高住低练对大鼠肝组织低氧诱导因子-1α蛋白表达的影响

目的:探讨不同持续时间低氧后运动训练(高住低练)对大鼠肝组织低氧诱导因子-1α(HIF-1α)蛋白表达的影响。方法:将60只雄性SD大鼠随机分为6组,每组10只:安静对照组不训练,不进行低氧暴露;两低氧暴露组和两高住低练组每天分别进行8小时或12小时低氧暴露(氧浓度12.6%,相当于海拔4000m);同时,训练对照组和两高住低练组每天均以25m/min的速度进行跑台训练1h,每周5天,共4周。采用免疫组织化学的方法检测各组大鼠肝组织HIF-1α的蛋白表达,并采用计算机显微图像分析系统进行HIF-1α定位及阳性表达定量分析。结果:与安静对照组相比,不论是单纯低氧暴露组、单纯训练组或者高住低练组HIF-1α蛋白表达均显著增加(P<0.05);12小时低氧暴露组HIF-1α蛋白表达灰度值比8小时稍增高,无统计学意义(P>0.05),而阳性物质表达面积和PI显著增加(P<0.05);与训练对照组比较,8小时和12小时高住低练组HIF-1α蛋白表达增加,具有统计学意义(P<0.05,P<0.01);8小时高住低练组HIF-1α蛋白表达比8小时低氧暴露组显著增加(P<0.05),12小时高住低练组HIF-1α蛋白表达比12小时低氧暴露组显著增加(P<0.05,P<0.01);与8小时高住低练组相比,12小时高住低练组HIF-1α蛋白表达显著增加(P<0.05)。结论:(1)不论单纯低氧暴露、单纯训练或者高住低练均能促进肝组织HIF-1α蛋白表达增加;(2)高住低练过程中肝组织HIF-1α蛋白表达高于单纯低氧暴露或单纯训练方式,不同持续时间低氧后运动对大鼠肝组织HIF-1α蛋白表达的影响不同。     

高住高练对肥胖大鼠肝脏SREBP-1c表达的影响

目的:探讨高住高练对高脂饮食肥胖大鼠肝脏SREBP-1c表达的影响。方法:出生21天离乳SD雄性大鼠280只,肥胖造模成功后挑选160只,2周适应性训练后筛选130只,随机分为13组:对照组(同时视为低住低练0周组、低氧安静0周组和高住高练0周组),低住低练1、2、3、4周组,低氧安静1、2、3、4周组,高住高练1、2、3、4周组。用水平动物跑台进行有氧耐力运动,低住低练各组在常氧下进行速度为26 m/min、1 h/d、6 d/w的运动,分别持续1～4周;低氧安静各组每天在低氧下(氧浓度为13.6%,约相当于3500 m海拔高度)生活,自由活动,不安排训练,分别持续1～4周;高住高练各组每天在低氧下(氧浓度为13.6%)生活23 h,训练1 h,速度为21 m/min,6 d/w,分别持续1～4周(非训练日生活24 h)。对照组于正式实验开始前、安静组于相应周数后、运动组于最后一次训练后恢复24 h取材。分别采用实时荧光定量PCR技术和Western Blot技术检测大鼠肝脏SREBP-1c基因和蛋白表达。结果:相同训练模式不同周数之间比较,高住高练组大鼠肝脏SREBP-1c mRNA和蛋白表达在第1、2、4周较对照组均变化无统计学意义(P>0.05),第3周mRNA表达降低,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),第3周蛋白表达下降,与1、2周组之间的差异均有统计学意义(P<0.05)。相同周数不同训练模式之间比较,第1、4周,高住高练组肝脏SREBP-1cmRNA和蛋白表达与低住低练组和低氧安静组比较差异无统计学意义(P>0.05),第2周高住高练组SREBP-1c蛋白表达高于低住低练组(P<0.01),第3周高住高练组SREBP-1c mRNA和蛋白表达低于低氧安静组(P<0.05)。结论:3周高住高练抑制肥胖大鼠肝脏SREBP-1c mRNA和蛋白表达效果较好。     

