谷 婧 李世昌

(1.山西大同大學 體育學院，山西 大同 037009；2.華東師范大學 體育與健康學院，上海 200241)

模擬高住低訓對小鼠肺組織血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(BFGF)的影響

谷 婧1李世昌2

(1.山西大同大學 體育學院，山西 大同 037009；2.華東師范大學 體育與健康學院，上海 200241)

探討模擬高住低訓對小鼠肺VEGF、bFGF的影響。結(jié)論：小鼠肺組織的VEGFmRNA、bFGFmRNA表達水平都呈上升的表現(xiàn)。bFGFmRNA 的增加可能促使VEGFmRNA表達的升高，肺組織毛細血管增生，改善肺組織的低氧狀態(tài)，提高呼吸系統(tǒng)功能。

低氧；運動；肺組織；VEGF；bFGF

1 前言

血管內(nèi)皮生長因子(vasuclar endothelial cell growth factor,VEGF)又稱血管通透因子(vascular permeability factor,VPF)或血管調(diào)理素(Vasculoitropin),研究證明VEGF是唯一對血管形成具有特異性的重要生長因子,VEGF 的生物學效應是通過與其靶器官上特異性受體結(jié)合，而引發(fā)一系列細胞內(nèi)信號傳遞，最終導致細胞分裂、移動來促進血管生成的。bFGF促進血管形成的作用已被證實,在體外培養(yǎng)的內(nèi)皮細胞中給予bFGF,可以發(fā)現(xiàn)VEGF的表達增加,如果阻斷了VEGF 的表達,bFGF 就不能誘導內(nèi)皮細胞形成血管,這說明了bFGF 誘導內(nèi)皮細胞形成血管是通過VEGF 來實現(xiàn)的。本研究模擬“高住低訓”法探討低氧和運動對小鼠肺組織VEGFmRNA、bFGFmRNA表達的影響，對“高住低訓”對呼吸系統(tǒng)功能改善的研究提供實驗基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1實驗動物與分組

成年昆明雄性小鼠16只，隨機分成4組，每組4只：常氧對照組(NC)，低氧對照組(HC)，常氧訓練組(NT)，低氧訓練組(HT)。動物飼養(yǎng)環(huán)境溫度23℃±2℃,濕度40%-60%,自然晝夜節(jié)律變化光照。

2.2動物模型

模擬低氧設(shè)備的制備:采用可以密閉的帶蓋玻璃容器(自己設(shè)計定做),實驗時用凡士林密封蓋子,內(nèi)置用來檢測容器內(nèi)O2濃度的低氧報警儀,容器內(nèi)底部放置鈉石灰,吸收小鼠呼吸排出的CO2和水。NC組適應性游泳訓練一周后，常規(guī)飼養(yǎng)，不運動；HC組每天在自制的低氧艙內(nèi)居住8h，其余時間常規(guī)飼養(yǎng)，不運動；NT組每天不負重游泳1h，每周六次，共4周，常規(guī)飼養(yǎng)；HT組每天在低氧艙內(nèi)居住8h(同HC組)，低氧適應之后不負重游泳1h，每周六次，共4周。

2.3取材

4周訓練結(jié)束后,4組小鼠均在一次性力竭訓練后立即麻醉斷頭處死取樣，剖開腹腔取出肺臟。迅速放入生理鹽水清洗，用濾紙吸干后用滅菌的錫箔紙包住，放入液氮保存，用于RT-PCR檢測。

2.4主要試劑和儀器

Trizol試劑盒,Taq聚合酶,dNTP混合液,RNA酶抑制劑,DTT,M-MLV,TBE,Loading buffer 。臺式高速離心機TGL-16B,紫外分光光度計Unico UV-2000,DY-501B 型電泳儀,H6-1微型電泳槽,凝膠成像系統(tǒng)GIS-2008,基因擴增TC-96PTPH(a)。

2.5擴增引物

上海賽百勝公司合成引物。GDAPH上游引物:5′-CAATCTTATACGGGTCACGC-3′，下游引物:5′-AGACTGCAGAGT-CCCAGACC-3′ ，擴增片段長度480bp；VEGFmRNA上游引無5′-TAGGGTTTTTTTCAGTATTC-3′，下游引物5′-TTTTCTTGTTTTGTTTTTAC-3′,擴增片段長度400 bp；bFGFmRNA 產(chǎn)物上游引物：5′-AGCATCACTTCGCTTCCCGC-3′，下游引物：5′-GGTTCGCACACACTCCCTTG-3′,擴增片段長度270bp。

