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研究目的:本文通过观察长期补充氢气对大强度运动大鼠运动能力、氧化损伤、抗氧化、肠屏障等指标的影响,明确其改善作用及最佳补充剂量;再进一步从Keap1/Nrf2/ARE信号通路和肠道菌群角度深入研究氢气防治运动性氧化损伤的作用机制,为氢气在运动性氧化损伤方面的应用提供参考依据。研究方法:将40只雄性SD大鼠(200±20g)随机分为五组:安静组(N=8,C组)、运动组(N=8,E组)、低剂量氢气干预运动组(N=8,H2-Ⅰ组)、中剂量氢气干预运动组(N=8,H2-Ⅰ组)、高剂量氢气干预运动组(N=8,H2-Ⅲ组)。其中,E组、H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ组和H2-Ⅲ组进行四周大强度运动,每次运动后即刻将H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ组、H2-Ⅲ组大鼠分别放入浓度为 0.5±0.1%、0.9±0.1%和 1.5±0.1%的氢气培养箱中1h。实验期间每周称取大鼠体重,4周训练结束后次日处死心尖采血、取后肢腓肠肌与结肠。测定骨骼肌ROS水平;分离血清后测定血清运动机能指标(CK、LDH)、氧化应激指标(MDA、3-NT)、抗氧化指标(T-AOC、SOD、CAT)、肠屏障指标(D-乳酸、LPS);选择干预效果较为显著的运动补氢组和安静组、运动组大鼠粪便和结肠分别进行16S rDNA测序与紧密连接蛋白(occludin、ZO-1)mRNA表达水平的测定。研究结果:(1)与C组相比,除运动第2周外,E组大鼠体重均显著降低(P<0.05);H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ组和H2-Ⅲ组大鼠体重无显著差异。(2)与C组相比,E组血清CK、LDH水平有上升趋势,但无统计差异;H2-Ⅱ组血清CK水平显著降低(P<0.05),H2-Ⅰ组血清LDH水平显著降低(P<0.05)。(3)与C组相比,E组骨骼肌ROS和血清MDA水平均显著上升(P<0.05),H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ组和H2-Ⅲ组骨骼肌ROS水平无显著差异,H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ组和H2-Ⅲ组血清MDA水平显著上升(P<0.05);与E组相比,H2-Ⅱ组骨骼肌ROS水平极显著降低(P<0.001)。(4)与C组相比,E组血清T-AOC、CAT、SOD水平均显著上升(P<0.05),H2-Ⅰ组血清T-AOC水平显著上升(P<0.05),H2-Ⅲ组血清SOD水平显著上升(P<0.05),H2-Ⅱ组血清T-AOC、CAT、SOD水平均无显著差异;与E组相比,H2-Ⅱ组血清CAT水平极显著降低(P<0.01)。(5)与C组相比,E组和H2-Ⅲ组血清D-乳酸水平显著上升(P<0.05),H2-Ⅰ组和H2-Ⅱ组血清D-乳酸水平无明显变化;与C组相比,E组、H2-Ⅰ组、H2-Ⅱ和H2-Ⅲ组血清LPS水平均上升,但无显著差异。(6)与C组相比,E组肠上皮紧密连接蛋白ZO-1与Occludin基因表达无明显差异,H2组ZO-1与Occludin基因表达显著上升(P<0.01);与E组相比,H2组ZO-1与Occludin基因表达也显著上升(P<0.01)。(7)与C组相比,E组Nrf2蛋白表达上升,且核内表达明显增多;H2组Nrf2蛋白表达也有所上升,但核内表达增加不明显;与E组相比,H2组Nrf2蛋白表达有所下降,核内表达降低。(8)与C组相比,E组和H2组大鼠肠道菌群多样性和丰度无显著差异;E组有益菌Ruminococcaceae、Romboutsia、Ruminococcaceae_UCG-014 及 Peptostreptococcaceae 丰度均显著降低(P<0.05),H2组有益菌 Lachnospiracea 丰度显著上升(P<0.05),Ruminococcaceae、Ruminococcaceae_UCG-014等有益菌比例有所增加,但无统计学差异。研究结论:(1)四周大强度运动对机体造成氧化应激损伤,引起抗氧化酶水平显著升高;长期补充氢气可有效清除自由基,改善大鼠的运动性氧化应激损伤。(2)大强度运动可造成肠上皮细胞通透性的上升,氢气有提高肠上皮紧密连接蛋白的表达,增强肠屏障功能的潜能。(3)不同剂量相比,中剂量氢气在调节大强度运动所致氧化还原系统的失衡,促进运动疲劳和肠屏障的恢复上效果最佳。(4)氢气可能通过清除过多自由基的同时增加有益菌的丰度、改善菌群结构、促进肠道菌群微生态平衡的恢复来缓解运动性氧化应激损伤。