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摘要：为了解补充不同浓度赖氨酸对力竭运动大鼠心、肝组织细胞凋亡的影响，观察其对心、肝组织细胞凋亡调控基因Bax和Bcl-2的变化，探讨赖氨酸对力竭运动大鼠机体的保护作用。将32只大鼠进行3 d的跑台运动适应性训练后，随机分成4组：安静对照组、运动组、低浓度给药组和高浓度给药组。力竭运动大鼠均采用Bedford所建立的运动负荷模型。实验结束用免疫组织化学法检测心、肝组织细胞凋亡调控基因Bax和Bcl-2的阳性物质平均光密度值、面积和含量。结果：与对照组比较，运动组和给药组心、肝组织细胞凋亡调控基因Bax光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，与运动组比较，差异也具有显著性(P﹤0.05)，不同浓度赖氨酸的作用相当，差异没有显著性；运动组与对照组比较，心、肝组织细胞凋亡调控基因Bcl-2光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，给药组与运动组比较，心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2光密度值差异也具有显著性意义(P﹤0.05)，只肝细胞表现高浓度给药组比低浓度给药组相比差异有显著性。结果说明：大强度急性力竭运动可使大鼠心、肝组织致损伤，诱导肝细胞凋亡，L-赖氨酸对急性力竭运动的大鼠心、肝组织有保护作用。
关键词：大强度急性力竭运动；L-赖氨酸；细胞凋亡调控基因；免疫组织化学
中图分类号：G804.7文献标识码：A文章编号：1006-7116(2008)05-0094-05
Effects of lysine supplement on Bax and Bcl-2 of cardiac and hepatic tissue of rats
LUO Rong-bao1，ZHANG Gui-lan2，LIU Wen-feng3，LIU Hui-min3
（1.Department of Physical Education，Xiangnan College，Chenzhou 423000，China；2.Department of
Physical Education，Changsha Institute of Vocational and Technical Aviation，Changsha 400124，China；
3.School of Physical Education，Hunan Normal University，Changsha 410012，China）
Abstract: In order to gain an insight into the effects of lysine with different concentrations on the apoptosis of cardiac and hepatic histiocytes of rats doing an exhaustive exercise, to observe the change which lysine causes to Bax and Bcl-2 (genes that regulate the apoptosis of cardiac and hepatic histiocytes), and to probe into the function of lysine in protecting the body of rats doing an exhaustive exercise, the authors divided 32 rats randomly into 4 groups (calm control group, exercise group, low concentration lysine supplied group and high concentration lysine supplied group) for 3 days of adaptation training on a running track, adopted the exercise load model established by Bedford for rats doing an exhaustive exercise, used an immunohistochemical method to test the average optical density, area and content of the positive substance of Bax and Bcl-2 when the experiment was finished, and revealed the following findings: there is a significant difference (P<0.05) in optical density of Bax between the exercise group/lysine supplied groups and the control group, and also between the lysine supplied groups and the exercise group; no significant difference was produced by the function of lysine with different concentrations, whose function is pretty much the same; there is a significant difference (P<0.05) in optical density of Bcl-2 between the exercise group and the control group, and also between the lysine supplied groups and the exercise group, and there is a significant difference in hepatic cell expression between the high concentration lysine supplied group and the low concentration lysine supplied group. From the said findings the authors drew the following conclusions: a high intensity acute exhaustive exercise can cause the damage of cardiac and hepatic tissue of rats, and induce the apoptosis of hepatic cells; L-lysine has the function of protecting cardiac and hepatic tissue of rats doing an exhaustive exercise.
