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摘要：研究大负荷跑台训练对大鼠红细胞的影响，阐明运动性低血色素大鼠血液流变学的变化。12只雄性Wistar大鼠随机分为对照组(CG)和运动性低血色素组(SG)。于运动后5周取材，用血液流变仪测定血液流变学指标，用血涂片观察红细胞形态学指标。结果显示：运动性低血色素组全血黏度和还原黏度均显著低于对照组(P<0.01)，而红细胞刚性指数显著高于对照组(P<0.01)。血浆黏度两组间无明显差异。血涂片显示运动性低血色素组有较多红细胞碎片。这说明红细胞数量降低和红细胞变形能力下降是引发运动性低血色素的重要原因。
关键词：运动生化学；运动性低血色素；血液流变学；大鼠
中图分类号：G804.7
文献标识码：A
文章编号：1006－7116(2010)02－0115－04
在周期性耐力运动中线粒体有氧氧化产生ATP为主要供能方式，这需要有充足的血红蛋白和红细胞参与氧的运输及其他代谢产物的运送。然而营养学调查研究表明运动员中仍存在运动性低血色素的状况，这会影响机体运送氧的能力，进而影响有氧代谢及运动成绩。血液流变学是研究血液及其成分的流动性和变形性规律的科学，机体血液流变学的变化与血液运氧能力密切相关，因此本研究探讨长期大强度跑台运动所致的运动性低血色素大鼠血液流变学指标的特点，为合理进行体育运动，有效监测运动强度，防治运动性低血色素提供理论依据。
1、材料与方法
1.1 实验动物及运动模型
雄性Wistar大鼠12只，体重(300±10)g，购自河北医科大学动物养殖中心，选用国家标准啮齿类动物干饲料喂养，自由饮水。环境温度22-24℃，相对湿度为45％~55％。随机分为对照组(control group，CGl和运动性低血色素组(spons hypoehrosis group，sG)每组6只。对照组大鼠不运动，运动性低血色素组递增负荷跑台训练：跑台坡度为O°，速度为30 m／min，每周训练6 d，前2周每天训练1次，后3周每天早晚各1次。第1次训练时间为1 min，之后每次训练时间增加2 min，最后1次训练时间为95 minm。运动性低血色素组体重在第3周开始下降，到第5周末体重与对照组相比下降了19.18％(P<0.01)。经过5周的跑台训练，运动性低血色素组大鼠红细胞(RBC)、血红蛋白(Hb)和红细胞压积(Hct)与对照组比较分别下降了32.39％、32.05％和21.30％(P<0.01)，说明长时间大负荷跑台运动后大鼠出现了运动性低血色素，造模成功。
1.2 取材
末次运动后36 h取材，以消除急性运动的影响。取材前禁食16h，降低肝糖元。大鼠称重后用质量分数0.4％戊巴比妥钠麻醉(0.01 mL／g，右心房取血，注入肝素管，待测。
1.3 血液流变学指标测定
取抗凝血4 mL，用悬丝血液流变仪(BV-100)测定不同切变率下的全血黏度、血浆黏度、全血还原黏度、红细胞刚性指数和红细胞聚集指数等血液流变学指标。
1.4 血涂片
取3μL抗凝血滴于载玻片一侧，用盖玻片与血液相接触后拉成涂片，将瑞氏(Wright)染液滴满血膜染色区，染色2－3 min，显微镜(Olympus)下观察。
1.5 数据统计
数据采用SPSSl 1.5进行独立样本t检验。
2、实验结果
2.1 大负荷跑台训练对大鼠血液流变学的影响
运动性低血色素组大鼠Hb和红细胞压积显著低于对照组(P<0.01)，而红细胞分布宽度显著高于对照组(P<0.01)。运动性低血色素组大鼠在1.0、3.0、10.0、30.0和180.0 s-15个切变率下的全血黏度均显著低于对照组(P<0.01)。运动性低血色素组与对照组间血浆黏度的差异不具有统计学意义。运动性低血色素组大鼠在1.0、3.0、10.0、30.0 s-14个切变率下的全血还原黏度均显著低于对照组，而运动性低血色素组与对照组间在180.0 s-1切变率下全血还原黏度的差异不具有统计学意义。运动性低血色素组大鼠的红细胞刚性指数高于对照组(P<0.01)，红细胞聚集指数显著低于对照组(P<0.01，)(表1)。
