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摘 要 目的：探讨间歇低氧暴露对运动性贫血机体血红蛋白（Hb）及血清一氧化氮（NO）、一氧化氮合酶（NOS）的影响，研究低氧暴露防治运动性贫血的机制。方法：采用6周递增负荷跑台运动建立运动性贫血模型后，在人工常压低氧环境下（氧浓度为14.5%）分别进行每天1h、2h和（1+1）h 3种暴露方式的实验，3周后测试运动性贫血大鼠Hb、血清NO含量及NOS活性，并与常氧恢复组比较。结果：与常氧恢复组比较，1h、2h和（1+1） h 3种低氧暴露方式均能促使运动性贫血大鼠的Hb含量显著性或极显著性地提高（ P ＜0.05， P ＜0.01），血清NO含量显著性增加（ P ＜0.05），血清NOS活性显著性升高（ P ＜0.05）。而3种低氧暴露方式组间有关指标未见差异（ P ＞0.05）。结论：低氧暴露能加速机体Hb生成，提高血清NO含量和NOS活性，能有效地治疗运动性贫血及改善机体组织的缺血状态。
关键词 运动性贫血；间歇低氧暴露；血红蛋白；一氧化氮；一氧化氮合酶；大鼠
Abstract Objective：To explore the effects of intermittent hypoxia exposure on hemoglobin（Hb）and serum-NO，serum-NOS in bodies of sports anemia，and study the mechanism hypoxia exposure on preventing and treating sports anemia. Methods：The changes of three hypoxia exposure ways of 14.5% oxygen（1h，2h，（1+1） h）on Hb content，serum-NO content and active nature of serum-NOS in rats of sports anemia were investigated after success of establishing a rat model of sports anemia based on 6 weeks’ treadmill exercise of progressive loading.Results：After the rats of sports anemia were exposed in the three ways［1h，2h，（1+1）h］.The Hb content significantly raised respectively（ P ＜0.05， P ＜0.01），the serum-NO content significantly raised（ P ＜0.05），the serum-NOS active nature significantly raised（ P ＜0.05）. The related indexes didn’t express significant among the three groups（ P ＞0.05）. Conclusion：The hypoxia exposure can accelerate the production of the Hb of bodies，raise the serum-NO content and the active nature of serum-NOS，cure the sports anemia effectively and improve the state of the body tissue which lacks blood.
Key Words sports anemia，intermittent hypoxia exposure，hemoglobin（Hb），NO，NOS，rats
