运动性急性肾损伤与新型肾功能生物标志物

大强度运动中,非创伤性急性肾损伤(acute kindey injury,AKI)经常发生,表现为血尿、蛋白尿、血红蛋白尿等。一般认为,中低程度的运动性急性肾损伤是可逆的,可完全恢复。但动物实验与人类研究均发现,严重的运动性肾损伤会导致“功能性”急性肾损伤发展为“结构性”急性肾损伤,并增加慢性肾病的风险。运动性急性肾损伤对机体的潜在健康威胁已引起国内外相关领域学者的广泛关注。血清肌酐(serum creatinine,Scr)和尿量作为肾功能的传统经典标志物,不能特异性反映早期肾损伤,而新型肾损伤标志物可进一步明确损伤的位置及严重程度。在运动领域,利用新型生物标志物进行无创性检查,识别早期运动性急性肾损伤非常必要。本文综述了反映肾小球或肾小管损伤、细胞周期停滞和肾损伤修复的新型生物标志物,着重论述了尿中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)和肾损伤分子-1(KIM-1)与肾功能的关系,以及长时间耐力运动、急性运动和高强度间歇阻力运动3种运动形式对肾功能的影响,旨在引起重视,精准识别风险,及时进行早干预。

姜黄素调控Nrf2信号通路相关蛋白质缓解6周大强度运动致大鼠运动性肝损伤

姜黄素(curcumin)作为核因子E2相关因子2(Nrf2)激动剂,对肝损伤的保护作用已在多种疾病模型中得到验证,但姜黄素能否通过调控Nrf2信号通路相关蛋白质缓解大强度运动(high-intensity exercise)所致大鼠肝氧化应激损伤尚不清楚。本研究证明,大鼠训练期间以200 mg/kg/d的5 mL/kg姜黄素灌胃,可缓解6周大强度运动所致大鼠运动性肝损伤。肝组织形态观察及损伤指标检测发现,姜黄素可显著升高鼠肝指数(P<0.05)及肝胆碱酯酶活性(P<0.05),降低血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性(P<0.01),并改善肝组织形态病理性变化。Nrf2信号通路相关蛋白质的免疫组化检测发现,姜黄素显著上调肝内Nrf2和血红素氧合酶1蛋白质表达水平(P<0.05)。氧化应激指标检测发现,姜黄素显著升高肝超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性(P<0.05或P<0.01),降低肝内丙二醛浓度(P<0.05)。细胞凋亡水平检测及相关蛋白质的免疫组化检测发现,姜黄素显著降低肝细胞凋亡水平(P<0.05),增强抗凋亡蛋白质B淋巴细胞瘤因子-2表达(P<0.05),减弱促凋亡蛋白质Bcl-2相关X蛋白表达(P<0.05),并提高后两者比值(P<0.05)。以上结果表明,6周大强度运动期间进行姜黄素补充,能通过上调Nrf2信号通路相关蛋白质表达,改善相关抗氧化酶活性,进而有效缓解大鼠肝氧化应激状态,抑制肝细胞凋亡,保护肝组织结构和功能正常。

SFN激活Nrf2提高小鼠低氧环境下运动耐力和红白肌乳酸代谢

运动耐力与骨骼肌中乳酸的产生和消除密切相关。有文献表明,核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2)在运动引起的骨骼肌抗氧化、线粒体的生物合成和能量代谢中起着重要作用。然而,目前尚不明确Nrf2激活对低氧环境下的乳酸代谢和运动耐力的影响。本研究通过预先给与小鼠补充Nrf2激活剂萝卜硫素(sulforaphane,SFN),而后给小鼠在低氧环境下(11.2%O2)进行一次性递增负荷至力竭的运动,观察小鼠在低氧环境下的运动耐力和红白肌乳酸代谢的变化。结果表明,在低氧下一次性力竭运动显著增加小鼠血乳酸水平(P<0.05)。但补充SFN组小鼠运动后血乳酸水平仅是未补充组的76%(P<0.05),并且补充SFN小鼠在低氧下进行力竭运动的跑动距离从577.0±52.9m增加到636.3±101.4m(P<0.05),力竭运动时间也提高了1.1倍(P<0.05)。采用免疫印迹法测定骨骼肌中蛋白质的相对表达。结果显示,在红肌中,SFN-Control/SFN-Exercise组与相应PBS-Control/PBS-exercise组相比,Nrf2和磷酸化-Nrf2(p-Nrf2)蛋白质表达水平均显著增加(P<0.05)。在白肌中,补充SFN诱导小鼠骨骼肌中的p-Nrf2表达在安静和运动后分别增加38%和52%(P<0.05)。另外,补充SFN与补充PBS相比,促进了小鼠在安静及一次性力竭运动后红肌中MCT1的表达(P<0.05)以及降低了SFN-Exercise组MCT4蛋白表达水平(P<0.05)。同时,与补充PBS相比,补充SFN小鼠红肌中乳酸脱氢酶B(LDH-B)蛋白表达增加了62%(P<0.05);小鼠白肌中,在安静及一次性力竭运动后,分别增加了1.35及1.31倍(P<0.05)。以上研究结果表明,补充SFN激活Nrf2可提高小鼠骨骼肌乳酸转运及代谢能力,这可能是在该低氧环境下的运动耐力增加的原因之一。该研究将对运动员、登山者和高原工作者等在高原运动、高原习服中SFN补充的应用,提供一定的理论参考依据。

