运动生物化学论文
0、引言
国内外关于二氧化硫对人体危害的研究较多,但人体在运动的状态下,二氧化硫对于人体造成的危害研究较少.
随着经济的发展,环境污染日益严重,本研究利用人造跑台模拟人体日常的健身活动,旨在揭示人体在污染环境下运动和在污染环境下不运动时的异同,人体在污染环境下运动能够加剧污染物对于人体造成的损伤(以肺脏为例),因而运动要选择合适的地点和适宜的时间,避免在污染程度高的时间段进行运动.
1、二氧化硫流行病学和毒理学研究的最新进展
1.1二氧化硫流行病学的研究
1.1.1二氧化硫对于呼吸系统的危害二氧化硫是一种中等毒性的常见大气污染物,如果大气中二氧化硫的浓度达到1~5ppm时,可使气管和支气管腔水肿缩小,使气道阻力增大,引起气管炎、支气管炎、支气管哮喘并导致肺心病的发生,患者呼吸在很大程度上受到一定的限制,同时加重了哮喘患者呼吸道的阻塞,二氧化硫的污染使肺的功能受到明显抑制,所以肺和呼吸道是二氧化硫等气体污染物作用的主要靶器官.
1.1.2二氧化硫对于细胞的危害Green通过动物实验研究发现,NaHSO3可增加7,8-二羟基-9,10-环氧-7,8,9,10-四氢苯并(a)芘(Bap)与蛋白质的结合,蛋白质在生物体内扮演着十分重要的角色,普遍存在于细胞内外,因此极其容易受到活性氧的攻击,DNA-蛋白质的交联(DPC)普遍存在于正常的细胞中,机体内的大分子受到了外来污染物的作用,则可以诱导超量的DPC,从而对DNA的构象、功能、复制与转录产生影响,进而影响蛋白质的结构与功能.
1.2二氧化硫的毒理学研究
1.2.1二氧化硫对于动物的影响动物染色体也是二氧化硫攻击的对象,孟紫强等通过对硫酸厂的工人淋巴细胞染色体畸变分析表明:接触二氧化硫空气污染的硫酸厂工人,外周血淋巴细胞染色体畸变细胞率及总染色体畸变细胞率均显著高于对照组(P<0.01).近年研究还发现,二氧化硫在体内的衍生物-亚硫酸钠与亚硫酸氢钠可诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞(PEC)微核的形成,导致微核细胞率显著升高.
1.2.2二氧化硫对于植物的影响植物中有一部分硫来自于空气,当空气中的硫含量超过了一定的限度的话,就会在植物中不断地积累,达到一定的浓度后对植物产生毒害作用.主要表现在两个方面.二氧化硫由气孔进入叶肉细胞,溶于细胞的水分中生成亚硫酸氢根离子,随后氧化为硫酸根存于叶内.
植物体内可积累的硫限量是正常含量的5~10倍,若植物在高浓度的二氧化硫作用下,亚硫酸氢根和亚硫酸根的积累量则超过正常的代谢解毒作用,植物会受到急性的损伤,近年来有研究表明,二氧化硫衍生物作用24小时处理组蚕豆幼苗根长和芽长与对照组无明显差异,48小时处理组根生长受到抑制,168小时芽生长受到抑制.
1.3自由基
自由基学说是由HAMAN(1956)和MC-CORD(1969)先后提出的,他们认为自由基攻击生物大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因.1978年,DILLARD首次提出将自由基的研究引入运动医学领域,推动了运动医学的迅猛发展.体内还存在有清除自由基的酶类或非酶类物质,形成抗氧化系统,使体内自由基的形成和清除处于一种动态的平衡.
清除自由基的物质大致可分为两大类:其一,抗氧化酶系统,该系统包括超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX);其二,抗氧化剂,如维生素E和β-胡萝卜素,维生素C,半胱氨酸,还原型谷胱甘肽辅酶Q等,可以防止自由基对于细胞膜的破坏作用,可有效地在细胞内控制自由基生成反应.
2、实验对象和分组
2.1研究对象
实验选取2月龄健康雄性Whista大鼠70只,spf级,体重(200±20)g,购自兰州大学医学院科研动物实验中心,国家标准啮齿类动物固体混合干燥饲料喂养,自由饮食进水.动物室温度控制在23~25℃,相对湿度40%~60%,自然光照,饲养室、用具等定期(每周)用紫外灯消毒灭菌.
所有动物实验前未进行过跑台运动.
(1)环境适应:大鼠购入后先安静饲养3天,使大鼠适应动物房的环境.