高住低练对大鼠骨骼肌PI3K/PKB/mTOR信号通路基因表达的影响

目的:探讨高住低练对大鼠骨骼肌PI3K/PKB/mTOR信号通路基因表达的影响。方法:40只8周龄SD大鼠适应训练后,随机分为低住安静组(LC)、低住低练组(LoLo)、高住安静组(HC)和高住低练组(HiLo)。高住组每天低氧暴露12 h(氧浓度13.6%,相当于海拔3500 m),低练组进行35 m/min、1 h/d、5 d/周、共4周的跑台训练。采用实时荧光定量PCR检测大鼠腓肠肌PI3K、PKB、mTOR mRNA表达,以双因素方差分析进行统计。结果:低氧和运动均显著提高大鼠骨骼肌PI3K和PKB mRNA表达(P<0.01),但低氧和运动无显著交互作用(P>0.05);运动显著提高大鼠骨骼肌mTOR mRNA表达(P<0.01),低氧却显著降低mTOR mRNA表达(P<0.01),且低氧和运动有交互作用,显著降低mTOR mRNA表达(P<0.01)。结论:低氧和运动促进PI3K和PKB基因表达,低氧抑制而运动促进mTOR基因表达;HiLo训练促进PI3K和PKB基因表达,却抑制mTOR基因表达。不同条件下PI3K/PKB/mTOR信号通路基因表达水平不一致。     

低氧训练对大鼠骨骼肌血红素氧合酶mRNA表达的影响

目的:探讨不同低氧训练模式对机体骨骼肌血红素合酶(HO-1)mRNA表达的影响。方法:选用6周龄SD雄性大鼠120只,经3周适应性训练和力竭实验筛选出90只,随机分成9组:常氧安静对照组、持续低氧安静组、间歇低氧安静组、低住低练组、高住高练组、高住低练组、低住高练组、高住高练后复氧训练组、高住低练后复氧训练组。采用常压低氧舱以13.6%的氧浓度(相当于海拔3500m的氧浓度)进行低氧训练,根据血乳酸-速度曲线确定大鼠常氧训练的强度为35m/min,低氧训练的强度为30m/min。低氧训练持续时间为6周,每周训练5天。第6周末最后一次运动后休息48h后处死、取材。采用实时荧光定量PCR技术测试大鼠骨骼肌HO-1mRNA表达。结果:与常氧安静对照组相比,低住低练组大鼠骨骼肌HO-1mRNA表达显著升高(P<0.05),高住高练组、低住高练组非常显著升高(P<0.01);高住低练组与低住低练组比较显著降低(P<0.05);高住高练后复氧训练组大鼠骨骼肌HO-1mRNA表达与高住高练组相比显著降低(P<0.01),基本回到常氧安静对照组水平。结论:高住高练和低住高练可提骨骼肌HO-1mRNA表达。     

高住低练对大鼠心肌线粒体活性氧的影响

目的:探讨常压不同低氧(14.5%、12.6%氧含量)环境下(相当于模拟海拔3000m和4000m)高住低练对大鼠心肌线粒体活性氧(ROS)的影响,为运动与低氧适应的应用研究提供参考。方法:120只SD大鼠,随机分为12组,分别为低住安静组、低住低练组、急性高住安静组、急性高住运动组、急性高住低练组、高住安静组和高住低练组,5个高住组又分为常压14.5%氧含量和12.6%含氧量2个亚组。采用二氯荧光素双醋酸盐(DCFH-DA)荧光探针观察线粒体ROS的变化。结果:急性低氧应激后,大鼠心肌线粒体ROS呈上升趋势。与低住安静组相比,模拟海拔3000m和4000m急性高住安静组和急性高住运动组线粒体ROS均显著升高(P<0.05,P<0.01);与低住低练组相比,急性高住运动组均显著升高(P<0.01),模拟海拔4000m高住低练组显著升高(P<0.05);与急性高住运动组相比,模拟海拔3000m急性高住低练组和高住低练组均显著下降(P<0.05),可见模拟海拔3000m高住低练能使ROS生成减少。结果提示:心肌线粒体ROS可能参与低氧适应的形成和发展,高住低练有利于缺氧耐受性的形成。     