肌肉-器官交互作用:运动诱导的肌肉因子研究进展

身体活动不足是慢性非传染性疾病(non-communicable diseases,NCDs)的独立危险因素,而增加身体活动是NCDs的有效非药物干预手段,肌肉因子在其中扮演了重要角色。肌肉因子在运动中由骨骼肌细胞响应肌肉收缩分泌和释放,通过自分泌、旁分泌、内分泌作用于多个器官、组织,调节重要器官如脂肪、肝脏、大脑、肌肉、骨骼等的生理代谢过程。本文梳理了肌肉因子与各组织器官间的交互作用(crosstalk),探讨身体活动通过释放肌肉因子防治NCDs和改善健康的可能机制。

补充丙酮酸盐可预防高强度间歇运动诱导代谢性酸中毒并提高大鼠骨骼肌MCT1/MCT4的表达

运动诱导的代谢性酸中毒作为运动性疲劳的发生原因之一而备受关注。补充丙酮酸盐对运动诱导代谢性酸中毒的作用效果少有报道,且其作用机制尚未完全阐明。单羧酸转运蛋白(monocarboxylate transporter,MCTs)对机体酸碱平衡的维持有重要意义,但丙酮酸盐能否通过提高MCTs表达缓解酸中毒尚不清楚。因此,本研究通过预先给大鼠补充丙酮酸盐(616 mg/kg/d)。1周后进行急性高强度间歇运动(high intensity intermittent exercise,HIIE)。具体方案为110%VO_(2max)运动1 min结合1 min休息为1组,共13组,观察大鼠在HIIE后血液、骨骼肌酸碱平衡状态及骨骼肌MCTs表达的变化。结果表明,急性HIIE后大鼠血液pH、碳酸氢根离子(bicarbonate ion,HCO_(3)^(-))、碱剩余(base excess,BE)显著降低(P<0.05),血乳酸水平显著升高(P<0.05);并且快肌和慢肌内pH显著降低(P<0.05),肌内乳酸水平显著升高(P<0.05)。预先补充丙酮酸盐,大鼠血液pH、HCO_(3)^(-)、以及BE均显著提升(P<0.05),快肌和慢肌内pH也显著提升(P<0.05),并且快肌内乳酸水平显著降低(P<0.05)。采用免疫印迹法测定大鼠快、慢肌中MCT1、MCT4相对表达后发现,补充丙酮酸盐,能够显著增高大鼠快肌和慢肌中MCT4表达水平(P<0.05)以及慢肌中MCT1的表达(P<0.05)。以上研究结果表明,补充丙酮酸盐,能够有效预防HIIE诱导的代谢性酸中毒,其可以通过增高大鼠快肌和慢肌中MCT4及慢肌中MCT1的表达,从而改善大鼠骨骼肌和血液的酸代谢。本研究为今后丙酮酸盐缓解运动诱导的酸中毒的机制研究提供了理论基础,并为运动性疲劳的延缓提供了新的营养策略。

支链氨基酸在运动改善胰岛素抵抗中的作用研究进展

作为必需氨基酸,支链氨基酸(branched chain amino acids, BCAAs)是一种被广泛应用的运动营养补剂。然而越来越多的证据表明,BCAAs与胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)之间密切相关,BCAAs分解代谢能力受损是高水平BCAAs的主要原因。运动是有效预防和缓解IR的非药物手段,急性运动和长期运动可能通过不同的调节因子来增强BCAAs分解代谢以减轻BCAAs堆积,促进BCAAs稳态的恢复。本文将针对运动对BCAAs的作用和可能机制以及运动通过BCAAs改善IR的研究现状进行综述,旨在为IR人群制定运动营养干预策略提供新思路。

