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研究目的:二氧化硫(Sulfurdioxide,SO2)是当前主要的大气污染物之一,通过多种毒作用机制对人体健康产生严重危害。已有的研究显示,长期运动健身可以有效地增强人体免疫力和防病抗病能力。但在污染的环境中运动对人体产生不利的影响,大量研究表明运动者对大气污染的反应比普通人群更为明显。本实验室前期通过动物实验研究发现,在SO2污染的环境中运动对机体的体液免疫功能有不利的影响。为研究不同浓度SO2污染、健身运动以及它们交互作用对机体免疫能力的影响,本实验通过观察在不同浓度SO2吸入、适量运动以及它们交互作用对大鼠淋巴细胞凋亡及脾脏氧化应激的影响,以进一步揭示在SO2污染的环境中运动对机体细胞免疫功能的影响及其机制,为科学地开展体育锻炼和运动训练提供实验和理论依据。
研究方法:48只SD雄性大鼠随机分为空白对照组(RG)、单纯运动组(EG)、高污染运动组(HEG)、高污染安静组(HRG)、中污染运动组(MEG)、中污染安静组(MRG)、低污染运动组(LEG)和低污染安静组(LRG),每组6只。采用动态染毒吸入法,染毒浓度分别为:5mg/m3,10mg/m3,15mg/m3。除RG和EG外,其余各组置于不同浓度SO2污染环境中进行SO2染毒。运动组大鼠进行跑轮运动,建立中等强度运动动物模型(8m/min,1h/d,共4周)。实验结束后,计算各组大鼠胸腺、脾脏指数。用流式细胞术对不同组别大鼠外周血淋巴细胞凋亡率进行测定,同时测定脾脏组织丙二醛(MDA)水平和超氧化物歧化酶(SOD)活性。
研究结果:
(1)与RG组比较,运动大鼠脾脏和胸腺指数均显著升高(P<0.05)；在SO2吸入浓度为10mg/m3和15mg/m3时脾脏指数显著性降低(P<0.05),胸腺指数在SO2吸入浓度为15mg/m3时显著性下降(P<0.05)；运动大鼠脾脏指数在SO2吸入浓度为10mg/m3和15mg/m3时显著性下降(P<0.05,P<0.01),胸腺指数在吸入浓度为5mg/m3时发生升高,在SO2吸入浓度为15mg/m3时显著性下降(P<0.01)。
(2)与RG比较,运动使大鼠外周血淋巴细胞凋亡率降低；大鼠在染毒环境中,外周血淋巴细胞的凋亡率均增高(P<0.05,P<0.01)。在吸入浓度为10mg/m3和15mg/m3时运动大鼠淋巴细胞凋亡率显著升高(P<0.01)。与同一污染环境中安静组比较,运动组大鼠在SO2吸入浓度为5mg/m3时淋巴细胞凋亡率降低,在吸入浓度为10mg/m3和15mg/m3时淋巴细胞凋亡率升高,在吸入浓度为15mg/m3时差异非常显著(P<0.01)。
(3)与RG比较,运动大鼠脾脏组织SOD活性显著升高(P<0.05),脾脏组织的MDA含量运动后升高。不同浓度SO2吸入后,与RG比较,大鼠脾脏组织SOD活性在SO2浓度为10mg/m3时显著性上升(P<0.05),而在SO2浓度为15mg/m3时大鼠脾脏组织SOD活性明显降低(P<0.05)。大鼠脾脏组织的MDA含量在SO2浓度为10mg/m3和15mg/m3时显著性上升(P<0.05,P＜0.01)。在同一污染环境中,大鼠脾脏组织SOD活性在SO2吸入浓度为5mg/m3时,运动组比安静组高,而在SO2吸入浓度为10mg/m3和15mg/m3时,运动组大鼠脾脏组织SOD活性均比安静组低。运动组大鼠脾脏组织MDA含量在各个SO2吸入浓度时均比安静组升高,在SO2吸入浓度为15mg/m3时差异具有显著性(P<0.05)。
研究结论:
(1)适量的运动健身可以促进机体免疫器官的发育；SO2污染对机体免疫器官的不利影响随着污染浓度的升高而加重,且脾脏对SO2污染更为敏感；在SO2污染程度较高的环境中运动更易引起脾脏和胸腺的退化,进而抑制机体的免疫功能。
(2)适量的运动健身可以使机体外周血淋巴细胞的凋亡率降低；SO2吸入可以诱导机体淋巴细胞调亡率的增加,而且随着SO2吸入浓度的增加,机体外周血淋巴细胞凋亡率也增加；适量的中等负荷运动和SO2吸入对机体外周血淋巴细胞的凋亡率有一定的交互作用,当SO2吸入的浓度较高时,运动使SO2诱导的淋巴细胞凋亡效应增强。
(3)适量运动健身可以显著提高大鼠脾脏抗氧化能力；在SO2吸入浓度较低时,机体SOD活力代偿性的升高,但在吸入浓度较高时,机体抗氧化系统受到破坏；运动健身在SO2吸入浓度较低时可以在一定程度上抵消自由基对机体脾脏组织抗氧化能力的消弱,在较高SO2吸入浓度的时候,运动加剧了自由基对脾脏组织的损伤。
总结:我们推测,适量的运动可以提高机体清除自由基的能力,使机体脂质过氧化水平降低；SO2吸入使机体产生大量的自由基,使机体的脂质过氧化水平增高,抗氧化酶活性降低,自由基攻击细胞膜,使凋亡相关蛋白比例失调,凋亡通路开放,促使大量淋巴细胞凋亡,脾脏胸腺组织受损,而免疫器官的损伤也在一定程度上加剧了淋巴细胞凋亡,从而使机体的免疫功能下降；在SO2污染的环境长期运动,在SO2浓度较低时,长期运动对SO2的毒害有一定交互作用。但在SO2浓度较高的时候,运动加剧了SO2对机体免疫功能的消弱。