Key words: high intensity acute exhaustive exercise；L-lysine；cell apoptosis regulating gene；immunohistochemistry
结果(表3)显示，与对照组比较，运动组的心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，而给药组的差异具有非常显著性(P﹤0.01)，运动组和给药组的阳性物质表达面积和Bcl-2含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)；与运动组比较，给药组心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)；高浓度给药组的Bcl-2高于低浓度给药组，但差异没有显著性。心肌组织的对照组、运动组和给药组的Bax/Bcl-2分别为0.82、0.99、0.87和0.84。
与对照组比较，运动组的肝组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值、阳性物质表达面积和含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)，给药组的却具有非常显著性差异(P﹤0.01)；与运动组比较，给药组的Bcl-2平均光密度值、阳性物质表达面积和含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)；与低浓度给药组相比，高浓度给药组的Bcl-2更强，差异具有显著性意义(P﹤0.05)。肝组织的对照组、运动组和给药组的Bax/ Bcl-2分别为0.93、1.03、0.88和0.76。
3讨论
3.1补充赖氨酸对心组织细胞Bax和Bcl-2的影响
大量的临床证明，赖氨酸可提高血中SOD和CAT活性，降低血中氧自由基含量[5]，使大脑细胞和肌肉组织维持正常的生理功能，同时为组织损伤的修复提供了必需的氨基酸和能量来源，这对提高运动能力十分有益。宋东林等[6]报道赖氨酸治疗癫痫临床效果显著，患者血中SOD和CAT活性显著升高。由于赖氨酸能清除自由基，因此可延缓运动疲劳的发生和加快运动疲劳的恢复，这对提高运动能力具有重要意义[7-8]。
本实验结果表明，与对照组比较，运动组和给药组心组织细胞凋亡调控基因Bax灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，说明大强度急性力竭运动对心脏有损伤作用，Bax的高表达，可能就是对大鼠机体的应激太大导致促凋亡基因表达而诱导心肌细胞凋亡来保护机体，但是凋亡过多对机体是有害的，这基本已经被大家公认。给药组与运动组相比较，差异也有具有显著性(P﹤0.05)；高浓度给药组的Bax平均光密度值比低浓度组低，但没有差异显著性，说明运动前补充赖氨酸对机体具有保护作用，补充不同浓度赖氨酸作用相当，具体机制有待进一步研究。
关于Bcl-2，本实验结果显示，与对照组相比较，运动组的心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，与运动组比较，给药组心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2灰度值差异也具有显著性意义(P﹤0.05)。Bcl-2和Bax是与细胞凋亡有密切关系的基因，Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例关系影响细胞凋亡的状态。Bcl-2水平高于Bax时，Bcl-2和Bcl-2形成同源二聚体，细胞凋亡受抑制，凋亡过程减慢，凋亡细胞减少；Bax表达高于Bcl-2时，则形成Bax和Bax同源二聚体，细胞凋亡增强，Bcl-2和Bax水平相当时，形成Bcl-2-Bax二聚体，细胞凋亡终止。并且，Bcl-2和Bax定位于线粒体膜上，这为其调控细胞凋亡提供了条件[9]。从本实验结果来看充分说明大强度急性力竭运动在促进Bax高表达时，抑凋亡基因Bcl-2表达也有所增加，Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例是导致细胞凋亡发生增加，但是运动前补充赖氨酸能促进Bcl-2高表达，使Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例得到调整而相对减少凋亡的发生，说明赖氨酸对机体保护作用，可能是调节Bcl-2和Bax两蛋白的比例从而减少凋亡是其机制之一，值得进一步研究。金其贯等[10]的研究表明，运动是引起心肌细胞凋亡的重要因素。大鼠不运动组的心肌组织未见凋亡细胞，每天1 h运动组12.5%的心肌组织出现凋亡细胞，过度运动组66.7%的大鼠心肌组织出现细胞凋亡。对照组、1 h运动组和过度运动组Bcl-2均表达，而过度运动组Bcl-2的表达显著低于1 h运动组，几乎与对照组相等。Bcl-2的低表达和细胞凋亡的高出现，提示长期不运动和长期过度运动，对心脏的影响都是负面的。而长期过度运动，心肌组织细胞凋亡增加，可能是早期运动性心肌损伤的机制之一。
3.2补充赖氨酸对肝组织Bax和Bcl-2的影响
有研究表明在运动时，机体会发生血液重新分配现象，使运动骨骼肌的血管舒张，血流量增加，而腹腔内的脏器和皮肤的血管收缩，血流量减少，肝脏作为内脏器官之一，亦是血液重新分配对象之一，运动时供应肝脏的血液明显减少，又由于肝脏的高代谢特点，肝脏是人体最易受缺血影响的脏器之一[11]。本实验结果表明，与对照组比较，运动组和给药组肝组织细胞凋亡调控基因Bax灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，说明大强度急性力竭运动对肝有损伤作用。与运动组比较，给药组的差异也有具有显著性(P﹤0.05)。唐瑶函[12]采用运动组24只大鼠依据Bedford建立的大鼠运动模型方案进行运动：跑台坡度为10°，速度为19.3 m