采用神经网络方法建立单摇并步跳绳的能量消耗预测模型研究

目的:采用不同建模方法建立基于心率联合不同部位加速度计计数的单摇并步跳绳能量消耗(EE)预测模型并验证各模型信度,为单摇并步跳绳能耗测试提供参考依据。方法:选取36名普通大学生(男女比为1︰1)作为研究对象,其中28名为建模组,8名为验证组。受试者佩戴ActiGraph-GT3X+加速度计(佩戴位置:腰部、两侧腕部、两侧踝部)、Polar心率表和CORTEX MetaMax 3B-R2便携式气体代谢分析仪进行不同频率(60次/min、100次/min、130次/min)3分钟单摇并步跳绳测试。收集受试者运动前后及运动期间的各部位加速度计计数、心率(HR)、能量代谢数据。以气体代谢分析仪数据为基准,采用建模组数据建立基于不同部位加速度计计数的线性回归模型和神经网络模型,并回代验证组数据,采用等效性检验和Bland-Altman散点图验证模型信度。结果:(1)在基于不同部位加速度计计数所建线性回归模型和神经网络模型中,均以基于腰部加速度计计数所建模型的预测效果最好。线性回归模型:EEmin(kcal/min)=-0.262-3.897×性别+0.103×心率差(ΔHR=运动中平均HR-安静HR)+0.440×体重指数(BMI)+0.000045×腰部加速度计三轴向量幅值(VM值);神经网络模型:输入性别、ΔHR、BMI及腰部加速度计VM值建立三层(4-6-1)BP神经网络模型。(2)各神经网络模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和偏差(Bias)均低于线性回归模型,与实测值的相关性(0.780~0.698)均高于线性回归模型(0.695~0.657)。(3)各模型Bland-Altman散点图中所有误差点均落入95%置信区间内,而等效性检验中仅有神经网络模型的90%置信区间落入等效区间内。结论:在单摇并步跳绳运动能耗监测时,加速度计最佳佩戴位置为腰部,基于心率和腰部加速度计计数所建立的神经网络模型预测效果最好,可为单摇并步跳绳能耗监测提供参考依据。

中国北方汉族男性雄激素受体基因(CAG)n多态分布及其与低氧训练效果的关联性研究

目的：探讨雄激素受体（AR）基因外显子1中（CAG）n多态在中国北方汉族男性中的分布特征及其与低氧训练后VO2max变化的关联性。方法：65名中国北方汉族健康青年男性进行为期30天HiHiLo（常压低氧）训练,晚上居住房间氧浓度为14.3－14.8%（模拟海拔2800－3000米）,每周进行3次75%常氧VO2max的低氧训练,训练环境氧浓度约15.4%（模拟海拔约2500米）。实验前后测试体重和VO2max等指标,采用GeneScan和测序方法分析AR（CAG）n多态的等位基因（基因型）。结果：（1）共观察到（CAG）12、（CAG）16-28、（CAG）30共15种重复次数的等位基因（基因型）,其中22次重复等位基因分布频率最高;（2）当分别以21和22次重复为分割点划分基因型时,短链组体重基础值均显著低于长链组;（3）当分别以21和22次重复为分割点划分基因型时,低氧训练后短链基因型携带者ΔVO2max和ΔrVO2max均显著高于长链组（P〈0.01）。结论：中国北方汉族男性AR基因（CAG）n多态与HiHiLo（常压低氧）训练效果之间存在关联,重复次数较少基因型携带者的低氧训练敏感性较好。

白藜芦醇通过调节SIRT1/NF-κB通路减轻力竭训练致大鼠肾的炎症反应

白藜芦醇是天然存在的沉默信息调节因子2相关酶1(sirtuin1,SIRT1)小分子激动剂,其肾的保护作用已在多种肾疾病动物模型中得到了验证。然而,白藜芦醇是否能够改善力竭训练导致的大鼠肾损伤,以及是否通过SIRT1/NF-κB信号通路调节运动性肾损伤大鼠肾炎症反应,尚缺乏系统研究。本研究将32只SD大鼠随机分为安静对照组(Con组),白藜芦醇组(Rsv组),力竭运动组(Ex组),力竭运动+白藜芦醇组(Ex+Rsv组)。Rsv和Ex+Rsv组每天灌胃50 mg/kg体重剂量的白藜芦醇, Ex和Ex+Rsv组进行4周力竭训练,最后1次训练后24 h取材。本研究结果显示,与Con组相比,Ex组大鼠Scr(175.66±16.08 vs.153.34±8.67,P<0.01)、BUN(6.67±0.53 vs.5.37±0.19,P<0.01)和尿NGAL(9.01±0.18 vs.7.48±0.31,P<0.01)水平均显著升高,Ex组大鼠肾组织NF-κB P65在蛋白质水平表达显著升高(0.77±0.10 vs. 0.27±0.03,P<0.01);各组大鼠肾组织SIRT1在蛋白质水平表达上,Rsv组显著高于Con组(0.90±0.14 vs. 0.43±0.15,P<0.05),Ex+Rsv组显著高于Ex组(1.0±0.28 vs. 0.38±0.12,P<0.01);与Ex组相比,Ex+Rsv组大鼠肾组织NF-κB P65(0.57±0.13 vs. 0.77±0.10,P<0.05)和Ac-NF-κB P65(0.52±0.13 vs. 0.78±0.11,P<0.05)在蛋白质水平表达显著降低。以上结果表明,4周大强度力竭运动导致大鼠出现运动性肾损伤,并激活大鼠肾NF-κB的表达。白藜芦醇可显著提高大鼠肾组织SIRT1在蛋白质水平的表达,并增加脱乙酰化作用,降低NF-κB P65蛋白质乙酰化修饰水平,进一步降低NF-κB的表达。白藜芦醇减轻力竭训练致大鼠肾的炎症反应的机制可能与SIRT1/NF-κB通路有关。