长期训练大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg动态变化的研究

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  摘要:为了揭示长期运动训练对大鼠血清微量元素代谢的影响,通过动物实验法,观察大鼠血清Fe、Zn、Cu、Mg的动态变化。方法:对Wistar大鼠采用递增负荷训练五周,分别于实验开始、第一周、第二周、第四周以及实验结束第五周取血测定大鼠血清Fe、Zn、Cu、Mg含量。结果:长期递增负荷训练大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg变化趋势各具特点;在结束后大鼠血清Fe、Zn、Cu、Mg总体趋势是呈现下降,与实验前相比血清Fe、Zn、Mg明显减少(P<0.05)。 建议长期运动训练期间机体应及时补充Fe、Zn、Mg,尤其在递增负荷训练后两周后就应该加强Mg元素的补充。
  关键词:长期运动训练;递增负荷运动;铁;镁;锌;铜;动态变化
  中图分类号:G804.7文献标识码:A文章编号:1007-3612(2007)04-504-03
  Research on Dynamic Changes of Fe, Zn, Cu, and Mg in Rats' Serum during Longterm Training
  WANG Yu
  (P.E. Department, Luoyang University, Luoyang 471023, Henan, China)
  Abstract:To study the effects of longterm exercises on rats' metabolism of microelements in serum, the dynamic changes of Fe, Zn, Cu, and Mg in rats' serum are observed with the method of experiment. Adopting incremental load training five weeks, Fe, Zn, Cu and Mg in Wistar rats' serum are measured at the beginning of the experiment, in the first week, in the second week, in the forth week and at the end of the experiment. The results are as follows. The changing trend of Fe, Zn, Cu and Mg in serum of rats has respective characteristics while Fe, Zn and Mg in serum of rats after the experiment are lower than that at the beginning of the experiment (P<0.05) after longterm incremental load training. Fe, Zn and Mg should be supplied in time during longterm exercises, especially the element of Mg after two weeks of incremental load training.
  Key words: longterm exercises and training; incremental load exercises; Fe; Mg; Zn; Cu; dynamic changes
  
  微量元素对人体有非常重要的作用,参于机体各种酶及活性物质的代谢,维持机体平衡,因此保证体内微量元素足够的摄入、防止微量元素的丢失、维持微量元素的平衡是人类健康长寿具有深远的意义[1]。本文采用长期递增负荷训练,测定大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg四种微量元素动态变化规律,探讨长期递增负荷运动微量元素变化的规律,为今后进一步研究长期运动对运动员血清微量元素含量的影响提供参考,为运动员合理补充微量元素提供科学的依据。
  
  1材料和方法
  
  1.1实验动物和分组
  雄性Wistar大鼠50只,由中国医学科学学院实验动物研究所提供,平均体重为200.95±9.26 g,分笼饲养,自由进食和饮水,动物饮料为国家啮齿动物标准饲料。大鼠饲养温度控制在22~25℃之间,相对湿度为40%~60%,自然昼夜节律变化光照。大鼠随机分为五组,每组10只,分阶段进行分批宰杀,即第一组于实验开始时,第二组于第一周训练结束后,第三组于第两周训练结束后,第四组于第三周训练结束后,第五组于第五周训练结束后宰杀(表1)。
  1.2运动安排
  实验大鼠的运动训练方式为跑台训练,实验前先进行三天适应性的跑台训练,跑台为BCPT-96型大鼠跑台,跑台的坡度为0,跑速为30 m/min。采用递增负荷训练,共训练五周,每周训练6 d,休息1 d,运动训练负荷前四周每周以5 m/min递增,第五周跑台速度与第四周一样;训练时间为
  
  前两周第天上午训练一次,后三周每天上午和晚上训练两次(表2)。
  表1实验动物分组
  
  1.3样品处理
  实验开始前宰杀第一组大鼠、第一周实验结束后宰杀第二组大鼠、第二周实验结束后宰杀第三组大鼠、第三周实验结束后宰杀第四组大鼠、第五周实验结束后宰杀第五组大鼠,每次10只,用20%乌拉坦溶液腹腔注射麻醉大鼠,腹主动脉取血,37℃恒温水浴30 min后,3 500转/min离心15 min,分装血清,以待检测。
  1.4指标测试
  血清铜、锌、铁、镁的测试方法为火焰原子吸收分光光度法,取血清样品,用无离子水稀释10倍,WGX-403原子吸收分光光度计测试。用火焰法测定时锌的吸收峰波长为213.9 nm,铜的吸收峰波长为324.7 nm,铁的吸收峰波长为248.3 nm,镁的吸收峰波长为285.2 nm。
  1.5统计学分析
  所有实验数据通过 SPSS11.0统计学软件处理,以平均数±标准差表示,采用单因素方差分析进行统计学分析,显著性水平为P<0 05。
  
  2结果
  
  长期训练期间大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg含量的变化(表3)。
  表3五周递增负荷训练大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg含量的变化
  
  
  注:与第一天比较 # p<0.05;与第一周比较 * p<0.05;与第二周比较 & p<0.05;与第三周比较 $ p<0.05
  图1五周递增负荷运动训练大鼠血清Fe、Mg平均值动态变化趋势图2五周递增负荷运动训练大鼠血清Cu、Zn 平均值动态变化趋势实验结果表明长期递增负荷训练大鼠血清Fe、Zn、Cu 、Mg含量的变化表现出不同的变化速率。在整个实验过程中血清Fe一直呈下降的趋势,且五周训练结束后与实验前相比显著性降低(p<0.05);血清Mg在前两周训练结束后显著下降(p<0.05),第三周后上升,实验结束时血清Mg比第三周含量减少,仍高于第二周,但与实验前相比有显著性差异(p<0.05);血清Zn的变化趋势与血清Mg的变化趋势相反,在前两周训练结束后一直呈上升趋势,但与实验前相比并无显著差异(p>0.05),第三周到实验结束后血清Zn又下降,且与实验前相比有显著性差异(p<0.05);血清Cu在训练开始第一周略有上升,随后一直到第五周一直保持下降,但是与实验开始以及训练期间并无显著性差异(p>0.05)。
  