不同低氧训练模式对大鼠腓肠肌有氧代谢酶活性的影响

目的:探讨三种低氧训练模式对大鼠腓肠肌有氧代谢酶活性的影响。方法:经过适应性训练和力竭实验筛选出40只雄性SD大鼠,采用双盲法平均分成4组:低住低练组、高住高练组、高住低练组和低住高练组。采用水平动物跑台进行耐力训练,运动强度为常氧下35m/min、低氧下30m/min,1h/d,5d/周,持续训练6周。低住低练组大鼠在常氧环境下生活训练;高住高练组大鼠在低氧环境(氧浓度为13.6%,约相当于海拔3500m高度)生活训练;高住低练组大鼠低氧环境生活12h,常氧环境训练;低住高练组大鼠在常氧环境生活,低氧环境训练。最后一次训练后恢复48h取腓肠肌,检测柠檬酸合成酶(CS)、琥珀酸脱氢酶(SDH)和苹果酸脱氢酶(MDH)活性。结果:与低住低练组比较,高住高练组大鼠腓肠肌CS、SDH和MDH活性分别升高11.7%(P<0.01)、8.7%(P<0.05)和12.5%(P<0.01);高住低练组、低住高练组较低住低练组增加,但无统计学意义。结论:3500米三种低氧训练模式就提高机体有氧代谢酶活性而言,高住高练优于高住低练和低住高练。     

低氧训练对大鼠骨骼肌VEGF mRNA表达及毛细血管密度的影响

目的:探讨低氧训练对大鼠骨骼肌血管内皮细胞生长因子(VEGF)mRNA水平表达及毛细血管密度的影响.方法:选用6周龄雄性SD大鼠120只,经3周适应性训练和力竭实验筛选出90只,随机分为9组:常氧安静对照组、持续低氧安静组、间歇低氧安静组、低住低练组、高住高练组、高住低练组、低住高练组、高住高练后复氧训练组、高住低练后复氧训练组.采用常压低氧舱以13.6%的氧浓度(相当于海拔3500m的氧浓度)作为低氧环境,根据血乳酸一速度曲线确定大鼠常氧训练的强度为35m/min,低氧训练的强度为30m/min.低氧训练持续时间为6周,每周训练5天.在第6周末的最后一次运动后休息48小时后处死大鼠并取材.采用实时荧光定量PCR技术、免疫组化染色法检测大鼠骨骼肌VEGF mRNA表达及毛细血管密度.结果:与常氧安静对照组相比,高住高练组骨骼肌VEGF mRNA表达明显提高(P＜0.01),而高住低练组和低住高练组变化不明显;高住高练后复氧训练l周,大鼠骨骼肌VEGF mRNA表达有非常显著性下降(P＜0.01),回到常氧安静组水平.与常氧安静对照组相比,高住高练组和低住高练组骨骼肌毛细血管密度增加,有非常显著性差异(P＜0.01).结论:(1)高住高练比高住低练和低住高练更能显著提高骨骼肌VEGFmRNA表达水平.(2)低氧-常氧的反复刺激更有利于血管生成.低氧下训练比常氧下训练更有利于提高骨骼肌毛细血管密度.低住高练和高住高练对血管生成的效果好于高住低练.     