2.6數(shù)據(jù)獲得與統(tǒng)計處理

3 結(jié)果

3.1模擬高住低訓對小鼠肺組織VEGFmRNA表達的影響

從表1可見，在常氧14.5%氧含量的低氧條件下，低氧和游泳訓練對小鼠肺組織VEGFmRNA 表達的影響也不同。與NC組相比較，NT組、HC組小鼠肺組織VEGFmRNA 表達顯著上調(diào)(P<0.05)，HT組則極顯著上調(diào)(P<0.01)；而與常氧訓練組相比，HT組小鼠肺組織VEGFmRNA 表達顯著增加(P<0.05)。

3.2模擬高住低訓對小鼠肺組織b-FGFmRNA表達的影響

從表2可見，經(jīng)過四周的模擬高住低訓實驗，各組小鼠肺組織b-FGFmRNA表達量有所不同。與NC組相比，HC、HT組小鼠肺組織b-FGFmRNA表達顯著增加(P<0.05),而NT組雖有上升趨勢但沒有顯著差異。

注：*P<0.05,**P<0.01,與NC組相比；#P<0.05,與NT組相比

表2 模擬高住低訓對小鼠肺組織b-FGFmRNA的影響

注：*P<0.05，與NC組相比

4 討論

VEGF是一種特異的、強烈的血管內(nèi)皮細胞促分裂因子和血管生成因子,通過與血管內(nèi)皮細胞表面的特異性受體結(jié)合而明顯促進成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞生長,合成和分泌膠原等細胞外基質(zhì),并能強烈促進新血管形成。缺血缺氧是其表達的強烈誘導因素,缺氧可上調(diào)血管內(nèi)皮細胞VEGFmRNA的表達和蛋白分泌,這種上調(diào)作用對于提高機體適應低氧環(huán)境或(和)大強度運動具重要意義。低氧可促進體外培養(yǎng)的骨髓間充質(zhì)干細胞VEGFmRNA表達增加[1]。

Gavin等報道急性大強度抗阻訓練后2h和4h,血管原生長因子VEGF基因、蛋白水平和血漿含量均有明顯上調(diào)[2]。Breen等報道低氧和一次急性運動都可增加骨骼肌VEGFmRNA的含量,低氧結(jié)合運動可引起骨骼肌VEGFmRNA更高幅度的升高[3],但長期持續(xù)低氧暴露卻可降低骨骼肌VEGFmRNA的水平,抑制運動所致的VEGF基因表達的增加,引起該現(xiàn)象的原因可能是長期持續(xù)低氧導致的適應性反饋抑制血管增生[4]。提示VEGF參與血管生成的反饋調(diào)節(jié),即低氧組織VEGF的增加會刺激血管的生成,當?shù)脱踅M織供氧改善后內(nèi)皮細胞VEGF分泌量減少。

還有人對低氧(海拔5000m)及低氧加游泳運動 5 周的大鼠進行研究，觀察低氧和運動對骨骼肌毛細血管和 VEGF的影響。低氧加運動后，毛細血管顯著增生，VEGF 明顯增加[5]。低氧加運動使毛細血管顯著增生，VEGF 明顯增加[6]。

在本實驗中，與NC組相比較，NT組、HC組小鼠肺組織VEGFmRNA 表達顯著上調(diào)(P<0.05)，HT組則極顯著上調(diào)(P<0.01)；而與NT組相比，HT組小鼠肺組織VEGFmRNA 表達顯著增加(P<0.05)。提示，低氧以及低氧加運動都可促進肺組織VEGFmRNA 表達上調(diào)，促進肺組織毛細血管增生。

bFGF 能在血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、外膜成纖維細胞內(nèi)合成,并能促進血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞的增生及遷移[7]。陳文彬等測定肺組織勻漿bFGF的含量,發(fā)現(xiàn)缺氧3 周大鼠bFGF 含量明顯高于正常對照組(P<0.001)[8]。Mark Olfert 等研究發(fā)現(xiàn)，低氧8周后，低氧訓練組和低氧對照組的VEGF mRNA、b-FGFmRNA表達水平與安靜對照組相比有所增加，并有顯著性差異(P<0.05)[9]。Yang 等的研究表明，結(jié)合中等強度的訓練，訓練組的bFGFmRNA 表達水平要比安靜組的極其顯著的增加(P<0.001)。bFGF的增加對擴張血管起到了間接的作用[10]。研究發(fā)現(xiàn)游泳運動8周后，大鼠bFGF 與心肌纖維之間毛細血管密度增加,心肌供血改善有密切關(guān)系[11]。