关键词：大强度急性力竭运动；L-赖氨酸；细胞凋亡调控基因；免疫组织化学
中图分类号：G804.7文献标识码：A文章编号：1006-7116(2008)05-0094-05
Effects of lysine supplement on Bax and Bcl-2 of cardiac and hepatic tissue of rats
LUO Rong-bao1，ZHANG Gui-lan2，LIU Wen-feng3，LIU Hui-min3
（1.Department of Physical Education，Xiangnan College，Chenzhou 423000，China；2.Department of
Physical Education，Changsha Institute of Vocational and Technical Aviation，Changsha 400124，China；
3.School of Physical Education，Hunan Normal University，Changsha 410012，China）
Abstract: In order to gain an insight into the effects of lysine with different concentrations on the apoptosis of cardiac and hepatic histiocytes of rats doing an exhaustive exercise, to observe the change which lysine causes to Bax and Bcl-2 (genes that regulate the apoptosis of cardiac and hepatic histiocytes), and to probe into the function of lysine in protecting the body of rats doing an exhaustive exercise, the authors divided 32 rats randomly into 4 groups (calm control group, exercise group, low concentration lysine supplied group and high concentration lysine supplied group) for 3 days of adaptation training on a running track, adopted the exercise load model established by Bedford for rats doing an exhaustive exercise, used an immunohistochemical method to test the average optical density, area and content of the positive substance of Bax and Bcl-2 when the experiment was finished, and revealed the following findings: there is a significant difference (P<0.05) in optical density of Bax between the exercise group/lysine supplied groups and the control group, and also between the lysine supplied groups and the exercise group; no significant difference was produced by the function of lysine with different concentrations, whose function is pretty much the same; there is a significant difference (P<0.05) in optical density of Bcl-2 between the exercise group and the control group, and also between the lysine supplied groups and the exercise group, and there is a significant difference in hepatic cell expression between the high concentration lysine supplied group and the low concentration lysine supplied group. From the said findings the authors drew the following conclusions: a high intensity acute exhaustive exercise can cause the damage of cardiac and hepatic tissue of rats, and induce the apoptosis of hepatic cells; L-lysine has the function of protecting cardiac and hepatic tissue of rats doing an exhaustive exercise.
