目的是檢測運動前后大鼠血液及各組織H2S含量以及各個組織生成酶活性,分析運動后各組織H2S含量及其生成酶活性的變化特點。以雄性SD大鼠為實驗對象,采用敏感硫電極法檢測大鼠心臟,腎臟,肺,肝臟,骨骼肌,腦等組織H2S含量,對結果進行相關性分析。雄性SD大鼠16只,隨機分為2組:對照組、運動組。運動組大鼠做連續1小時的一次大強度性負重(10%體重)游泳運動,運動后即刻對大鼠取心臟,腎臟,肺,肝臟,腦組織、腓腸肌、腹主動脈血進行分析,采用敏感硫電極法測定各組織的H2S含量及其生成酶活性;對照組大鼠直接取樣測定。經運動后與對照組相比除大鼠腦組織H2S含量明顯降低外,運動組大鼠各組織系統H2S含量較對照組有大幅度升高。經運動后與對照組相比除大鼠腦組織H2S生成酶活性略有降低外,運動組大鼠各組織H2S生成酶活性較對照組均有不同程度的升高,尤以心臟、肺臟組織有大幅度升高。敏感硫電極法測量范圍廣,敏感性強,穩定性和重復性均良好,可應用于大鼠腦、心臟、腎臟、肝臟、肺、骨骼肌H2S測定的研究,但在測試血漿H2S含量時精確度略顯不夠。經一次性大強度運動后,與對照組相比大鼠心臟,肺臟,肝臟,腎臟,骨骼肌器官的H2S/生成酶體系均有不同程度的提升。運動使內源性一氧化氮升高從而造成H2S/生成酶體系的升高。一次性大強度運動可增加各個組織無氧代謝酶活性,推測一次性大強度運動使機體無氧代謝酶活性的升高與H2S/生成酶系統活性的上升有著必然聯系。大鼠運動后腦組織H2S/生成酶系統活性降低的原因還不是十分清楚,推測測定時大鼠腦組織中的硫化氫生成酶胱硫醚—β—合酶(CBS)還未合成。大鼠血漿硫化氫濃度變化趨勢同大鼠其它組織,驗證了血管平滑肌CSE在大鼠運動后的表達同其它各組織。


據20世紀90年代以來的研究發現,內源性產生的H2S存在于哺乳動物的多種組織、器官,通過多種調節方式和信號轉導形式發揮多種生理、病理作用,可松弛血管及消化道平滑肌,進而影響該組織的生理功能和病理過程;選擇性地增強N-甲基–D-天冬氨酸(NMDA)受體介導的反應,并改變對海馬的長時程增強(LTP)作用的誘導(海馬的LTP是一個有關學習和記憶的突觸模型),從而影響大腦的發育;調節下丘腦促腎上腺皮質激素釋放激素(CRH)釋放抑制由內皮素誘導的血管平滑肌細胞(VSMC)的增殖效應進而調節血管平滑肌細胞張力,可能起內源性氣體信息分子的作用。由對其生理作用的研究,提出了H2S是一種新型的、具有類似氧化亞氮(NO)和一氧化碳(CO)某些特征的分子,如H2S是一種小分子量的氣體分子、不通過受體發揮作用、其生成受內源性關鍵酶的調節、生理濃度時有很明確的特殊作用等,因此,將其歸為第3類內源性氣體信息分子,從而開辟了對H2S認識、研究的新領域。


越來越多的資料表明,H2S廣泛參與機體多種生理和病理過程,可對機體心血管、神經、代謝、消化、免疫、血液等系統進行調節。目前檢測H2S及其生成酶的方法主要有兩種,即亞甲基藍比色法和敏感硫電極法。


亞甲基藍比色法是檢測H2S及其生成酶的經典方法,為多數研究者所采用,但與新興的敏感硫電極法相比,其檢測敏感性較差。有關內源性H2S和運動系統的研究尚未見報道,但有研究顯示,人體在運動時吸入一定濃度外源性H2S后,骨骼肌乳酸脫氫酶活性增加、有氧氧化酶活性呈不同濃度降低,猜測H2S作用于人體后通過抑制肌肉運動時有氧代謝,降低人體運動過程中的氧攝取,從而增加人體在運動過程中依賴無氧代謝的能力,提高機體的適應能力。但其目前的研究也僅針對少數幾種哺乳動物、有限的幾種器官、系統。由于對H2S根深蒂固的毒性認識,限制了對其在生物體內的生理作用、調節機制、病理生理等方面作用機制的進一步研究。雖然目前的研究范圍和領域在不斷地擴大,仍遠未達到對其本質的認識,這就有待我們在今后的工作中不斷地進行探索。


本文通過設定運動刺激因素,檢測運動后大鼠心臟、腎臟、肺、肝臟各組織H2S含量及其生成酶活性,分析運動后各組織H2S含量及其生成酶活性的變化特點,并對H2S及其生成酶系統影響運動后各組織機能變化的可能機制進行初步探討,對大鼠運動前后各器官系統的硫化氫與生成酶含量進行比較以研究運動對其機體內源性H2S含量的影響。


1材料與方法


1.1研究對象


健康雄性Spraque Dawley(SD)大鼠16只,體重175-208g,購自北京大學醫學部,國家標準嚙齒類動物飼料,合籠飼養,自由飲食,室溫20-25℃,相對濕度30-50%,保持12小時光照。


