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运动对骨骼肌(腓肠肌)铁代谢的影响及内源性一氧化氮的调节机制

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研究已表明，运动可以影响体内铁代谢，剧烈的运动所导致的血液铁指标以及组织器官铁贮存降低的低铁状态，称为“运动性低铁状态”。此外，研究还已表明，长期运动后血液铁状态和肝脏、脾脏、骨髓的铁贮存的变化与一氧化氮(NO)的作用有关。但是，关于运动是否影响骨骼肌铁代谢状态及其是否与内源性NO的调节作用有关则尚不清楚。本研究主要观察运动性低铁状态时大鼠腓肠肌铁代谢的状态和腓肠肌形态学的变化，并应用NO合酶抑制剂重点观察这些变化与内源性NO的关系。
　　 成年期(9周龄)健康雌性SD大鼠60只，随机分为静息组(S1)，静息+L-NAME组(S2)，运动组(E1)以及运动+L-NAME组(E2)，每组15只。静息+L-NAME剂组和运动+L-NAME组饮用水中含有一氧化氮合酶抑制剂(L-NAME、1mg/mL)，运动组和运动+L-NAME组的大鼠游泳3个月。3个月期满，各组动物被断头取血，取腓肠肌，分析血液学指标包括红细胞数(RBC)、血红蛋白浓度(Hb)、血细胞压积(Hct)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、测定血浆NOX浓度、血浆铁(PI)、转铁蛋白铁饱和度(TS)和腓肠肌NOX含量，分析腓肠肌非血红素铁(NHI)含量、谷胱甘肽(GSH)及丙二醛(MDA)含量，制作血涂片镜下观察RBC形态，制作腓肠肌冰冻切片镜下观察肌肉的形态学变化。
　　 实验主要结果显示：
　　 1.血液生化指标：：四个实验组之间大鼠RBC、Hb、Hct、MCV、MCH、MCHC无显著性差异。PI和TS存在显著的组间差异，E1组显著低于S1组，E2组显著低于S2组，且E1组显著低于E2组，这些观察说明运动导致血液中铁浓度下降，但没有出现运动性贫血；血浆NOX浓度则相反，E1组显著高于S1组，E2组显著高于S2组，E1组显著高于E2组。这些观察反映了运动导致的铁浓度变化与NO的生成变化呈负相关性，应用NOS抑制剂后能部分逆转这种作用。
　　 2.腓肠肌生化指标：腓肠肌NOX含量亦存在显著的组间差异，E1组显著高于S1组，E2组显著高于S2组，RE2组显著低于E1组。两个运动组NHI含量均显著低于相应静息组，即E1组显著低于S1组，E2组显著低于S2组，且E1组显著低于E2组。两个运动组MDA含量显著均高于相应静息组，即E1组显著高于S1组，E2组显著高于S2组，E2组显著高于E1组，而两个运动组GSH显著低于相应静息各组，即E1组显著低于S1组，E2组显著低于S2组，且E2组显著低于E1组。这些生化指标说明了运动均可引起腓肠肌内NHI、MDA和GSH含量发生改变，这些指标的变化与内源性NO有关。
　　 3.组织学观察：在两个运动组，均可见骨骼肌纤维增粗，亦可见肌纤维有断裂，但E2组断裂更明显且有肌纤维坏死溶解，肌纤维有分支；在两个静息组之间比较，S2组偶见肌纤维有分支和结缔组织增生。这些观察结果说明运动改变腓肠肌纤维结构，并导致运动性损伤，内源性NO可能发挥了保护性作用。对肌细胞铁染色观察发现，两个运动组的着色均比静息组明显加深，铁染色沉积颗粒数目均多于相应静息组，即腓肠肌内二价铣(Fe(Ⅱ))与三价铁(Fe(Ⅲ))染色均呈现E1组强于S1组，E2组强于S2组，说明运动加强了腓肠肌纤维Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的代谢，运动使腓肠肌纤维处于高氧化状态，这可能是造成肌纤维损伤的机制之一。
　　 研究的主要结论如下：
　　 1.运动及NO影响腓肠肌铁代谢状态。长期游泳运动引发腓肠肌组织细胞内NO浓度升高，铁贮存(NHI)下降，这些变化可被NO合酶抑制剂L-NAME部分地抑制，说明NO合酶在长期运动期间参与了腓肠肌铁贮存的调节。
　　 2.运动改变腓肠肌氧化还原状态。长期游泳运动可引起腓肠肌MDA含量升高、GSH含量下降以及Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)含量的升高，反映了腓肠肌处于高氧化状态，加重脂质过氧化作用，这可能是运动损伤骨骼肌纤维的机制之一。
　　 3.长期游泳运动期间腓肠肌内源性NO合成增高，并参与了腓肠肌氧化还原状态的调节，NO对腓肠肌肌纤维形态结构发挥了保护作用，但与肌纤维的运动性肥大无关(用NOS抑制剂不能阻止这种改变)。

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