实验性应力骨折模型兔的生化指标变化医学论文.doc

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实验性应力骨折模型兔的生化指标变化_医学论文作者：陈耀明，齐宗利，吴端宗，董兆申，龚书明，陈景元【关键词】兔关键词:兔;骨折，应力性;丙二醛;Na（+）K（+）交换，ATP酶;磷脂酶A类;钙;锌摘要:目的探讨兔应力性骨折发生过程中，某些生化指标的变化与应力性骨折发生机制的关系.方法选纯种新西兰雄性大白兔14只，体质量2.2～2.6kg，随机分为实验组（8只），对照组（6只）.实验组用电刺激器使兔产生跑跳运动，每天300次，1wk训练6d，共35d.之后观察各指标血乳酸、磷脂酶A2、磷酯酰胆碱、磷酯酰丝氨酸等.结果以下指标实验组显著高于对照组（P<0.05）:①血清脂质过氧化产物（MDA）实验组与对照组分别为（0.9±0.2）和（0.6±0.1）mmol・L-1;②腓肠肌匀浆磷脂酶A2活性（3.9±0.6）和（2.6±1.0）μkat;③腓肠肌细胞膜磷脂酰丝氨酸（PS）（139±58）和（142±1）mg・g-1;④血清Zn含量（17.6±4.9）和（11.9±2.4）μmol・L-1;⑤肌肉组织Ca2+和Zn含量实验组分别为（30.9±4.7），（24.9±3.8）μmol・L-1，对照组分别为（25.2±2.2）和（20.3±1.8）μmol・L-1;⑥腓肠肌线粒体膜Na+，K+-ATP酶活性和线粒体内Ca2+实验组分别为（1.11±0.47）μkat・g-1，（3.6±0.5）μmol・g-1，对照组分别为（0.61±0.22）μkat・g-1和（2.5±0.7）μmol・g-1.结论本结果支持应力性骨折的发生是由于肌肉疲劳和（或）受损时，缓冲运动应力对骨骼冲击作用的保护能力减弱，而造成应力性骨折发生的应力学说.Ca2+和Zn 2+对延缓疲劳的产生和促进组织修复具有重要作用.Keywords:rabbits;fractures，spontaneous;malondialde-hyde;Na（+）-K（+）-exchanging ATPase;phospholipases A;calcium;zinc Abstract:AIM To study the relationship between mecha-nism of stress fracture and the changes of biochemistry in-dices during the fracture in rabbits.METHODS Fourteen rabbits，mass from2.2kg to2.6kg，were randomly divided into two groups:8in the experiment group and6in the con-trol.The experiment rabbits were stimulated with electricity to let them run and jump for300times per day，and totally35days.RESULTS Following indices of experiment group were significantly higher than those of control（P<0.05）:①MDA in serum，（0.9±0.2）mmol・L-1 in experiment group and（0.6±0.1）mmol・L-1 in control;②the activity of strocnemius phosphoesterase A2，（3.9±0.6）μkat in ex-periment group and（2.6±1.0）μkat in control;③the phos-phatidylserine（PS）of gastrocnrmius cell membrane（139±58）mg・g-1 in experiment group and（142±1）mg・g-1 in control;④the zinc in serum（17.6±4.9）μmol・L-1 in ex-periment group and（11.9±2.4）μmol・L-1 in control;⑤the contents of zinc