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研究目的:观察长期递增负荷运动对骨髓早期B细胞发育的影响,为运动性免疫失衡的调理提供研究基础。分组与运动模型:雄性8周龄SD大鼠对照组(C)32只,运动组96只。分别在0(WK0)、2(WK2)、4(WK4)和6(WK6)周的运动前(A),运动后即刻(J),运动后3小时(3h)采样骨髓。匀速跑台,坡度0,30min/天,6天/周,共6周,适应性训练1周后(10 m/min),第2周20m/min起,每周递增5m/min,至40m/min。
研究结果、检测方法:
1观察骨髓、脾脏结构变化(骨髓、脾脏HE切片)六周递增负荷运动过程中,造血细胞数量在WK2发生了显著性的减少,WK4、WK6有逐渐回升趋势;脾脏白髓和红髓界线出现交叉现象,界线逐渐模糊,WK6出现了红髓浸入到白髓结构中的现象。
2 Pro B、Pre B、Immature B、Mature B的细胞百分比及凋亡率的变化(流式细胞术)适应性变化特征:pro B、pre B、immature B细胞数量百分比,与WKOA相比,呈现WK2A显著性下降,WK4A上升,WK6A下降趋势。Mature B则呈现相反趋势,同时相测得的凋亡率则分别与4个阶段细胞群的百分比呈现相反的变化趋势。应答性变化特征:pro B、pre B、immature B的百分比变化在WKO的A、J、3h组间变化不显著。随着训练周数的延长,与同周A组相比,WK2,WK4,WK6表现出J组显著性下降,3h组回升趋势;同一时相凋亡率的变化则呈相反趋势。Pre B细胞数量百分比在WK2 J组呈非常显著性下降,而凋亡率呈非常显著性上升。Mature B细胞百分比与凋亡率呈现相似变化趋势。
3转录因子E2A、EBF、PAX5的变化(实时荧光定量PCR、WesternBlot、免疫组化)蛋白表达适应性交化特征:EBF、PAX5蛋白表达呈现WK2A显著性下降,WK4A上升WK6A下降的趋势。Pro B、pre B的细胞百分比与上述因子的变化趋势相似。E2A在各周安静组无显著性变化。三个转录因子的蛋白表达与骨髓pro B、pre B细胞存在较高的正性相关系数。蛋白表达应答性变化特征:WK0的A、J、3h组间变化不显著。随着训练周数的延长,WK2,WK4,WK6表现出J组显著性下降,3h组回升趋势。基因表达适应性变化特征:E2A、PAX5mRNA表达变化趋势高度同步,与WK0A相比,都表现出WK2A、WK4A、WK6A持续显著性上升。EBF则在WK2A显著性下降,WK4A变化不显著,WK6A仍显著低于WK0A,EBF蛋白与基因表达趋势较相近。而E2A、PAX5的蛋白与基因表达不同步。基因表达应答性变化特征:E2A、PAX5mRNA在WK0的A、J、3h组间变化不显著,而EBFmRNA在WK0 J显著性下降,WK03h回升趋势。随着训练周数的延长,E2A、EBF、PAX5mRNA在WK2,WK4,WK6表现出J组显著性下降,3h组回升趋势。
4细胞因子及其受体IL-7、IL-7R、TGF-β1、TGFβR I的变化(实时荧光定量PCR、WesternBlot)适应性变化特征:IL-7、IL-7R蛋白基因表达变化趋势高度同步,与WK0A相比,呈现出WK2A显著性下降,WK4A回升,WK6A持续上升,基本恢复至WK0A值;TGF-β1、TGF-βR I则呈现WK2A显著性上升,WK4A有下降趋势,WK6A显著性高于WK0A值。Pro B、pre B数量百分比与IL-7,IL-7R存在较高的正性相关系数,与TGF-β1、TGF-βR I存在较高的负性相关系数。IL-7与TGF-β1存在较高的负性相关系数。应答性变化特征:IL-7、IL-7R、TGF-β1、TGF-βR I蛋白基因在WK0的A、J、3h组间变化不显著。随着训练周数的延长,IL-7、IL-7R在WK2,WK4,WK6表现出J组显著性下降,3h组有回升趋势;TGF-β1、TGF-βRI变化趋势则相反。此外,还发现IL-7与转录因子EBF较其他转录因子存在更高的正性相关系数,IL-7与IL-7R存在较高的正性相关系数。
研究结论:
1六周递增负荷运动过程中,造血细胞数量在WK2发生了显著性的减少,WK4、WK6有逐渐回升趋势,这些改变为后续实验提供了结构基础;随着运动负荷的增加和训练周数的延长,脾脏B淋巴细胞数量有减少趋势,但细胞功能是否减弱有待进一步研究。
2 Pro B数量受六周递增负荷运动的影响,波动幅度不大,mature B数量有平稳升高的趋势;而immature B、pre B细胞数量却受运动的影响,出现较大幅度波动。Pro B、pre B的凋亡受六周递增负荷运动的影响,出现较大幅度的波动;而immature B,mature B则波动幅度不大。这些适应性变化特征,提示应该是机体根据运动需要,通过改变凋亡率,进而改变早期发育中B细胞的数量百分比,以求尽可能维持免疫稳态。应答性变化则提示,经过长期的运动训练,matureB的凋亡率随运动周数的延长,受运动影响渐趋没有显著性变化;并发现pre B细胞对运动负荷更敏感,易受运动的刺激而发生凋亡,细胞数量百分比显著性下降。
3六周递增负荷运动过程中,E2A受运动的影响,波动幅度较小。而EBF、Pax5则波动幅度较大。转录因子E2A、EBF、PAX5蛋白表达与骨髓pro B、pre B细胞数量均呈较高正相关系数,提示EBF、PAX5对发育中pro B、pre B细胞数量起主导调控作用。
E2A、PAX5的蛋白与基因表达不同步,提示基因表达对蛋白质合成只是具有指导性合成的作用,影响蛋白质表达除了此因素,还与合成酶的活性、合成底物的充足与否等多种因素有关,此外,还可能涉及基因转录后调控机制。
EBF1mRNA在WK0呈现波动,提示EBF基因的转录对运动刺激更为敏感,并发现EBF比上级调控因子E2A,下游调控因子PAX5对B细胞发育的主导调控作用更加关键。
4六周递增负荷运动过程中,IL-7,IL-7R蛋白及基因表达与TGF-β1、TGF-βR I呈高度负相关,提示IL-7,IL-7R与TGF-β1、TGF-βR I在调控早期B细胞发育过程中具有互相拮抗的作用。
Pro B、pre B数量百分比与IL-7,IL-7R蛋白及基因表达呈高度正相关,与TGF-β1、TGF-βR I呈高度负相关,提示TGF-β1、TGF-βR I表达的上调,也促进了发育中B细胞的大量凋亡,数量减少。
六周递增负荷运动过程中,IL-7、TGF-β1及其受体的蛋白、基因表达变化趋势均表现为同步。
此外,还发现IL-7与转录因子EBF较其他转录因子的相关度更高,IL-7与IL-7R呈高度正相关,提示IL-7参与了B细胞增殖转录因子、细胞因子、细胞因子受体网络的形成,在其中发挥关键的级联促进作用。