下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
摘 要 目的：探讨低氧运动对大鼠生长激素（GH）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的影响及其机制。方法：40只SD大鼠随机分为常氧安静组、常氧运动组、低氧安静组、低氧运动组；低氧组在人工常压低氧环境中（氧浓度为15.4 %）生活；运动组其运动方式为跑台运动，每天运动1h，每周运动6d。4周末进行采样，分别测试血清GH、IGF-1，腓肠肌、肝脏中IGF-1的含量。结果：各组大鼠体重均有不同程度的增加，低氧运动组增幅最小，同时体重与腓肠肌重相关度为0.66，与脂肪重相关度为0.59。低氧运动组血清GH显著低于常氧安静组（ P ＜0.05），与另外两组相比差异不显著；低氧运动组肝脏IGF-1的含量显著低于常氧安静组、常氧运动组；比较血清IGF-1发现，常氧运动组最低，并显著低于其他各组；同时各组间腓肠肌中IGF-1含量的差异不显著。结论：低氧运动减少了血清GH的含量，较严重抑制肝脏分泌IGF-1以及血清IGF-1的利用，从而造成蛋白质合成减少，进而导致体重增幅缓慢。
关键词 低氧运动；GH；IGF-1；体重
生长激素（GH）调节着机体内的合成代谢，影响着骨骼肌中蛋白质的合成，其中生长激素可以通过胰岛素样生长因子（IGF-1）发挥对肌肉的营养作用。IGF-1还可以通过旁分泌及自分泌来参与多种生物学作用，从而调节身体成分。身体成分的变化对运动能力有着重要的影响。目前，高原训练是科研工作者争相研究的领域，成果丰硕，如高原训练可促使血红蛋白和肌红蛋白的增加、线粒体的增多，2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）及氧化酶活性的上升等现象已经得到大量实验支持，为了使高原训练更加可操作、便捷，科研工作者提出了模拟高原训练方法，并希望在不同低氧运动中能有突破性的发现，从而更科学地指导训练，也为大众健康提供科学的运动处方。本文从GH、IGF-1的角度来分析低氧运动下体重、骨骼肌、脂肪的变化，进而为低氧训练中存在体重下降、蛋白质丢失等问题提供理论依据。
购自中山大学医学院雄性SD大鼠40只，体重180～220g，随机分为4组，分别为常氧安静组、常氧运动组、低氧安静、低氧运动，每组10只。大鼠自由饮水，常规鼠类饲料喂养，饲养和训练时保持室温20～25℃。空气湿度为60%左右。
采用美国产低氧（Hypoxic）发生装置，模拟海拔2 500m高度，即低氧舱内氧浓度控制在15.4 %左右。常氧下跑台速度为25m/min，低氧下跑台速度为20m/min，每天跑台运动lh，每周运动6d，训练持续4周。在运动训练的过程中，密切观察大鼠的运动表现和运动能力的变化，避免运动性过度疲劳的发生。
4周后大鼠腹腔注射10%水合三氯乙醛溶液（按30mg/100g体重的取量）进行麻醉，腹主动脉取血，制备血清，之后迅速取出肝脏，用冰冷的生理盐水洗去血迹，用无菌锡箔纸包裹后立即投入液氮中。移开内脏，取完整附睾脂肪垫、肾周脂肪垫，准确称重。将大鼠腿部皮肤剪开，剥离出腓肠肌，将其完整取出，准确称重。采样过程中由于其他原因除低氧运动组外其他3组样本数目有所减少。
采用RT-2100C型多功能酶标仪测试血清GH、IGF-1及腓肠肌、肝脏中IGF-1的含量。采用考马斯亮蓝进行腓肠肌、肝脏中蛋白定量。
将所有数据利用SPSS1l.0进行统计，采用One-way ANOVA分析，差异显著性标准为 P ＜0.05，极显著性标准为 P ＜0.01。同时采用Pearson Corelation进行相关分析，均用平均数±标准差来表示。
由表1可以看出，常氧安静组、常氧运动组、低氧安静组、低氧运动组的大鼠体重增幅分别为：62.2%、50.0%、42.8%、38.3%，显然常氧安静组大鼠体重增加幅度最大，低氧运动组增加幅度相对最小。第4周末，常氧安静组大鼠体重显著高于其他各组。经过相关分析看出，体重与腓肠肌重相关度0.66，与脂肪重相关度为0.59。
表1 实验末大鼠体重、脂肪、一侧腓肠肌重
注：与常氧安静组相比， 1 为 P ＜0.05；与常氧运动组相比， 2 为 P ＜0.05。
由表2可以看出，常氧安静组血清GH、肝脏IGF-1显著高于其他各组。常氧运动组肝脏IGF-1含量显著高于低氧安静组、低氧运动组；而常氧运动组血清IGF-1含量显著低于其他三组。比较腓肠肌IGF-1的含量发现，各组之间差异不显著，但低氧运动组腓肠肌IGF-1含量最低。
表2 各组大鼠GH 、IGF-1含量
注：与常氧安静组相比， 1 为 P ＜0.05；与常氧运动组相比， 2 为 P ＜0.05。
采用低氧训练来提高耐力水平已经在运动训练中广泛采用，目前认为低氧训练可使体重下降，而体重的改变直接影响到机体的运动能力，影响到身体素质，因此该训练方法仍有争议。李桦困（1994）报道，10名日本竞走运动员在2300m高原训练4周，第1天的体重最高，平均为53.9kg，1周内持续下降，第6天为52.2kg，下降1.7kg，之后稳定在52.5kg左右。针对国家游泳队（1985）在1890 m高原3周大运动训练期间的研究发现，23名运动员体重平均下降2kg，个别最多下降5kg。