  3分析与讨论
  
  微量元素在体内以多种方式发挥作用,主要是通过形成结合蛋白、酶、激素和维生素而起作用,同时也是多种酶类发挥作用必不可少的辅助因子,并调节酶的活性,直接影响机体 的代谢[2]。Fe、Zn、Cu 、Mg均是体内重要的无机离子,与生物体基因表达、信息传导、电子传递和免疫应答等有广泛联系[3]。长期剧烈运动会导致运动员出现体内某些矿物质元素低下的状况,通过平衡膳食或者补充一定的微量元素能够改善这一状况,但是,如果补充不当也会对机体产生一定的危害[4]
  铁存在于人体的所有细胞中,并起着极为重要的生物学作用,而血清铁是机体中铁的主要转运形式,可作为反映机体铁代谢的重要指标。血清铁贮备形式有两种,一是以铁蛋白形式贮备,二是通过转铁蛋白将膳食中摄入的铁转运到机体各组织器官中以补充功能铁或贮备起来。当机体功能铁消耗增加时,机体会动员贮备铁释放出来并通过转铁蛋白转运以补充功能铁的消耗[5]。大负荷训练后经汗液和肾排出的铁增多,引起机体血浆铁缺乏,导致运动性贫血[6],严重缺铁时会使脑组织内5-羟色胺代谢紊乱,降低机体的运动能力[7]。本研究结果显示五周递增负荷跑台运动后,大鼠体内血清铁显著性下降,表明长期运动训练期间及时补充Fe是非常必要且重要的。
  锌是人体必需的微量元素,广泛存在于机体各种脏器中,组织、细胞和生物分子的构成,与生殖系统的发育和功能密切相关[8]。有研究报道锌摄入不足可引起睾丸内蛋白、脂质及核酸的氧化损伤增强[9],诱导睾丸生精细胞发生凋亡[10]。Hunt[11]研究发现当机体缺锌时,血清睾酮和精液量均减少,而睾酮主要功能是促进体内的合成代谢,对提高力量、速度、耐力的训练效果有好处,与机体的运动能力有密切的关系。Dressendorfer 等人对运动对体内锌含量影响的研究表明,长跑运动员血清锌浓度要比不参加持续性运动员的人要低,在测试的76名男性长跑运动员中有20名长跑运动员血清锌的浓度要低于正常值水平的下限,同时该研究还显示,运动训练跑步距离越长,机体血清锌浓度也就越低[12]。本实验大鼠经跑台训练前四周,血清Zn的变化无显著性差异,但是在实验五周结束后血清Zn下降明显,下降的原因可能是由于长期递增负荷运动使大鼠皮肤、汗液以及尿液中锌的丢失增加,从而导致整个机体锌的丢失增加,或者长期运动训练使机体锌在不同代谢池中重新分布,使血清锌水平下降,是机体应激反应的体现。
  铜在体内以铜蓝蛋白和铜酶的形式存在,维护骨骼、血管和皮肤正常的功能,促进骨骼、血管和皮肤胶原生成[13]。铜蓝蛋白中含有血清铜的大部分,是细胞外液重要的抗氧化剂。保护细胞免受过氧化危害,并与胆固醇代谢、心肌氧化代谢、机体防御机能、激素分泌等许多生理和病理过程有关[14]。运动时会由于应激作用产生大量过氧化物,机体抗氧化酶被激活,铜的消耗逐渐增加,从而导致机体血清铜下降,本实验研究结果显示训练第一周结束后,机体血清铜的平均值略有增,但是在随后的四周一直持续下降,但是并无显著性的差异,这种下降的趋势与国内外关于运动训练后血清铜减少相符。
  镁是一种人体必须微量元素,对人体的健康有重要的意义[15],参与糖、脂肪、蛋白质三大营养物质的代谢,参与核酸的合成,参与激素代谢的调节[16]。研究发现[17],血液循环中,镁的分配情况受运动强度的影响, 依靠无氧供能越多,镁从血浆转移到红细胞越多。运动对血浆镁的影响[18]主要取决于运动持续时间,10~40min体育活动使血浆镁显著升高,而进行较长时间活动使其明显下降。本实验结果显示长期递增负荷训练大鼠血清Mg整体呈下降的趋势,即第二周结束后大鼠血清Mg显著性下降,以后的三周虽然有一定的升高,但是与实验前相比仍有显著性差异。其可能原因是当机体运动强度发生改变时血液循环中的镁重新分配,依靠无氧供能越多,镁从血浆转移到红细胞的越多,此外,运动时出汗和细胞表皮脱落以及尿液中都会有大量的镁丢失。
  
  4结论
  
  长期运动训练对大鼠血清Fe、Zn、Cu、Mg有一定的影响,变化趋势各不相同,但总的变化五周训练结束后血清Fe、Zn、Cu、Mg都呈现降低趋势,且血清Fe、Zn、Mg与实验前相比显著减少,因此在长期运动训练期间机体应及时补充Fe、Zn、Mg等微量元素,尤其在长时间大强度运动后两周后就应该加强Mg元素的补充。
  
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