2.2 大负荷跑台训练对大鼠红细胞形态的影响
血涂片结果显示，对照组红细胞呈粉红色，边界清晰，细胞折光性好(图1)。运动性低血色素组红细胞边界模糊，有红细胞碎片，折光性差，红细胞大小不均一(图2)，这与血常规检测中红细胞分布宽度增加是一致的。
3、讨 论
5周的大负荷跑台训练后，大鼠出现运动性低血色素，全血黏度在各个切变率下均显著降低。血液属于非牛顿流体，全血黏度受剪切率、红细胞压积、红细胞聚集、红细胞变形性和血浆黏度等因素的影响，其中红细胞压积是影响血液黏度最主要的因素，红细胞压积越高血液黏度越大。红细胞上的血红蛋白不断把氧运送到运动中功能活跃的组织和器官，使线粒体通过有氧氧化产生大量ATP，以供运动所需，血红蛋白质量浓度与运动能力呈正比，血红蛋白降低会使机体的运氧能力显著下降，使机体在运动中不能充分利用有氧氧化产生充足ATP，导致机体运动能力下降。同时，降低的血红蛋白不能把机体代谢产生的C02通过血液循环尽快运出，易导致局部酸性物质堆积，诱发运动性疲劳。5周的大负荷跑台训练使大鼠红细胞聚集性降低。红细胞聚集状态受血浆大分子桥联力、细胞表面静电排斥和流场剪切应力等因素的影响。红细胞聚集主要影响低剪切率下的全血黏度，红细胞聚集降低时，低剪切率下全血黏度下降。本研究大负荷跑台训练使红细胞数量减少、红细胞压积显著降低、红细胞聚集性降低，导致全血黏度降低，机体产生了运动性低血色素，运动能力下降。关于运动引起的全血黏度变化及其对机体的作用还有一些不同的报道。Immanuel等研究表明40－60岁受试者长时间中等强度有氧训练可以使全血黏度降低，而血浆黏度不变、红细胞数量变化不明显，这会降低发生冠心病的风险。说明不同的运动强度对全血黏度的影响机制存在差异，不能单纯地通过全血黏度变化来评价运动对机体的影响，而应与红细胞数量、血红蛋白浓度等指标综合分析。
5周的大负荷跑台训练使大鼠红细胞变形能力显著低于对照组。红细胞变形性是指红细胞能通过直径较小的微血管的能力，其影响因素有红细胞内黏度、红细胞的几何形状和红细胞膜的黏弹性。红细胞变形能力降低，使红细胞通过毛细血管能力下降，影响红细胞与组织间的物质交换，导致微循环障碍、供血供氧不足。变形性低下的红细胞还易被网状内皮系统清除，而且大负荷运动使大鼠体内自由基产生数量大幅增加，引起细胞膜脂质过氧化损伤，红细胞寿命缩短，导致体内红细胞数量、血红蛋白含量和红细胞压积降低，从而引发运动性低血色素。Brzeszczynska等研究发现过度运动降低红细胞膜的流动性，加剧膜蛋白质构象改变。本实验中血涂片显示有较多的红细胞碎片，这与其变形能力下降有关。此外，本研究的相关实验表明运动性低血色素组红细胞膜上的MDA明显增加。同时长时间大强度运动往往会降低大鼠红细胞的Na＋K＋-ATPase和Ca2＋-ATPase活性。ATP酶活性下降会影响红细胞膜的离子转运，细胞不能顺利地建立细胞内外离子梯度，使细胞内渗透压发生改变，导致红细胞膜变形能力下降，造成溶血，加剧运动性低血色素的程度。全血还原黏度代表红细胞自身流变性质变化对血液黏度的影响，本研究表明5周大负荷跑台训练后运动性低血色素组红细胞变形性降低导致低切变率下的全血还原黏度降低。最近Cakir-Atabek等的研究表明以70％的一次重复最大值(one-repetition maximum，1-RM)进行6周抗阻训练对青年男性受试者红细胞变形能力的影响好于85％1-RM，说明运动强度和持续时间不同对红细胞变形性影响效果有一定的差异。