Key words: high intensity acute exhaustive exercise；L-lysine；cell apoptosis regulating gene；immunohistochemistry
结果(表3)显示，与对照组比较，运动组的心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，而给药组的差异具有非常显著性(P﹤0.01)，运动组和给药组的阳性物质表达面积和Bcl-2含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)；与运动组比较，给药组心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)；高浓度给药组的Bcl-2高于低浓度给药组，但差异没有显著性。心肌组织的对照组、运动组和给药组的Bax/Bcl-2分别为0.82、0.99、0.87和0.84。
与对照组比较，运动组的肝组织细胞凋亡调控基因Bcl-2平均光密度值、阳性物质表达面积和含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)，给药组的却具有非常显著性差异(P﹤0.01)；与运动组比较，给药组的Bcl-2平均光密度值、阳性物质表达面积和含量差异具有显著性意义(P﹤0.05)；与低浓度给药组相比，高浓度给药组的Bcl-2更强，差异具有显著性意义(P﹤0.05)。肝组织的对照组、运动组和给药组的Bax/ Bcl-2分别为0.93、1.03、0.88和0.76。
3讨论
3.1补充赖氨酸对心组织细胞Bax和Bcl-2的影响
大量的临床证明，赖氨酸可提高血中SOD和CAT活性，降低血中氧自由基含量[5]，使大脑细胞和肌肉组织维持正常的生理功能，同时为组织损伤的修复提供了必需的氨基酸和能量来源，这对提高运动能力十分有益。宋东林等[6]报道赖氨酸治疗癫痫临床效果显著，患者血中SOD和CAT活性显著升高。由于赖氨酸能清除自由基，因此可延缓运动疲劳的发生和加快运动疲劳的恢复，这对提高运动能力具有重要意义[7-8]。
本实验结果表明，与对照组比较，运动组和给药组心组织细胞凋亡调控基因Bax灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，说明大强度急性力竭运动对心脏有损伤作用，Bax的高表达，可能就是对大鼠机体的应激太大导致促凋亡基因表达而诱导心肌细胞凋亡来保护机体，但是凋亡过多对机体是有害的，这基本已经被大家公认。给药组与运动组相比较，差异也有具有显著性(P﹤0.05)；高浓度给药组的Bax平均光密度值比低浓度组低，但没有差异显著性，说明运动前补充赖氨酸对机体具有保护作用，补充不同浓度赖氨酸作用相当，具体机制有待进一步研究。
关于Bcl-2，本实验结果显示，与对照组相比较，运动组的心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，与运动组比较，给药组心组织细胞凋亡调控基因Bcl-2灰度值差异也具有显著性意义(P﹤0.05)。Bcl-2和Bax是与细胞凋亡有密切关系的基因，Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例关系影响细胞凋亡的状态。Bcl-2水平高于Bax时，Bcl-2和Bcl-2形成同源二聚体，细胞凋亡受抑制，凋亡过程减慢，凋亡细胞减少；Bax表达高于Bcl-2时，则形成Bax和Bax同源二聚体，细胞凋亡增强，Bcl-2和Bax水平相当时，形成Bcl-2-Bax二聚体，细胞凋亡终止。并且，Bcl-2和Bax定位于线粒体膜上，这为其调控细胞凋亡提供了条件[9]。从本实验结果来看充分说明大强度急性力竭运动在促进Bax高表达时，抑凋亡基因Bcl-2表达也有所增加，Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例是导致细胞凋亡发生增加，但是运动前补充赖氨酸能促进Bcl-2高表达，使Bcl-2和Bax两蛋白之间的比例得到调整而相对减少凋亡的发生，说明赖氨酸对机体保护作用，可能是调节Bcl-2和Bax两蛋白的比例从而减少凋亡是其机制之一，值得进一步研究。金其贯等[10]的研究表明，运动是引起心肌细胞凋亡的重要因素。大鼠不运动组的心肌组织未见凋亡细胞，每天1 h运动组12.5%的心肌组织出现凋亡细胞，过度运动组66.7%的大鼠心肌组织出现细胞凋亡。对照组、1 h运动组和过度运动组Bcl-2均表达，而过度运动组Bcl-2的表达显著低于1 h运动组，几乎与对照组相等。Bcl-2的低表达和细胞凋亡的高出现，提示长期不运动和长期过度运动，对心脏的影响都是负面的。而长期过度运动，心肌组织细胞凋亡增加，可能是早期运动性心肌损伤的机制之一。
3.2补充赖氨酸对肝组织Bax和Bcl-2的影响
有研究表明在运动时，机体会发生血液重新分配现象，使运动骨骼肌的血管舒张，血流量增加，而腹腔内的脏器和皮肤的血管收缩，血流量减少，肝脏作为内脏器官之一，亦是血液重新分配对象之一，运动时供应肝脏的血液明显减少，又由于肝脏的高代谢特点，肝脏是人体最易受缺血影响的脏器之一[11]。本实验结果表明，与对照组比较，运动组和给药组肝组织细胞凋亡调控基因Bax灰度值差异具有显著性意义(P﹤0.05)，说明大强度急性力竭运动对肝有损伤作用。与运动组比较，给药组的差异也有具有显著性(P﹤0.05)。唐瑶函[12]采用运动组24只大鼠依据Bedford建立的大鼠运动模型方案进行运动：跑台坡度为10°，速度为19.3 m