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研究目的:(1)研究过度训练对大鼠腹膜巨噬细胞吞噬功能、胞内活性氧(ROS)生成能力及炎性因子应答能力的影响,并对相关机制展开研究,为加深对过度训练的认识提供实验依据。(2)研究外源性补充谷氨酰胺对过度训练大鼠腹膜巨噬细胞吞噬功能、活性氧生成能力及炎性因子应答能力的影响,探索改善过度训练效应的可行途径。(3)离体状态下研究胰岛素样生长因子1(IGF-1)和机械生长因子(MGF)对腹膜巨噬细胞吞噬功能、胞内活性氧生成能力及炎性因子应答能力的影响,试图从IGF-1和MGF角度揭示过度训练影响巨噬细胞功能的可能机制。研究方法:(1)在体实验:8周龄健康雄性wistar大鼠40只,随机分为安静对照组(control,C)、过度训练组(E组)和过度训练补充谷氨酰胺组(EG组)。根据取材时间不同,E组分为训练后36小时取材组(E1)和训练后7天取材组(E2);EG组分为训练后36小时取材组(EG1)和训练后7天取材组(EG2);每组8只。除C组外,其他组进行11周递增负荷跑台训练。观察大鼠体重、精神状态及运动能力的变化,并于训练后上述时间点眼眶取血,分析血红蛋白(Hb)和血睾酮(T)含量。分离纯化腹膜巨噬细胞,中性红法测定巨噬细胞吞噬功能;流式细胞术测定巨噬细胞胞内ROS生成;ELISA技术测定巨噬细胞肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白介素1β(IL-1β)生成量;比色法测定NADPH氧化酶活性;荧光定量PCR技术测定巨噬细胞如下基因表达:NADPH氧化酶亚基(gp91phox、p22phox、p47phox、p40phox、p67phox)、蛋白激酶C δ(PKC-δ)、葡萄糖6磷酸脱氢酶(G6PD)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)和机械生长因子(MGF)。(2)离体实验:离体状态下用不同浓度的IGF-1或MGF(1、10、50、100、200ng/ml)与巨噬细胞孵育,观察IGF-1和MGF对巨噬细胞吞噬功能、胞内活性氧生成能力及炎性因子应答能力的影响。研究结果:(1)过度训练指标:训练后期,大鼠精神状态及运动能力下降;与安静对照组相比,过度训练组体重,血红蛋白含量及睾酮含量均显著降低(P<0.01),分别下降了约19.3%、13.5%和55.3%。(2)吞噬功能:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞吞噬中性红的能力显著降低,下降约27%(P<0.05);E2组巨噬细胞吞噬功能恢复至安静对照组水平。EG1组巨噬细胞吞噬功能虽低于C组,但无显著差异;EG2组与E2组和C组无显著差异。(3)ROS生成:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞ROS生成量显著降低,下降约35%(P<0.01);E2组巨噬细胞ROS生成量显著高于E1组(P<0.01),恢复至安静对照组水平。EG1组巨噬细胞ROS生成量与E1组相比无显著差异,仍显著低于C组(P<0.01);EG2组巨噬细胞ROS生成量显著高于EG1组(P<0.01),与E2组和C组无显著差异。(4)炎性因子应答能力:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞TNF-α和IL-1β对LPS的应答能力显著降低;E2组显著高于E1组(P<0.05),与C组相比无显著差异。EG1组巨噬细胞TNF-α和IL-1β对LPS的应答能力显著高于E1组,与C组相比无显著差异;EG2组与E2组和C组相比无显著差异。(5)NADPH氧化酶活性:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞NADPH氧化酶活性降低,E2组巨噬细胞NADPH氧化酶活性显著高于E1组(P<0.05),与C组相比无显著差异。