在低氧狀態(tài)下,堿性成纖維細胞生長因子可促進培養(yǎng)的血管平滑肌細胞VEGF的表達[12]。VEGF基因啟動子區(qū)含有轉(zhuǎn)錄因子SP-1和AP-1的結(jié)合位點,bFGF可增加SP-1 的表達,從而促進VEGF的產(chǎn)生。還有證據(jù)[13]表明bFGF 通過自分泌方式誘導血管內(nèi)皮生長因子(VEGF) 產(chǎn)生,上調(diào)VEGF 受體在內(nèi)皮細胞中的表達,從而促進肺血管內(nèi)皮細胞增殖。

在本實驗中，與NC組相比，NT組bFGFmRNA 表達水平有上升趨勢，但沒有顯著差異；而HC和低氧訓練組的bFGFmRNA 表達水平與NC組相比，則顯著性增加(P<0.05)。這與大多數(shù)的文獻報告一致，說明不論是訓練/低氧還是二者結(jié)合都對bFGF有影響，bFGFmRNA表達水平增加。bFGF與VEGF有明顯的時間和濃度關(guān)系,bFGF不但具有保護神經(jīng)細胞的作用,而且可以直接和間接地調(diào)節(jié)VEGF的表達,增加內(nèi)皮細胞的化學趨向性,從而促進血管的增殖[14]。

低氧可以導致呼吸加深加快，肺通氣量增加，VO2max增大。本實驗的實驗結(jié)果顯示，低氧和運動使VEGF、bFGF的表達水平升高。有實驗證明，在低氧和運動的刺激下，VEGF表達水平上調(diào)，心肌毛細血管的密度增加。提示，在本實驗中VEGF、bFGF的表達水平升高，可推論肺組織毛細血管密度也有增加的趨勢。運動員之所以有較高的O2擴散容量，原因之一是肺泡-毛細血管膜的表面積大。

由于肺泡毛細血管密度的增加，通過氣血屏障的O2增多，從而也提高了血氧結(jié)合的能力，進一步增加了低氧和訓練結(jié)合條件下機體氧運輸能力和運動能力。

5 結(jié)論

經(jīng)過4周的模擬“高住低訓”(氧含量為14.5%，海拔約3000m),本實驗中小鼠肺組織的VEGFmRNA、bFGFmRNA表達水平都呈上升的表現(xiàn)。是否可以推斷，bFGFmRNA 的增加可能促使VEGFmRNA表達的升高，導致肺組織毛細血管增生，改善肺組織的低氧狀態(tài)提高呼吸系統(tǒng)功能。

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Effectsof“Living-HighandTraining-Low”ontheVascularEndothelialCellGrowthFactor(VEGF)、BasicFibroblastGrowthFactor(BFGF)intheLungofMice

Gu Jing1,Li Shichang2

(1.Institute of P.E.,Shanxi Datong University,Datong,037009,Shanxi，China; 2.College of Physical Education & Health,East China Normal University,Shanghai，200241,China)

This paper discussed the effect of simulated living in high altitude and training in low altitude in atomosphere on VEGF and b-FGF in mice’s lung.Conclusion:VEGFmRNA and bFGFmRNA expression of mice’s lung all increased.The increased of bFGFmRNA expression should promote upregulat the VEGFmRNA xpression,and with the hyperplasia of lung’s bloof vessel it should improve the function of respiratory system in the hypoxia.

hypoxia；exercise；lung；VEGF；bFGF

2010-10-18；

2010-12-20

谷婧(1979-)，女，山西大同人，碩士，講師，研究方向：體育理論與教學研究。

G804.5

A

1672-1365(2011)03-0080-02