运动性低血色素组与对照组间血浆黏度的差异不具有统计学意义。血浆属于牛顿流体，血浆蛋白的含量、分子的形状和大小是影响血浆黏度的主要因素，血浆蛋白的含量越高，血浆的黏度越高。链状蛋白分子比球形分子影响大，因此纤维蛋白原对血浆黏度的影响最大。实验结果说明长时间大负荷跑台训练大鼠血浆蛋白，尤其是纤维蛋白原的变化，不足以影响血浆的黏度。而研究表明短时大强度运动(110％VO，运动1 min使全血黏度、血浆黏度和红细胞压积增加，说明血液流变学指标受运动强度及持续时间的影响。
关键词：运动生化学；运动性低血色素；血液流变学；大鼠
中图分类号：G804.7
文献标识码：A
文章编号：1006－7116(2010)02－0115－04
在周期性耐力运动中线粒体有氧氧化产生ATP为主要供能方式，这需要有充足的血红蛋白和红细胞参与氧的运输及其他代谢产物的运送。然而营养学调查研究表明运动员中仍存在运动性低血色素的状况，这会影响机体运送氧的能力，进而影响有氧代谢及运动成绩。血液流变学是研究血液及其成分的流动性和变形性规律的科学，机体血液流变学的变化与血液运氧能力密切相关，因此本研究探讨长期大强度跑台运动所致的运动性低血色素大鼠血液流变学指标的特点，为合理进行体育运动，有效监测运动强度，防治运动性低血色素提供理论依据。
1、材料与方法
1.1 实验动物及运动模型
雄性Wistar大鼠12只，体重(300±10)g，购自河北医科大学动物养殖中心，选用国家标准啮齿类动物干饲料喂养，自由饮水。环境温度22-24℃，相对湿度为45％~55％。随机分为对照组(control group，CGl和运动性低血色素组(spons hypoehrosis group，sG)每组6只。对照组大鼠不运动，运动性低血色素组递增负荷跑台训练：跑台坡度为O°，速度为30 m／min，每周训练6 d，前2周每天训练1次，后3周每天早晚各1次。第1次训练时间为1 min，之后每次训练时间增加2 min，最后1次训练时间为95 minm。运动性低血色素组体重在第3周开始下降，到第5周末体重与对照组相比下降了19.18％(P<0.01)。经过5周的跑台训练，运动性低血色素组大鼠红细胞(RBC)、血红蛋白(Hb)和红细胞压积(Hct)与对照组比较分别下降了32.39％、32.05％和21.30％(P<0.01)，说明长时间大负荷跑台运动后大鼠出现了运动性低血色素，造模成功。
1.2 取材
末次运动后36 h取材，以消除急性运动的影响。取材前禁食16h，降低肝糖元。大鼠称重后用质量分数0.4％戊巴比妥钠麻醉(0.01 mL／g，右心房取血，注入肝素管，待测。
1.3 血液流变学指标测定
取抗凝血4 mL，用悬丝血液流变仪(BV-100)测定不同切变率下的全血黏度、血浆黏度、全血还原黏度、红细胞刚性指数和红细胞聚集指数等血液流变学指标。
1.4 血涂片
取3μL抗凝血滴于载玻片一侧，用盖玻片与血液相接触后拉成涂片，将瑞氏(Wright)染液滴满血膜染色区，染色2－3 min，显微镜(Olympus)下观察。
1.5 数据统计
数据采用SPSSl 1.5进行独立样本t检验。
2、实验结果
2.1 大负荷跑台训练对大鼠血液流变学的影响
运动性低血色素组大鼠Hb和红细胞压积显著低于对照组(P<0.01)，而红细胞分布宽度显著高于对照组(P<0.01)。运动性低血色素组大鼠在1.0、3.0、10.0、30.0和180.0 s-15个切变率下的全血黏度均显著低于对照组(P<0.01)。运动性低血色素组与对照组间血浆黏度的差异不具有统计学意义。运动性低血色素组大鼠在1.0、3.0、10.0、30.0 s-14个切变率下的全血还原黏度均显著低于对照组，而运动性低血色素组与对照组间在180.0 s-1切变率下全血还原黏度的差异不具有统计学意义。运动性低血色素组大鼠的红细胞刚性指数高于对照组(P<0.01)，红细胞聚集指数显著低于对照组(P<0.01，)(表1)。
2.2 大负荷跑台训练对大鼠红细胞形态的影响