and calcium in muscle（30.9±4.7）μmol・L-1 and（24.9±3.8）μmol・L-1 in experiment group but（25.2±2.2）μmol・L-1 and（20.3±1.8）μmol・L-1 in con-trol;⑥the Na+，K+-ATPase activity of mitochondrial mem-brane in gastrocnrmius was（1.11±0.47）μkat・g-1 in ex-periment group and was（0.61±0.22）μkat・g-1 in control;The Ca2+coutent of mitochondria was（3.6±0.5）μmol・mg-1 in experiment group and was（2.5±0.7）μmol・g-1 in control.CONCLUSION Changes of the indices assist the hypothesis of stress fracture and both calcium and zinc could delay the fatigue of muscle and enhance the tissue restora-tion.0引言运动与生物膜结构的关系已日益受到人们重视，但以往研究多以力竭性运动模型为基础，长期跑跳运动是否能引起生物膜结构的改变，目前研究较少.为此，探讨兔应力性骨折发生过程中膜磷脂，骨钙素等生化指标的变化及其与应力性骨折发生机制的关系.1材料和方法1.1材料采用本校实验动物中心提供的纯种新西兰雄性大白兔14只，体质量2.2～2.6kg，随机分为实验组和对照组.运动组8只，对照组6只.运动组置于模拟实验装置内，采用高电压，低电流刺激，使动物产生跑跳运动.电击时间0.2～0.4s，10次・min-1每天跑跳有效次数约为300次，1wk训练6d，累计35d.其它时间同对照组一样笼内饲养，自由活动饮食.历时35d.之后对其血液、骨骼肌进行生化指标测定.1.2方法按国家体委Yang等［1］法测定血乳酸;按八木［2］法测定血清、肌肉、肝脏丙二醛（MDA）含量;滴定法［3］测定骨胳肌细胞膜磷脂酶A 2，高效液相色谱法［4］测定磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰胆碱（PC）;原子吸收法测定血清、肌肉、肝脏中Ca2+，Zn含量，生化分析仪法测定血磷;试剂盒放免法测定血清骨钙素、降钙素;酶抑制法［5］测定肌肉线粒体Na+，K+-ATP酶活性.统计学方法:用t检验.2结果2.1血乳酸的变化对照组兔血乳酸为（422±52）mg・L-1，实验组运动前为（416±155）mg・L-1，运动后为（676±77）g・L-1.实验组运动前后自身对照及与对照组比较均有显著差异（P<0.05和P<0.01）.2.2跑跳运动对血清、肌肉MDA含量的影响实验组血清MDA明显高于对照组（P<0.05）;肌肉组织MDA与对照组无差别（Tab1）.表1跑跳运动对兔血清和肌肉MDA的影响（略）2.3跑跳运动对肌肉组织PLA2活性和细胞膜PC及PS的影响PLA2活性实验组明显高于对照组（P<0.05）.肌细胞膜PS含量明显升高，PC含量无明显变化（Tab2）.表2跑跳运动对兔骨骼肌PLA（略）2.4血清Ca2+，P3+，Zn2+，骨钙素和降钙素的变化血清中Ca2+，P3+运动组与对照组无显著差异，骨钙素与降钙素两组间无统计学意义，但降钙素在运动后有下降趋势;血清Zn2+在运动后呈明显升高趋势（P<0.05，Tab3）.表3血清中Ca2+，P3+，Zn2+及骨钙素和降钙素的变化（略）2.5肝脏和肌肉中Ca2+，Zn2+的变化肌肉组织Ca2+和Zn2+运动组较对照组均明显升高（P<0.05）.肝脏组织的Ca 2+和Zn2+均无明显变化（Tab4）.表4肝脏和肌肉中Ca2+，Zn2+的变化（略）2.6肌细胞线粒体膜Na+，K+┐ATP酶活性及线粒体内Ca2+含量肌细胞线粒体膜Na+，K+-ATP酶活性和Ca2+含量，运动组明显高于对照组（P<0.05，Tab5）.表5肌细胞线粒体膜Na+，K+-ATP酶活性及线粒体内Ca2+含量（略）3讨论兔实验性应力性骨折的发生是由于持续跑跳产生的应力反复作用于未经训练的肌肉和骨骼，造成肌肉和骨组织损伤，兔经6wk运动训练血清Ca 2+，P 2+，骨钙素、降钙素等无明显变化，但血清Zn2+，MDA，乳酸含量升高，肌肉Zn2+含量增加.