1.2研究方法


1.2.1實驗法


1.2.1.1實驗原理


實驗原理依據耿彬等研究結論:體液內H2S主要以兩種形式存在,即物理溶解的H2S氣體(約占1/3)及化學形式存在的H2S(約占2/3),其化學特性呈弱酸性,在強酸條件下,HS-與H+結合生成H2S(公式1),從體液中揮發,但物理溶解部分不能析出,在強堿條件下,H2S和HS-與OH-結合形成比較穩定的S2-(公式2,3),采用第三硫電極可以精確測量溶液中S2-的濃度,利用這一原理,我們采用第三硫電極,測定溶液中S2-,間接反映H2S的濃度。公式1:HS-+H+→H2S;公式2:2HS-+2OH-→S2-+2H2O;公式3:2H2S+2OH-→S2+2H2O。


1.2.1.2儀器與試劑


儀器:小型三用水浴箱(北京西城區醫療器械廠1505型)。精密酸度計(上海理達儀器廠PHS-2C型),銀硫離子選擇性電極(上海雷磁儀表儀器有限公司pAgS-1型),硫化氫電極(丹麥Unisense公司),離心機(80-2離心沉淀器)。


試劑:5’-磷酸吡哆醛為Fluka產品;其余試劑均為國產分析純試劑。


1.2.1.3指標測試與方法


測試樣本的采集與處理:(1)大鼠稱重,實驗組行游泳力竭運動,力竭判斷標準:大鼠掙扎動作消失,沉入水下大于10S,撈出后平放無法完成翻正反射。(2)實驗組力竭后先行用2%戊巴比妥鈉按0.25ml/100g體重腹腔注射麻醉,腹主動脈取血后,速取左側腓腸肌、心臟(去除結締組織);肝臟,腦組織,肺臟,腎臟,用錫紙包疊、標記后凍存待測。對照組直接進行步驟(2)處理。


稱取各個組織樣品,迅速剪碎后放入玻璃勻漿器中,以1:9(W/V)的比例加入勻漿液進行勻漿。勻漿液為50mmol/L磷酸鉀緩沖液(K2HPO4·3H2O,KH2PO4,pH6.8)。離心,取上清保存待測。


1.2.1.4組織硫化氫生成酶活性的測定


抗氧化液配制:氫氧化鈉(NaOH)8g,乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)7g,去離子水85ml,抗壞血酸10g。要求現用現配。標準S2-溶液配制:硫化鈉(Na2S·9H2O)0.2402g,去離子水1ml,配制成1mol/L標準溶液,再加入等量抗氧化液。要求現用現配。


離子測定程序:①使用前,先將銀硫電極浸入去離子水中活化4h左右,再用抗氧化液活化90min左右;②打開酸度計電源,將測定項調至mV檔,預熱15min以上;③將敏感銀硫電極與參比電極一起浸入樣品中,待讀數穩定后記錄;④用去離子水沖洗電極;⑤每測一個樣品結束,電極必須浸入去離子水中以保持其活化狀態;⑥每次測定前均應使用標準S2-溶液用抗氧化液稀釋成所需濃度做標準曲線。


(1)大鼠凍存組織0.2g,以1:9(質量體積比)用預冷的50mmol/l磷酸鉀緩沖液(PH=6.8)1.8ml在手動勻漿器制備10%(W/V)組織勻漿。離心機離心,取上清液。(2)取組織勻漿液和反應液加入反應瓶:(總反應體積的終濃度:100mmol/l磷酸鉀緩沖液(PH=7.4)、2mmol/l左旋半胱氨酸、2mmol/l磷酸吡哆醛)

總反應體積2ml4ml5ml 10%組織勻漿液0.2ml0.4ml0.5ml 0.2 mmol/l左旋半胱氨酸0.02ml0.02ml0.05ml 0.05%磷酸吡哆醛1.78ml1.78ml4.45ml


(3)反應瓶中小燒杯內加入0.5ml 1mol/L NaOH,用雙層石蠟膜迅速封口;(4)應瓶置于37℃水浴箱孵育90min;(5)揭開石蠟膜,加入0.5ml 20%三氯乙酸,迅速封口,37℃水浴孵育60min終止反應;(6)取出小燒杯內液體用敏感硫電極法測定溶液中的H2S含量;(7)采用酸度計測定溶液中的電壓(mV)值;(8)利用標準曲線(使用標準S2-溶液用抗氧化液稀釋成40、80、100、1000、10000μmol/L溶液做標準曲線)計算S2-濃度,再計算H2S生成酶,結果以nmol/min·mg(protein)表示。


1.2.1.5組織硫化氫含量的測定


抗氧化液配制、標準S2-溶液配制、離子測定程序如前述。(1)取上述10%組織勻漿液0.5ml加入反應瓶(100ml錐形瓶,其中放置一個5ml小燒杯);(2)加入0.5ml 1mol/L HCl,使組織H2S釋放;(3)反應瓶中小燒杯內加入0.5ml 1mol/L NaOH,以吸收H2S,用雙層石蠟膜迅速封口;(4)將反應瓶置于37℃水浴箱孵育4h;(5)取出小燒杯內液體,加入0.5ml抗氧化液;(6)采用酸度計測定溶液中的電壓(mV)值;(7)利用標準曲線(使用標準S2-溶液用抗氧化液稀釋成1、10、20、40、80、100μmol/L溶液做標準曲線)計算S2-濃度。組織H2S含量以nmol/mg(protein)表示。


1.2.1.6血漿硫化氫濃度的測定


(1)取血漿1ml,加入等體積的抗氧化液;(2)采用離子計測定S2-含量;(3)具體操作:將敏感硫電極與參比電極一起浸入樣品中,待讀數穩定后記錄測定值,然后根據S2-溶液標準曲線計算硫化氫含量。H2S含量以nmol/mg(protein)表示。


1.2.2數理統計法:利用SPSS軟件對數據進行統計分析。



運動前后大鼠腦組織硫化氫含量與生成酶活性變化(一)

運動前后大鼠腦組織硫化氫含量與生成酶活性變化(二)