(2)跑台适应:所有的大鼠自然条件下在可调试跑台上先进行三天适应性训练,跑台坡度为0°,速度为10~15m/min,每一次的慢跑距离不超过100米,将此期间适应性较差的大鼠筛选掉,然后随机按实验要求分组,具体的实验分组见表1.
2.2二氧化硫染毒方式
在正式训练前制造出人为二氧化硫染毒环境,具体的方法如下:一个1立方米的玻璃罩罩于跑台上,根据国家颁布的大气污染浓度标准:将通入玻璃罩中的二氧化硫的气体量设为一个未知数与玻璃罩的体积相比得出0.15mg/m3(大气污染的二级标准),即通常所说的中度污染,0.25mg/m3(大气污染的三级标准),即通常所说的重度污染.
而此时得出的两个不同的二氧化硫气体量即是我们所要输入的气体量.二氧化硫的浓度用甲醛吸收液法—盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定.通入二氧化硫造成大鼠在两种不同污染浓度条件下运动的环境.
2.3实验动物模型(见表2)
2.4检测指标及方法
(1)超氧化物歧化酶SOD(黄嘌呤氧化酶法).
(2)过氧化氢酶(CAT)(钼酸铵法).
(3)谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)(DT-NB)法.
(4)丙二醛(MDA)(硫代巴比妥酸法).
2.5数据处理
所有实验数据运算基于WINDOWS XP操作平台,采用Microsoft Excel 2003及国际专用统计学软件SPSS13.0对数据样本进行统计学处理,组间各指标的显著性差异采用T检验,结果用平均数±标准差表示.
3、实验结果
3.1二氧化硫对于大鼠肺SOD,CAT,GSH-PX,抗氧化酶活性及MDA含量的影响
3.1.1对于肺SOD活性的影响表3和图1显示,二氧化硫二级污染和二氧化硫三级污染安静组相比,SOD活性均低于安静对照组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组SOD活性低于二氧化硫二级污染安静组,P<0.05,二氧化硫三级污染运动组SOD活性低于二氧化硫三级污染安静组,P<0.05.
3.1.2对于肺CAT的活性的影响表3和图2显示,二氧化硫二级污染和二氧化硫三级污染安静组相 比CAT活性均低于安静对照组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组CAT活性低于二氧化硫二级污染安静组,P<0.05,二氧化硫三级污染运动组CAT活性低于二氧化硫三级污染安静组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组大鼠肺脏CAT活性明显高于二氧化硫三级污染运动动组.
3.1.3对于肺GSH-PX活性的影响表3和图3显示,二氧化硫二级污染和二氧化硫三级污染安静组相比GSH-PX活性均低于安静对照组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组GSH-PX活性低于二氧化硫安静组,P<0.05,二氧化硫三级污染运动组GSH-PX活性低于二氧化硫三级污染安静组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组与二氧化硫三级污染运动组比较,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组大鼠肺脏GSH-PX活性明显高于二氧化硫三级污染运动组.
3.1.4对于肺MDA含量的影响表3和图4显示,二氧化硫二级污染和二氧化硫三级污染安静组相比MDA含量均高于安静对照组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组MDA含量高于二氧化硫二级污染安静组,P<0.05,二氧化硫三级污染运动组MDA含量高于二氧化硫三级污染安静组,P<0.05,二氧化硫二级污染运动组与二氧化硫三级污染运动组比较,P<0.05.
4、结论
二氧化硫是大气的主要污染物之一,二氧化硫浓度的升高可以降低机体组织抗氧化酶的活性和促进脂质过氧化的作用.
经过本实验研究表明:二氧化硫三级污染安静组肺脏SOD,CAT,GSH-PX活 性均低于二氧化硫二级污染安静组,而MDA的含量二氧化硫三级污染安静组高于二氧化硫二级污染安静组;二氧化硫二级污染运动组肺脏SOD,CAT,GSH-PX活性均低于二氧化硫安静污染组,而MDA的含量二氧化硫二级污染运动组高于二级污染安静组;二氧化硫三级污染运动组肺脏SOD,CAT,GSH-PX活性高于三级污染安静组,而MDA的含量三级污染运动组高于三级污染安静组;二氧化硫三级污染运动组肺脏SOD,CAT,GSH-PX活性低于二氧化硫二级污染运动组,而MDA含量三级污染运动组高于二级污染运动组.
这说明污染级别越高,对于机体的损害就越大,而在此污染环境下进行运动更加会损害身体的健康.
因此,对于运动本身来说,运动时间和运动地点的选择尤为重要,只有这样才能避免由于环境污染对于人体造成的损伤,真正达到强身健体的目的.