EG1组和EG2组分别与E1组和E2组相比无显著性差异。相关分析显示(5个组数据),NADPH氧化酶活性与ROS生成量呈线性正相关,相关系数为0.62(P<0.01)。(6)NADPH氧化酶亚基:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞NADPH氧化酶亚基gp91phox、p22phox、p40phox、p67phox表达量无显著差异,但胞质亚基p47phox表达量显著升高(P<0.05);E2组大鼠腹膜巨噬细胞gp91phox、p22phox、p47phox、p40phox、p67phox表达量与E1组和C组相比均无显著差异。EG1组巨噬细胞gp91phox、p22phox、p40phox、p67phox表达量与E1组无显著差异,p47phox表达量显著低于E1组(P<0.05);EG2组巨噬细胞中各亚基表达量与E2组、C组和EG1组相比均无显著差异。(7)PKC-δ:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞PKC-δ基因表达量显著降低(P<0.05);E2组PKC-δ表达量显著高于E1组(P<0.05),与C组相比无统计学差异。EG1组和EG2组分别与E1组和E2组相比无显著性差异。相关分析显示(5个组数据),PKC-δ表达量与NADPH氧化酶活性呈线性正相关,相关系数为0.51(P<0.01),PKC-δ表达量与ROS生成量相关系数为0.69(P<0.01)。(8)G6PD:C组、E1组、E2组、EG1组、EG2组五组间比较,腹膜巨噬细胞G6PD基因表达量无显著差异。(9)iNOS:C组、E1组、E2组、EG1组、EG2组五组间比较,腹膜巨噬细胞iNOS基因表达量无显著差异。(10)IGF-1和MGF:与C组相比,E1组大鼠腹膜巨噬细胞IGF-1和MGF表达量分别增加了21倍和92倍(P<0.01);E2组显著低于E1组(P<0.01),与C组相比无统计学差异。EG1组巨噬细胞IGF-1和MGF表达量显著低于E1组(P<0.01),仍显著高于C组(P<0.01);EG2组显著低于EG1组(P<0.01),与C组和E2组相比无显著差异。(11)IGF-1对巨噬细胞功能影响:与不加药组相比,不同终浓度的IGF-1(1、10、50、100、200ng/ml)对巨噬细胞吞噬功能和胞内ROS生成均无显著影响(P>0.05);100ng/ml IGF-1可显著增加巨噬细胞TNF-α对LPS的应答;100、200ng/ml IGF-1可显著增加巨噬细胞IL-1β对LPS的应答。(12)MGF对巨噬细胞功能影响:与不加药组相比,MGF可呈浓度依赖性的抑制巨噬细胞吞噬功能;1、10、50、100ng/ml MGF可显著抑制巨噬细胞胞内ROS生成;不同浓度的MGF对巨噬细胞炎性因子应答能力无显著影响。研究结论:(1)过度训练可抑制巨噬细胞吞噬功能,胞内活性氧生成及炎性因子应答能力,这可能是过度训练增加感染风险的原因之一。(2)补充谷氨酰胺对过度训练诱导的巨噬细胞吞噬功能降低和炎性因子应答能力降低有一定的改善作用,但对过度训练诱导的巨噬细胞胞内ROS生成降低无明显改善效应。(3)过度训练抑制腹膜巨噬细胞胞内活性氧生成的机制:不通过抑制NADPH氧化酶亚基表达及抑制NADPH氧化酶生成途径发挥作用;PKC-δ介导NADPH氧化酶活性降低在过度训练抑制巨噬细胞ROS生成中发挥重要作用;过度训练诱导产生的MGF可能在过度训练抑制巨噬细胞ROS生成中发挥重要作用。(4)过度训练抑制腹膜巨噬细胞吞噬功能的机制:过度训练诱导产生的MGF可能通过自分泌或旁分泌形式对巨噬细胞吞噬功能发挥关键调控作用。(5)过度训练抑制腹膜巨噬细胞炎性因子应答能力的机制:IGF-1和MGF没有参与这一过程,而是有别的机制参与。