不同运动应激状态下丘脑-垂体-肾上腺轴应激反应机制研究

摘要

研究目的：运动应激是运动训练与运动健身产生效应的生物学基础，但是运动应激时的下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)轴中枢反应机制研究较少，尤其对于不同运动应激时一氧化氮(NO)通过糖皮质激素受体(GR)与糖皮质激素(GC)结合而影响HPA轴调节、以及GR、NOS的变化对HPA轴中枢调节系统研究未见报道。本研究以不同负荷跑台运动引起的应激2态为研究对象，从HPA轴外周激素水平变化、中枢相关受体基因水平变化和蛋白表达变化等不同层次和角度，分析不同负荷运动应激的HPA轴的应激程度及中枢调节规律，揭示不同运动负荷应激时的中枢调节机制。
　　 研究方法：11周龄雄性SD大鼠130只，随机分为长期运动组、一次运动组及对照组。长期运动组大鼠以高、中、低三种不同负荷进行跑台训练，6天/周，1小时/天，实验期8周；一次运动组亦采用三种不同负荷运动，采用长期训练组同等负荷末次运动方案。测试方法与指标：双抗体夹心酶标免疫分析法测定血清CORT、T、ACTH、下丘脑CRH含量；免疫组化法测海马CA1区、下丘脑弓状核、腹内侧核、背内侧核、室旁核、中央杏仁核进行形态观察，并测定GR、NOS等阳性神经元数量变化；RT-PCR法测定海马、下丘脑、杏仁核GR、MR、NOS基因转录水平，Westernblotting法测定上述核团GR、NOS蛋白表达量。
　　 研究结果：(1)长期大负荷运动组海马MR、GR转录减少、GR表达减少(P<0.05)，NOS转录及表达水平无明显变化；下丘脑兴奋提高，GR、MR转录水平降低，NOS表达增多(P<0.05)；杏仁核GR基因转录水平无明显变化，杏仁核NOS基因转录增多(P<0.05)；ACTH升高，CRH、CORT浓度降低。(2)长期中等负荷运动组海马GR、NOS基因转录及表达增多(P<0.01)，海马兴奋性降低；下丘脑兴奋性提高，GR转录减少，蛋白浓度升高，NOS基因转录及表达增多(P<0.05)：杏仁核兴奋性提高，GR、NOS基因转录及表达减少，各核团MR基因转录减少；CRH、ACTH、CORT浓度升高(P<0.05)。(3)长期低负荷运动组海马兴奋性无明显变化，MR基因转录增多，GR转录水平降低，NOS基因转录及表达增多(P<0.05)；下丘脑兴奋，NOS、GR基因转录及表达增多(P<0.05)；杏仁核NOS基因转录及表达减少，GR基因转录及表达无明显变化，杏仁核及下丘脑MR基因转录减少，CRH、CORT浓度升高，ACTH无明显变化。(4)一次大负荷运动组海马NOS基因转录及表达增多，GR基因转录增多，MR基因转录减少，海马兴奋性降低；下丘脑兴奋性降低，NOS基因转录及表达增多，GR、MR基因转录减少，GR蛋白升高(P<0.05)；杏仁核兴奋性降低，NOS、GR基因转录及表达减少，MR基因转录增多(P<0.05)；CRH、CORT浓度升高，ACTH浓度降低(P<0.05)。(5)一次中等负荷运动组海马NOS基因转录及表达增多，GR基因转录及表达水平降低，海马兴奋性无明显变化；下丘脑室旁核兴奋，NOS基因转录及表达增多，GR基因转录水平无变化，表达增多(P<0.05)；杏仁核GR基因转录及表达增多，NOS基因转录减少，但NOS浓度升高，各核团MR转录降低(P<0.05)；CRH、CORT浓度升高，ACTH浓度降低。(6)一次低负荷运动海马兴奋性无变化，NOS、GR基因转录及表达减少，MR基因转录无变化；下丘脑兴奋性提高NOS基因转录无明显变化，NOS表达增多，GR基因转录及表达增多；杏仁核兴奋性提高，NOS基因转录及表达增多，GR基因转录无明显变化，表达增多，杏仁核及下丘脑MR基因转录减少(P<0.05)；CRH、CORT浓度升高，ACTH浓度降低(P<0.05)。
　　 研究结论：(1)长期大负荷运动应激后海马、下丘脑及杏仁核兴奋性降低，HPA轴抑制；一次大负荷运动应激造成下丘脑及杏仁核兴奋性升高，HPA轴激活。(2)长期大负荷运动后海马抑制是由于海马兴奋性损伤导致；一次大负荷运动后海马抑制是由于外周高水平GC的负反馈调节。(3)运动应激反应中海马的兴奋性与NOS无相关性，即NOS仅参与海马兴奋性损伤，而不参与其兴奋性调节。(4)长期中等负荷运动与一次中等负荷运动应激HPA轴主要不同在于ACTH变化，长期中等负荷ACTH升高由于杏仁核NOS参与对垂体的调节，一次中等负荷后ACTH下降主要受外周GC、下丘脑与杏仁核的GR负反馈调节所致。(5)小负荷运动后海马兴奋性无明显变化，杏仁核与下丘脑兴奋性提高，长期小负荷运动后杏仁核NOS参与垂体ACTH调节，而一次负荷ACTH下降则受GC与海马GR的反馈调节。(6)长期运动HPA轴的应激反应中枢调节多于外周调节；一次运动主要以HPA轴各环节的反馈调节为主。