一些研究认为高强度或力竭运动导致机体自由基损伤增强［6-8］，目前，人们主要用MDA水平作为机体自由基代谢水平的指标.力竭性游泳的大鼠骨骼肌和红细胞中MDA升高.对膜结构有直接破坏作用.提示运动及疲劳过程中自由基含量过度升高将会损害生物膜的功能和导致肌肉疲劳.兔跑跳运动6wk后，运动组血清MDA水平显著高于对照组.肌肉组织虽有升高，但与对照组比无显著性差异.其原因可能与运动强度未达到衰竭程度和已经有6wk训练适应有关，运动组血乳酸含量升高意味着运动时肌肉组织能量需求增加，肝脏代谢增强，氧耗量增加可导致脂质过氧化反应，引起血液MDA含量增加.Zn2+是机体的必需微量元素，与体内80余种酶的结构和活性有关，在运动应激和创伤修复中起重要作用，有文献报道［9］运动和手术后血清Zn2+下降，肌肉和创伤组织Zn2+含量升高，也有报告血清Zn2+升高，但运动后和创伤组织Zn2+含量升高是一致的.运动组血清和肌肉Zn2+含量均升高说明运动可以改变Zn2+在体内的分布，可能参与肌肉代谢和修复过程.Na+，K+-ATP酶是细胞膜上重要的离子载体，若Na+，K+-ATP酶活性降低，钠泵不能正常运转将引起细胞膜内、外离子跨膜梯度的破坏，影响正常渗透压和细胞功能.训练良好的运动员红细胞膜Na+，K+-ATP酶活性，运动后比运动前升高1.5倍［10］.兔在运动后骨骼肌线粒体膜Na+，K+-ATP酶活性显著升高，说明Na+，K+-ATP酶升高是对运动的生理应激反应，反映机体能量和物质代谢水平的提高，从一个侧面说明肌肉组织通过训练有一个适应过程，缓冲运动应力的作用增强.运动组肌细胞线粒体和肌肉组织Ca2+含量升高，是大强度运动后肌肉内Ca2+平衡紊乱所致，胞质Ca2+浓度增加导致骨骼肌机能下降、超微结构的改变.田野等报道［11］通过测定线粒体Ca 2+用以间接反映细胞内Ca2+的变化，观察到经训练过的大鼠在力竭性运动后，线粒体Ca2+可提高132%，认为力竭性运动后胞质内Ca2+是线粒体Ca2+增多的原因.细胞内Ca2+升高可激活细胞膜磷脂酶A2，引起膜磷脂分解，破坏膜的有机结构.若膜磷脂的含量和组成发生改变，将破坏膜结构的稳定性，影响膜功能.PLA2的作用底物是构成细胞的基本结构单位膜磷脂，膜磷脂的大量分解将使细胞膜完整性遭到破坏，造成细胞损伤和功能破坏.本结果显示，运动组PLA2活性显著高于对照组，磷脂酰丝氨酸（PS）升高，说明大强度训练胞质内Ca 2+升高，激活PLA2导致肌细胞膜损伤，可能是导致应力性骨折的重要因素.综上所述，可认为本研究的生化指标在一定程度上，支持应力性骨折的发生是由于肌肉疲劳和（或）受损，缓冲运动应力对骨骼冲击作用减弱的学说，当肌肉适应性修复后，肌肉对运动应力的缓冲作用增加，骨膜损伤不再持续发展.Zn2+对训练时延缓疲劳发生和促进组织修复具有重要作用，Ca2+对骨组织的修复也很重要，日常膳食中Zn2+和Ca2+摄取量常低于供应量标准，予以适量补充对预防和减少应力性骨折发生有一定意义.参考文献:［1］Yang KS，Wang SP.A method of using0.02mL trace blood determine the lactase and glucose［J］.Zhonguo Yundong Yixue Zazhi（Chin Sports Med），1982;2（2）:40-41.［2］Ba MGF.Measurement of lipid peroxidase［J］.Clin Lab Sci，1985;23（2）:115-117.［3］Nigel CB.A new method for measuring pancreatic phospholipase A2［J］.Clin Chem Acta，1982;125:359-365.［4］Zhou JZ，Xin CH，Wang LM.Determination of the phospholipid in the membrane of rat lung and brain by HPLC［J］.Sepu（Chromatography），1994;2（26）:441-442.［5］Muszbek L，Szabo 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