从本实验数据来看，单纯低氧环境就可使大鼠体重增幅下降，而4周低氧跑台运动后，大鼠体重增长最缓慢，同时第4周末，常氧安静组大鼠体重显著高于其他各组（ P ＜0.05），表明单纯低氧、单纯运动以及低氧运动都可使体重增长受到抑制。从相关度来分析，腓肠肌重与体重相关度较高，但差异并不大，说明体重的变化受肌肉和脂肪的共同影响，但从腓肠肌重的变化来看，各组间差异并不显著。
GH可促进肌肉蛋白质的合成代谢，增加肌肉体积和肌肉力量，它通过IGF-1发挥对肌肉的营养作用。IGF-1还可以通过旁分泌及自分泌来参与多种生物 学作用。Koistinen等研究表明，8名男性、15名女性运动员进行马拉松长跑，长跑后即刻血清IGF-1、胰岛素样生长因子结合蛋白-3（IGF-1BP-3）和胰岛素水平无明显变化，胰岛素样生长因子结合蛋白-1（IGF-1BP-1）浓度显著增高；跑后1～3d，血清IGF-1和IGF-1BP-3水平降低，IGF-1BP-1浓度在赛后第1天后恢复到正常安静值。JL.Chiharro等选用27岁专业自行车运动员进行了3周的自行车巡回赛，发现经过1周比赛后，血液中IGF-1、IGF-1BP-1都有所增高；3周后，IGF-1B I-1显著升高，而血液中IGF-1低于初始水平，原因可能由于在最后1周比赛期，比赛的路程中包括穿越山地，增加了能量代谢，能量来源大量消耗，导致IGF-1浓度下降。据所收集资料显示，长期暴露在低氧环境中，血清及外周组织中 IGF-1的含量有明显的降低，而肝脏IGF-1水平显著上升。有学者在研究5km对GH—IGF-1轴影响中，发现慢性连续低氧作用下，肝脏IGF-1水平显著上升，GH在前2天明显上升，但随后显著下降，提示低氧作用初期，抑制GH从腺垂体向外周的分泌，随着作用时间的延长，GH的合成也受到了抑制而造成了上述结果。
本研究应用跑台运动实验方法，观察了4周低氧运动后，大鼠GH、IGF-1的变化及对大鼠体重的影响，发现低氧运动组大鼠血清GH与常氧运动组、低氧安静组相比差异不显著（ P ＞0.05），常氧安静组大鼠血清GH显著高于其他3组（ P ＜0.05），说明单纯运动、单纯低氧以及低氧运动都造成血清GH含量减少，可能影响到骨骼肌蛋白质的合成，从而影响到体重；GH的含量也影响着IGF-1的分泌，实验中观察了IGF-1的变化情况。
首先从单纯运动角度来看，有研究表明经过短时期训练后大鼠骨骼肌中IGF-1有明显升高，IGF-1 mRNA的表达和IGF-1多肽合成增加；同时发现大强度运动后即刻大鼠血清GH水平显著升高。本实验中常氧运动组肝脏、血清IGF-1的含量显著低于常氧安静组（ P ＜0.05），而腓肠肌中IGF-1与常氧安静组相比差异不显著，说明常氧运动可能加大靶组织对IGF-1的利用，造成肝脏、血清IGF-1下降较大，同时腓肠肌组织可自分泌IGF-1，来保持骨骼肌蛋白质的合成。
从单纯低氧角度来分析发现，低氧安静组肝脏IGF-1显著低于常氧安静组、常氧运动组（ P ＜0.05）；而血清IGF-1却显著高于常氧运动组（ P ＜0.05），而与常氧安静组相比差异不显著，而腓肠肌中IGF-1各组间差异不显著，说明低氧可能抑制肝脏分泌IGF-1，同时抑制血清中IGF-1的利用，使之出现上述情况。
而对低氧运动进行分析，低氧运动组大鼠肝脏IGF-1的含量显著低于常氧运动组（ P ＜0.05）；而比较血清中IGF-1的含量，发现低氧运动组与常氧安静组之间差异不显著，而显著高于常氧运动组；同时比较腓肠肌IGF-1的含量，低氧运动组最低，但与其他各组之间差异不显著。笔者认为，低氧和运动双重刺激加大了蛋白质分解代谢，这与刘哗等提出低氧训练可导致骨骼肌蛋白质丢失，极高海拔运动可导致肌肉萎缩、肌力下降，高原缺氧运动可导致蛋白质分解代谢加强等结论相一致，并且低氧运动可能较严重地抑制了肝脏分泌IGF-1，同时抑制了血清中IGF-1的利用，这样就减少了促进肌肉蛋白质合成代谢激素及生长因子的分泌或利用，可造成骨骼肌中蛋白质的丢失。因此要进一步分析低氧运动这种应激原所导致的应激反应会对神经系统、内分泌系统、心血管系统、呼吸系统等有影响，进而通过影响GH、IGF-1的分泌或其他方面来影响骨骼肌蛋白质合成及骨骼肌收缩力，最终影响到运动能力；同时如何解决低氧运动中肌肉蛋白质丢失的问题，都值得深入分析研究。而造成肝脏IGF-1含量显著低于常氧运动组，同时血清IGF-1的利用受到严重抑制，使得合成代谢抑制。
单纯运动、低氧及低氧运动都可造成大鼠体重增幅缓慢，其中低氧运动中肌肉蛋白质分解代谢增加，可能是造成体重增长缓慢的原因之一。
单纯运动、低氧可减少血清GH的含量，同时单纯低氧可抑制肝脏分泌IGF-1、血清IGF-1的利用，从而造成分解代谢增加。
低氧运动可能使GH-IGF-1轴受到抑制而造成肝脏IGF-1含量显著低于常氧运动组，同时血清IGF-1的利用受到严重抑制，使得合成代谢受抑制。