大负荷训练导致大鼠肾组织微细结构变化和分子调控机理的探讨

摘要

随着对细胞因子研究的不断深入和分子生物学技术的迅速发展，更多的细胞因子的生物学功能为人们所认识，有关大负荷训练与细胞因子关系的研究越来越受到重视，许多研究证明细胞因子与运动训练具有密切的关系,细胞因子在大负荷训练导致组织结构和功能变化上起着重要的作用。缺血再灌注损伤是一个十分复杂的而又普遍存在的过程，肾脏是一个高灌注的器官，对缺血和缺血再灌注损伤非常敏感，运动及其恢复期肾血流量的两个时相的改变导致了肾缺血再灌注的整个过程。近年来研究发现细胞因子在缺血再灌注急性损伤发挥着重要的作用，在缺血再灌注过程中细胞因子的表达异常活跃，正常情况下抑炎因子和促炎因子之间的动态平衡状态被打破。目前这种过度的细胞因子表达被认为是引起包括炎症、细胞凋亡等一系列再灌注损伤的基础。近年的研究表明IL-1、IL-6、IL-18和TNF-α这组功能密切相关的炎症细胞因子，在急性肾缺血再灌注损伤中发挥重要作用。肾缺血-再灌注损伤所导致的IL-6、IL-1β和TNF-α等可以引起肾脏固有细胞的增殖，刺激其表达粘附分子并生成过多的细胞外基质而影响肾脏细胞外基质代谢，导致ECM合成与分解代谢的改变，而会直接影响到组织细胞结构和功能的变化。所以研究ECM在肾缺血再灌注损伤的代谢规律及炎症细胞因子对ECM积聚合成和降解的影响与机制，对阐明运动导致的肾组织微细结构变化和肾缺血再灌注损伤的分子机制具有极其重要的意义。 目前有关运动对细胞因子影响的研究主要集中在运动导致血液和尿液中细胞因子水平变化，运动性缺血再灌注肾损伤肾脏细胞因子及相关基因的表达还未见有直接的研究报道。运动对ECM影响的研究主要在与运动直接相关的组织如骨、骨骼肌、肌腱及心脏等, 有关运动对肾脏ECM影响的研究及与细胞因子相互关系还未有报道。因此研究大负荷训练状态对运动性缺血再灌注肾损伤细胞因子和相关基因的表达以及肾脏细胞外基质代谢变化的影响，对在分子及基因水平上探讨大负荷训练导致的肾组织微细结构变化机制、导致运动性缺血再灌注肾损伤发生机理、以及对于对抗与预防过度训练的发生及防止对机体运动能力和健康水平的不利影响具有积极意义。 本实验通过研究大负荷训练导致缺血再灌注肾脏损害血清和肾组织炎性细胞因子蛋白表达及基因表达的变化和作用，为进一步探讨大负荷训练导致的肾组织微细结构变化机制、导致运动性缺血再灌注肾损伤发生机理提供分子生物学依据。研究肾脏细胞外基质代谢在大负荷训练导致缺血再灌注肾脏损害时的变化与作用，为在分子水平上进一步探讨大负荷训练导致运动性缺血再灌注肾损伤发生机理及大负荷训练导致的肾组织微细结构变化机制提供依据和新的研究目标。通过研究运动性缺血再灌注肾脏损害血清和肾组织炎性细胞因子蛋白表达及基因表达与肾脏细胞外基质的变化，阐述运动性缺血再灌注肾脏损害细胞因子与肾脏细胞外基质的相互关系和作用，进一步阐明大负荷训练导致运动性缺血再灌注肾损伤发生和肾组织微细结构变化机理的复杂性和网络性。 1. 大负荷训练导致大鼠肾功能的下降、肾组织超微结构的破坏、组织病理学改变、血清IL-1β和肾组织IL-1β明显升高及肾组织的IL-1βmRNA表达上调，且IL-1β表达均与BUN、Cr成正相关。证明IL-1β在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤可能起一定的作用。运动训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤时，血清IL-1β水平可作为反映运动性肾缺血再灌注损伤严重程度的一个指标。 2. 大负荷训练组大鼠血清TNF-α和肾组织TNF-α明显高于对照组与一般训练组大鼠，肾组织的TNF-αmRNA也明显升高，经相关分析发现TNF-α表达均与BUN,Cr成正相关。证明大负荷训练导致大鼠TNF-α表达升高与肾缺血再灌注损伤有密切的关系，TNF-α在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤可能起一定的作用。大负荷训练导致大鼠肾组织TNF-α表达升高，不但在TNF-α蛋白表达水平上的上调，而且也体现在TNF-α基因表达水平上的上调。运动训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤时，血清IL-1β水平可作为反映运动性肾缺血再灌注损伤严重程度的一个指标。 3. 大负荷训练导致大鼠肾功能的下降、肾组织超微结构的破坏、组织病理学改变、血清IL-6和肾组织IL-6明显升高及肾组织的IL-6mRNA表达上调，且IL-6表达均与BUN、Cr成正相关。证明IL-6在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤可能起一定的作用。运动训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤时，血清IL-6水平可作为反映运动性肾缺血再灌注损伤严重程度的一个指标。 4. 大负荷训练导致大鼠肾功能的下降、肾组织超微结构的破坏、组织病理学改变、血清IL-18和肾组织IL-18明显升高及肾组织的IL-18mRNA表达上调，且IL-18表达均与BUN、 Cr成正相关。证明IL-18在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤可能起一定的作用。运动训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤时，血清IL-18水平可作为反映运动性肾缺血再灌注损伤严重程度的一个指标。 5. 大负荷训练导致大鼠肾小球ECM代谢发生异常，ECM沉积加重，且经相关分析发现ECM沉积均与BUN、Cr成正相关。证明大负荷训练导致大鼠肾小球ECM沉积加重与肾缺血再灌注损伤有密切的关系，ECM沉积在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤时可能起一定的作用。 6. 大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤肾小球ECM沉积加重与细胞因子高度表达有密切的关系。大负荷训练致使大鼠免疫反应激活了肾脏炎症效应细胞，激活的效应细胞增殖、释放炎症介质及细胞外基质致肾脏损害，炎症介质、细胞外基质又反作用于效应细胞。如此，炎症细胞、炎症介质及细胞外基质间的“交互应答”作用，导致并加重了缺血再灌注肾脏损害的发生和不断进展。 7. 中等强度运动的大鼠肾功能、肾组织超微结构正常，无组织病理学改变。与对照组相比，大鼠血清和肾组IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18 蛋白表达及肾组织的IL-1βmRNA、TNF-αmRNA、IL-6mRNA、IL-18mRNA表达无显著性差异。大鼠肾小球ECM代谢正常，无ECM沉积加重。 大负荷训练导致大鼠肾血清和肾组织IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18蛋白表达及肾组织的IL-1βmRNA、TNF-αmRNA、IL-6mRNA、IL-18mRNA表达上调与肾缺血再灌注损伤有密切的关系，在大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤可能起一定的作用。大负荷训练导致大鼠肾小球ECM代谢发生异常，ECM沉积加重，肾小球ECM沉积加重与肾缺血再灌注损伤高度相关。大负荷训练导致大鼠肾缺血再灌注损伤肾小球ECM沉积加重与细胞因子高度表达有密切的关系。大负荷训练导致大鼠肾血清和肾组织IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18蛋白表达及肾组织的IL-1βmRNA、TNF-αmRNA、IL-6mRNA、IL-18mRNA表达上调与肾小球ECM代谢发生异常和ECM沉积加重在导致肾脏组织微细结构发生变化上起者重要分子生物学作用。