竭运动后6小时及24小时表达继续增强,且裂解片断逐渐增加,山莨菪碱干预组PARP-1的表达及裂解片断均较同期单纯力竭组明显减弱(P<0.05),但仍强于正常对照组。结论:(1)力竭运动后肾组织SOD活性下降,MDA含量上升,说明氧化应激在过度训练致急性肾损伤中发挥重要作用。(2)力竭后肾组织caspase-3的表达随力竭运动后时间延长而增强,PARP-1在力竭运动后表达也增强,但力竭后即刻裂解片断不明显,力竭后6小时及24小时裂解片断逐渐增加。说明Caspase-3表达增加及其对PARP-1的切割灭活是过度训练致急性肾组织细胞凋亡的重要分子机制。(3)山莨菪碱可降低力竭运动后MDA含量,提高SOD活性,抑制caspase-3的表达活化及其对底物PARP-1的裂解,这可能是山莨菪碱抑制过度训练致肾组织细胞凋亡的分子机制之一。