一氧化氮（NO）作为生物体内重要的信使分子和效应分子而成为当代生物医学研究的热点，在运动医学研究领域中也有为数不少有关运动对NO影响的研究。多数研究显示，短时间运动可增加NO的生成，而长时间运动训练则增加内皮和骨骼肌产生NO的能力，并认为前者是由于运动时血管内切应力增加提高一氧化氮合酶（NOS）活性，后者则是由于NOS mRNA表达上调。运动性贫血是大运动负荷训练过程中出现的一种非病理“一过性”血红蛋白下降的现象，它的发生会影响体内氧的运输和供给，导致身体机能特别是骨骼肌机能的发挥。随着低氧训练研究的深入，有学者提出了从低氧角度防治运动性贫血的设想。NO作为一种内源性血管舒张因子在运动性贫血和低氧防治中的变化情况，目前尚未见报道。本研究通过递增负荷跑台运动诱导运动性贫血模型，观察运动性贫血和低氧暴露下机体Hb和NO及NOS的变化规律，并探讨NO和NOS变化在运动性贫血发生和低氧治疗中的作用。
选择清洁级6周龄健康雄性SD大鼠60只，体质量（155±10）g，由广东实验动物研究所提供（粤监证号2004A089）。分笼饲养，自由饮食，饲料为全价营养颗粒饲料（铁的含量是430mg/kg），室温（23±2）℃，相对湿度40%～60%，自然昼夜节律变化光照。大鼠适应环境1周后随机分离出10只为安静对照组，其余50只采用6周递增负荷跑台运动方式建立运动性贫血动物模型。6周后随机取10只作为运动造模组进行采样测试有关指标，其余40只随机平均分为常氧恢复组、低氧暴露1h组、低氧暴露2h组、低氧暴露（1+1）h组，每组10只。
低氧暴露方式：本实验采用美国Hypoxico公司制造的低氧分压系统（HTS），造成人工的常压低氧环境，低氧浓度控制在14.5%左右。按分组分别每天在常压低氧舱进行1h、2h和（1+1）h低氧暴露（低氧暴露1h，中间间歇3h，再低氧暴露1h），其余时间在舱外常氧中自由活动，每周6d，持续3周。常氧恢复组大鼠在常氧中自由活动。
各组SD大鼠在3周后、低氧暴露组末次低氧暴露结束后24h左右用10%水合氯醛溶液注射实施麻醉，用抗凝管和血清管进行腹主动脉取血，血清管进行3 000r/min离心20min，分离血清后-20℃的低温保存待测有关指标。
Hb采用德国Bayer公司生产的ADVIA120全自动六分类血球分析仪及其配套试剂测试，采样后0.5～2h内完成测试。NO 测定采用硝酸还原酶法，将血浆中NO3-还原为NO 2 -，再通过722分光光度计显色确定其浓度的高低。NOS催化左旋精氨酸和分子氧反应生成NO，NO与亲核物质生成有色化合物，在530 nm波长下测定其吸光度，从而计算出NOS的活性。测试盒由南京建成生物工程所提供。
①6周递增负荷跑台运动对大鼠Hb及血清NO、NOS变化的影响。②间歇低氧暴露对运动性贫血大鼠Hb及血清NO、NOS变化的影响。
采用SPSS11.0统计软件包进行独立样本T检验或One-way ANOVA检验，显著性水平为 P ＜0.05，极显著性水平为 P ＜0.01。结果以平均数±标准差表示。
由表1可见，经6周递增负荷跑台运动后，运动造模组大鼠Hb与安静对照组相比出现极显著性下降（ P ＜0.01），而血清NO和NOS则均出现显著性上升（ P ＜0.05）。
表1 安静对照组与6周递增负荷跑台运动后大鼠Hb及血清NO、NOS的变化
注：与安静对照组比较， a 为 P ＜0.05； b 为 P ＜0.01。
表2结果表明，3周低氧暴露后，与常氧恢复组相比，低氧暴露各组大鼠的Hb均出现显著性或极显著性升高（ P ＜0.05， P ＜0.01），但低氧暴露各组间未见显著性差异变化（ P ＞0.05）；低氧暴露各组血清NO和NOS也均表现为显著性增加和升高的现象（ P ＜0.05），且以低氧暴露2h组增加幅度较大，但低氧暴露各组间未见有显著性差异（ P ＞0.05）。
表2 常氧恢复组与间歇低氧暴露各组运动性贫血大鼠Hb及血清NO、NOS的变化
注：与常氧恢复组相比， a 为 P ＜0.05， b 为 P ＜0.01。
利用跑台运动建立大鼠运动性贫血模型是目前研究运动性贫血的常用方法，本研究采用6周跑台递增负荷方式运动建立运动性贫血模型。结果显示，经6周递增负荷跑台运动大鼠的Hb比安静组下降11.68%，经统计学分析显示均存在极显著性的差异（ P ＜0.01），说明本实验采用6周无坡度的递增负荷跑台运动方式可以引起Hb低下。因此，本实验建立的大鼠运动性贫血模型是成功的。为探讨间歇低氧暴露对运动性贫血的治疗效果，本实验分别采用1h、2h和（1+1）h 3种低氧暴露模式进行研究，结果发现：经过3周低氧暴露后，3种低氧暴露方式大鼠的Hb均比常氧恢复组大鼠出现显著性或极显著性升高（ P ＜0.05），说明低氧暴露对运动性贫血大鼠具有显著的疗效，其原因可能由大鼠自身Hb低下和低氧环境双重刺激而引起机体造血机能提高有关。运动性贫血是指由于运动训练或比赛使单位容积Hb、红细胞（RBC）数量和红细胞压积（HCT）低于正常值的现象。