高住高练低训对优秀女子中长跑运动员心功能的影响

目的:探讨高住高练低训对优秀女子中长跑运动员心功能的影响。方法:7名国家女子中长跑运动员,进行为期4周的高住高练低训(HiHiLo):在每日完成正常平原训练计划的基础上,每周进行三次低氧训练,训练方式为蹬功率自行车,强度为个体80%VO2max,时间为40分钟,氧浓度为14.7%左右(相当于海拔2800米高度)。此外,每晚在低氧房居住10小时,房内氧含量为14.7%(相当于海拨2800米高度),实验期为4周。采用负荷彩色超声多普勒监测高住高练低训前后心功能的变化,并且监测高住高练低训前后最大摄氧量、血压和体重的变化。结果显示,高住高练低训后的左室重量、左室重量指数、室间隔舒张末期厚度,左室后壁收缩末期厚度在安静状态下较高住高练低训前显著增加(P<0.05),收缩压和舒张压较高住高练低训前明显升高(P<0.05),右心室前后径较高住高练低训前明显减小(P<0.05)。二尖瓣舒张期充盈时间(DFT)在安静及运动负荷状态下均较高住高练低训前显著增加(P<0.05)。高住高练低训前后空腹体重无明显差异,高住高练低训后血压较训练前明显升高(P<0.05)。高住高练低训后最大摄氧量相对值较训练前有所增加,但无显著性差异。结果提示高住高练低训对心脏功能无不良影响,HiHiLo在某种程度上有利于心力储备功能的增强。     

高住低练对田径运动员血清转铁蛋白受体及促红细胞生成素水平的影响

本文通过对20名女子田径运动员进行随机对照实验,观察高住低练过程中血清转铁蛋白受体(sTfR)、促红细胞生成素(EPO)、血红蛋白(Hb)和网织红细胞数(Ret)的变化。结果发现对照组运动员在训练中各时相点上述指标均无明显变化。高住低练组运动员血清EPO水平第3天、第7天和第2周较实验前显著增加,但4周后恢复到实验前水平;sTfR在第7天有增加趋势,第2周与实验前比较有高度显著性差异,高住低练结束后1周有所下降,但仍高于实验前水平;高住低练第7天Ret显著增加,但4周后有所下降;第2周Hb较实验前显著增加,且持续至高住低练结束后2周。结果表明在高住低练过程中,sTfR能反映EPO的变化,但在时相上有差异。sTfR可能更能反映高住低练过程中红细胞的生成状况。     

不同负荷低氧训练对大鼠腓肠肌HIF-1α基因表达的影响

目的:探讨不同负荷低氧训练对大鼠腓肠肌HIF-1α基因表达的影响。方法:选用6周龄雄性SD大鼠90只,经2周适应性训练后,筛选出60只,随机分为6组,每组10只:恒定负荷低住低练组(S-LoLo)、恒定负荷高住高练组(S-HiHi)、恒定负荷高住低练组(S-HiLo)和递增负荷低住低练组(P-LoLo)、递增负荷高住高练组(P-HiHi)、递增负荷高住低练组(P-HiLo)。采用水平动物跑台进行耐力训练。恒定负荷常氧训练强度为35m/min,恒定负荷低氧训练强度为30m/min。递增负荷常氧训练以35m/min训练1周后,在第2周内分2次递增负荷强度到39m/min,然后以此强度进行训练。递增负荷低氧训练以30m/min训练1周后,在第2周内分2次递增负荷强度到34m/min,然后以此强度进行训练,持续4周,每周训练5 d。各组均在4周末最后一次训练结束恢复24h后取材。采用实时荧光定量PCR(RQ-PCR)技术检测腓肠肌HIF-1αmRNA水平。结果:S-HiLo组大鼠腓肠肌HIF-1αmRNA表达显著高于S-LoLo组和S-HiHi组(P<0.05,P<0.05);P-HiLo组大鼠腓肠肌HIF-1αmRNA显著低于S-HiLo组(P<0.05),P-HiHi组较S-HiHi组有所增加(+24%,P>0.05)。结论:恒定负荷高住低练比递增负荷高住低练更能促进大鼠腓肠肌HIF-1αmRNA表达;与恒定负荷高住高练相比,递增负荷高住高练对大鼠腓肠肌HIF-1αmRNA表达有一定的促进作用。     