血涂片结果显示，对照组红细胞呈粉红色，边界清晰，细胞折光性好(图1)。运动性低血色素组红细胞边界模糊，有红细胞碎片，折光性差，红细胞大小不均一(图2)，这与血常规检测中红细胞分布宽度增加是一致的。
3、讨 论
5周的大负荷跑台训练后，大鼠出现运动性低血色素，全血黏度在各个切变率下均显著降低。血液属于非牛顿流体，全血黏度受剪切率、红细胞压积、红细胞聚集、红细胞变形性和血浆黏度等因素的影响，其中红细胞压积是影响血液黏度最主要的因素，红细胞压积越高血液黏度越大。红细胞上的血红蛋白不断把氧运送到运动中功能活跃的组织和器官，使线粒体通过有氧氧化产生大量ATP，以供运动所需，血红蛋白质量浓度与运动能力呈正比，血红蛋白降低会使机体的运氧能力显著下降，使机体在运动中不能充分利用有氧氧化产生充足ATP，导致机体运动能力下降。同时，降低的血红蛋白不能把机体代谢产生的C02通过血液循环尽快运出，易导致局部酸性物质堆积，诱发运动性疲劳。5周的大负荷跑台训练使大鼠红细胞聚集性降低。红细胞聚集状态受血浆大分子桥联力、细胞表面静电排斥和流场剪切应力等因素的影响。红细胞聚集主要影响低剪切率下的全血黏度，红细胞聚集降低时，低剪切率下全血黏度下降。本研究大负荷跑台训练使红细胞数量减少、红细胞压积显著降低、红细胞聚集性降低，导致全血黏度降低，机体产生了运动性低血色素，运动能力下降。关于运动引起的全血黏度变化及其对机体的作用还有一些不同的报道。Immanuel等研究表明40－60岁受试者长时间中等强度有氧训练可以使全血黏度降低，而血浆黏度不变、红细胞数量变化不明显，这会降低发生冠心病的风险。说明不同的运动强度对全血黏度的影响机制存在差异，不能单纯地通过全血黏度变化来评价运动对机体的影响，而应与红细胞数量、血红蛋白浓度等指标综合分析。
5周的大负荷跑台训练使大鼠红细胞变形能力显著低于对照组。红细胞变形性是指红细胞能通过直径较小的微血管的能力，其影响因素有红细胞内黏度、红细胞的几何形状和红细胞膜的黏弹性。红细胞变形能力降低，使红细胞通过毛细血管能力下降，影响红细胞与组织间的物质交换，导致微循环障碍、供血供氧不足。变形性低下的红细胞还易被网状内皮系统清除，而且大负荷运动使大鼠体内自由基产生数量大幅增加，引起细胞膜脂质过氧化损伤，红细胞寿命缩短，导致体内红细胞数量、血红蛋白含量和红细胞压积降低，从而引发运动性低血色素。Brzeszczynska等研究发现过度运动降低红细胞膜的流动性，加剧膜蛋白质构象改变。本实验中血涂片显示有较多的红细胞碎片，这与其变形能力下降有关。此外，本研究的相关实验表明运动性低血色素组红细胞膜上的MDA明显增加。同时长时间大强度运动往往会降低大鼠红细胞的Na＋K＋-ATPase和Ca2＋-ATPase活性。ATP酶活性下降会影响红细胞膜的离子转运，细胞不能顺利地建立细胞内外离子梯度，使细胞内渗透压发生改变，导致红细胞膜变形能力下降，造成溶血，加剧运动性低血色素的程度。全血还原黏度代表红细胞自身流变性质变化对血液黏度的影响，本研究表明5周大负荷跑台训练后运动性低血色素组红细胞变形性降低导致低切变率下的全血还原黏度降低。最近Cakir-Atabek等的研究表明以70％的一次重复最大值(one-repetition maximum，1-RM)进行6周抗阻训练对青年男性受试者红细胞变形能力的影响好于85％1-RM，说明运动强度和持续时间不同对红细胞变形性影响效果有一定的差异。
运动性低血色素组与对照组间血浆黏度的差异不具有统计学意义。血浆属于牛顿流体，血浆蛋白的含量、分子的形状和大小是影响血浆黏度的主要因素，血浆蛋白的含量越高，血浆的黏度越高。链状蛋白分子比球形分子影响大，因此纤维蛋白原对血浆黏度的影响最大。实验结果说明长时间大负荷跑台训练大鼠血浆蛋白，尤其是纤维蛋白原的变化，不足以影响血浆的黏度。而研究表明短时大强度运动(110％VO，运动1 min使全血黏度、血浆黏度和红细胞压积增加，说明血液流变学指标受运动强度及持续时间的影响。