有关研究表明，递增负荷运动引起RBC数量减少是由于RBC生成速度低于破坏速度的缘故，而RBC破坏的增加与递增负荷运动中溶血、自由基生成等原因有关。运动性贫血建模停止后，体内环境得到改善，EPO促进RBC生成增加而破坏减少，使Hb水平提高，有利于满足机体对氧的需求，这是机体自身调节的结果。另一方面，低氧环境下加剧了贫血下缺氧状态而诱导机体造血基质细胞、肾细胞、肝细胞等产生类造血生长因子物质有关（如EPO）。当然，RBC数量的增加也与低氧暴露下机体RBC抗氧化能力增强，降低了RBC的氧化损伤程度，使RBC破碎减少有关。至于本实验中3种不同低氧暴露方式之间的RBC参数没有差异，则可能与低氧暴露时间差异不大有关。
NO是由左旋精氨酸和分子氧在NOS催化下生成的，具有极活跃的生物化学性质，是内皮舒张因子的主要成分，具有舒张肺动脉和抑制血管平滑肌细胞增殖的作用，NO通过直接松弛血管平滑肌细胞而扩张血管，当乙酰胆碱、缓激肽等作用其血管内皮细胞受体时，可使钙离子内流通过氧自由基或钙离子依赖性磷脂的其他产物激活NOS催化L-精氨酸—一氧化氮途径生成NO，然后NO从内皮细胞扩散到平滑肌细胞，与鸟苷酸环化酶中的铁离子结合使之激活，产生cGMP而发挥血管平滑肌舒张的生物效应。血液中的NOS主要来自血管内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、巨噬细胞等，属于诱导型一氧化氮合酶（iNOS），并不存在于细胞内，只有在内毒素和（或）细胞因子诱导下生成。运动训练会刺激NOS活性，促使NO及其产物生成增多。研究认为，NO无论是在安静时还是运动时，对组织耗氧都有作用。它可能作为机体生理性反馈机制的一部分，在组织代谢和氧摄取调节之间起一种信号作用。在运动系统中，NO可以调节骨骼肌的收缩功能，在亚极量强度的训练中，使用NO抑制剂可使肌肉力量升高，提示NO在调节肌肉收缩能力上起一定的抑制作用。在一定运动强度下训练，不同部位的NO生成量增加程度不同，不同的运动强度和时间对NO的生成也有不同的影响。本实验结果表明，在6周递增负荷跑台运动引起大鼠运动性贫血的状态下，血清NO和NOS均显著性升高（ P ＜0.05），其结果有利于在运动性贫血引起氧运输和供给能力下降的状况下促进体内组织内皮血管的舒张，增加血流量，使氧运输量增加，维持运动时各组织特别是大脑、骨骼肌机能的发挥和促进运动后的恢复。提示运动性贫血时血清NO和NOS显著性升高是机体生理性反馈调节的结果。
由于NO与内皮依赖血管舒张作用相并，NO对骨骼肌和其他器官系统的血流调节有重要作用，因此，在机体缺氧环境和局部缺血时，NO的释放和血管扩张效应更加显著，本实验结果证实了这一点。本实验采用3种间歇低氧暴露方式治疗运动性贫血，结果发现能有效提高Hb含量的同时，血清NO含量和NOS的活性均显著高于常氧恢复组，提示长期低氧刺激可以提高机体血清NO含量和NOS的活性。有关研究表明，机体NO的生成和NOS的活性与低氧刺激方式有关，急性间歇低氧可明显抑制血清NOS的活性，抑制NO的合成与分泌，谢印芝等的研究也指出，当机体处于急性缺氧时，脑、肺等内脏组织及血浆中的NO含量下降、NOS活力下降；而在长期低氧刺激的情况下，机体生成NO的基础量会升高。其机制可能是由于急性缺氧抑制内皮细胞及血管平滑肌细胞上NOS的活性，以及由于急性缺氧时L-精氨酸的生物利用率下降，NOS与精氨酸的亲和力下降，导致NO生成减少，而长期适宜低氧暴露促进心血管系统的机能，改善血液循环，对血管壁的切应力增大，使内皮细胞/血管平滑肌细胞的iNOS被诱导，活性加强，产生了大量的NO。笔者认为本实验中运动性贫血大鼠3周间歇低氧暴露后血清NO含量增加、NOS活性升高是长期低氧刺激和贫血导致组织缺氧双重作用引起机体生理性反馈调节。至于3组间歇低氧暴露方式之间没有差异，则可能与低氧暴露时间差异不大有关。
6周递增负荷跑台运动方式可成功建立运动性贫血大鼠模型。低氧暴露能使运动性贫血大鼠的Hb显著性升高（ P ＜0.05），提示低氧暴露可以有效防治大鼠的运动性贫血。
6周递增负荷跑台运动引起运动性贫血大鼠血清NO含量显著性增加、NOS活性显著性升高，提示贫血是机体生理性反馈调节NO及NOS的因素。
3周低氧暴露恢复各组NO含量和NOS活性均显著高于常氧恢复组（ P ＜0.05），提示长期低氧暴露可以改善运动性贫血大鼠血管舒张功能，改善机体组织缺血状态。