不同低氧训练模式对大鼠脑组织线粒体呼吸链酶复合体活性的影响

目的:探讨不同低氧训练模式对大鼠脑线粒体呼吸链功能的影响。方法:40只健康2月龄雄性Wistar大鼠随机均分为5组:常氧训练组(LoLo)、高住高练组(HiHi)、高住低训组(HiLo)、低住高练组(LoHi)和高住高练低训组(HiHiLo),每组8只。依实验方案,各组大鼠分别在常氧(模拟海拔1500m,大气压为632mmHg)或/和低氧(模拟海拔3500m,大气压为493mmHg)环境中居住及递增负荷训练5周,每周训练6天。最后一次训练后在常氧环境恢复72h,力竭运动后即刻取样。差速离心提取线粒体。分光光度法测定呼吸链酶复合体(CⅠ～CⅢ)活性。结果:4个低氧训练组大鼠脑组织线粒体呼吸链CⅠ活性与LoLo组相比均无显著性差异。LoHi组CⅡ活性显著下降(P<0.01),降低76.199%,其余各组无显著性差异。HiHi组、HiLo组和LoHi组CⅢ活性均显著下降(P<0.01),分别降低71.496%、65.240%和87.838%,HiHiLo组显著性上升(P<0.01),提高170.145%。结论:在模拟海拔3500m的4种低氧训练中,髙住高练低训提高大鼠脑组织线粒体呼吸链功能的作用优于髙住高练、高住低训和低住高练。     

3周高住低练对女子自行车运动员无氧功的影响

目的:探讨3周高住低练(HiLo)对女子自行车运动员无氧能力的影响。方法:上海自行车队8名优秀女子运动员进行为期3周的HiLo,每天在低氧环境下(模拟海拔2500m)睡眠10个小时,每周6天,常氧下正常训练。分别于HiLo前后进行内容相同的10sec和60sec无氧功测试,测定运动后即刻、运动后恢复3min的心率。结果:(1)3周HiLo后,两种无氧功测试中的最大功率分别提高了3.43%和3.02%;(2)60sec无氧功测试中的平均功率显著提高了5.72%(P<0.05);(3)在60sec无氧功测试中,第1、2个20sec分段的平均功率分别提高了6.15%、6.17%(P<0.05)。结论:3周HiLo对女子自行车运动员的磷酸原供能能力未产生显著影响;运动员无氧糖酵解能力有所改善。     

高住低训过程中血氧饱和度变化及其与血红蛋白变化的关联

目的:观察低氧运动过程中脉搏血氧饱和度(SpO2)和血红蛋白(Hb)的变化规律,探讨科学进行高住低训的评价指标.方法:8名男性受试者每晚于15.4%O2低氧环境中暴露10小时,白天在常氧环境下训练.测定高住低训过程中,常氧运动、急性低氧暴露10小时、高住低训第1、2、3、4周时低氧运动(15.4%O2,76.5%VO2max强度)中SpO2及安静时Hb.结果:(1)常氧状态下运动时SpO2下降幅度最小,急性低氧暴露时最大.随着受试者对低氧运动的适应,SpO2下降幅度逐渐减小.(2)常氧运动中,SpO2在运动开始时下降.随着运动时间的延长SpO2逐渐回升到运动前水平;急性低氧运动时,SpO2一直处于低水平,至恢复期10分钟仍未恢复到运动前水平.随着受试者对低氧运动的适应,虽然运动中SpO2下降,但运动后10分钟已恢复到安静时水平.(3)高住低训过程中,Hb呈上升趋势,第4周时有所下降,且SpO2与Hb的变化存在较大个体差异.结论:进行4周HiLo,机体逐渐适应了低氧环境;个体SpO2和Hb的变化可能存有一定的关联性.提示可以将SpO2作为评价低氧适应的生理指标.     

模拟不同海拔高住低练对大鼠心肌VEGF和HSP70的影响

目的:探讨模拟不同海拔高住低练对大鼠心肌保护性蛋白热休克蛋白70(HSP70)和血管内皮生长因子(VEGF)表达的影响。方法:适应性喂养1周后,将48只SD大鼠按体重随机分为6组:常氧对照组(C)、14.5%O2低氧暴露组(14.5%O2LH)、12.7%O2低氧暴露组(12.7O2LH)、常氧训练组(TL)、14.5%O2高住低练组(14.5%O2LiLo)、12.7%O2高住低练组(12.7%O2HiLo),每组8只。采用20.9%、14.5%和12.7%三种氧浓度暴露和运动强度逐渐递增的高住低练模型,两LH组每天在低压氧舱中放置22 h后2 h舱外常氧生活,两HiLo组每天在低压氧舱中放置22 h后常氧生活1 h,再常氧训练1 h,所有进行低氧暴露的动物每周实验6天;TL组和两HiLo组进行一次5～10 min跑台适应性训练(速度为16 m/min,坡度为0)后,每天训练速度为35m/min,运动时间从30 min至60 min递增,每3天增加5 min,每天训练1次,每周6天,共4周。实验方案结束后24 h,麻醉大鼠取大鼠心尖肌组织,采用免疫组织化学技术检测VEGF和HSP70表达。结果:(1)与C组比较,14.5%O2LH组、TL组和12.7%O2的HiLo组VEGF阳性物质表达量显著增加(Ρ<0.05),12.7%O2LH组增加不显著(Ρ>0.05),而14.5%O2HiLo组表达量增加非常显著(Ρ<0.01);14.5%O2LH组VEGF阳性物质表达量较12.7%O2LH组显著增加(Ρ<0.05),12.7%O2HiLo组比14.5%O2HiLo组显著降低(Ρ<0.05),14.5%O2HiLo组VEGF阳性物质表达量较14.5%O2LH组显著增加(Ρ<0.05)。(2)与C组相比较,14.5%O2LH组、14.5%O2和12.7%O2两HiLo组HSP70阳性物质表达量增加(Ρ<0.05),12.7%O2LH组表达最明显,而TL组增加不显著(Ρ>0.05);14.5%O2LH和HiLo两组HSP70阳性物质表达量分别比12.7%O2LH和HiLo两组显著降低(Ρ<0.05),而两LH组HSP70阳性物质表达量分别与两HiLo组相比无显著性差异(Ρ>0.05)。结论:单纯低氧暴露、常氧运动及高住低练三种应激因素均诱导细胞保护性蛋白VEGF和HSP70表达;14.5%O2HiLo组的VEGF表达最显著,而12.7%O2LH组的HSP70表达最显著。     

高住低训对大鼠骨骼肌SDH与LDH活性的影响

目的:探讨高住低训(HiLo)对骨骼肌有氧代谢和糖酵解能力的影响.方法:7周龄健康雄性SD大鼠96只,随机分为4组:对照组(C)、低氧对照组(HC)、高住低训组(HT)和常氧训练组(NT),又依4天、7天、28天的不同取样时间,将以上每组分成3小组.建立模拟海拔4000米中等强度高住低训4周的动物模型(跑台坡度10%,跑速20米/分,1次/天,1小时/次,5次/周).用生化法分别测定不同时间点大鼠腓肠肌琥珀酸脱氢酶(Succinate dehydrogenase,SDH)和乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)的活性.结果:4～28天高住低训后,骨骼肌SDH活性显著升高(P＜0.001),其在第28天时较对照组高约2倍;整个实验期LDH活性无显著变化(P＞0.05).提示高住低训可提高骨骼肌有氧代谢能力,但对糖酵解供能能力的影响尚不确定.     

Oxygen manipulation as an ergogenic aid

The benefits of living and training at high altitude (HiHi) for an improved sea-level performance have been questioned because controlled studies have shown contradictory results. HiHi increases red blood cell mass (RCM), but training in hypoxia may be either an inadequate (low-intensity) or even harmful (to heart, muscle, and brain) stimulus. Recent studies indicate that the best approach to attain the benefits and overcome the problems of altitude training is to sleep at a natural or simulated moderate altitude and train at low altitude or sea level (HiLo). HiLo training increases RCM, as well as sea-level VO2max and performance (at least in responders), if certain prerequisites are fulfilled. The minimum dose seems to be more than 12 hours per day for over 3 weeks at an altitude or simulated altitude of 2100 to 2500 m. The effects of exposure to hypoxia seem to persist for a short period during the subsequent training or racing in normoxia.