高原缺氧环境显著影响劳动能力。脑是对缺氧最敏感的器官。当氧供/需矛盾加剧时,细胞能量代谢产物- - 腺苷增多。腺苷通过腺苷受体发挥多种生物学作用。在脑组织中,纹状体不仅是重要的运动神经中枢,而且腺苷受体含量丰富。因此,本项目以腺苷及其受体为中心,以纹状体为观察对象,研究急进高原和久居高原动物运动时腺苷对纹状体神经元能量代谢和神经递质的影响以及可能的受体作用途径,目的探讨腺苷及其受体在高原运动性中枢疲劳中的作用和意义,为下一步有针对性的寻求更有效的提高高原劳动能力的措施奠定理论基础。
high altitude;hypoxia;exercise;adenosine;central nervous system
高原缺氧环境显著影响劳动能力,而脑对缺氧最为敏感。因此,中枢疲劳因素在高原运动能力降低中可能起着更为重要的作用。高原环境影响人体的最根本原因是缺氧引起的细胞能量代谢障碍。腺苷是细胞的能量代谢产物,具有多种生物学作用。纹状体不仅是重要的运动神经中枢,而且腺苷受体含量丰富。因此,在高原运动性中枢疲劳的发生中,腺苷可能是关键的神经调质。为证明这一设想,我们首先在模拟海拔5000m的低压舱内用煮沸游泳用水的方法建立了大鼠运动模型(负重2.5%游泳力竭时间平原91±16 min,高原37±9 min)。应用该模型,首先对高原力竭运动大鼠外周疲劳状况进行了评估,结果发现高原力竭运动大鼠,肌糖原含量显著高于平原力竭大鼠;反映细胞能量代谢状态的AMPK磷酸化水平显著低于平原力竭大鼠;力竭时的血乳酸含量显著低于平原力竭大鼠;心肌糖原含量显著高于平原力竭大鼠,而心肌AMPK磷酸化水平显著低于平原力竭大鼠。这些结果说明,高原环境引起大鼠运动能力降低的主要因素可能不在外周。对力竭大鼠脊髓神经元的各项指标检测,未见到脊髓明显的损伤性或能量代谢状态发生改变(c-fos、p-AMPK、p-ERK等),说明高原环境降低运动能力的主要因素可能也不在脊髓神经。高原环境可显著降低大鼠的自发活动;显著升高纹状体和运动皮层组织腺苷含量。无论是在静息状态下还是在运动力竭时,纹状体和运动皮层神经元不仅不出现能量代谢危机(p-AMPK/AMPK不变),而且反映细胞应激和神经元兴奋性的c-fos、p-ERK等指标显著低于平原静息和平原力竭运动大鼠。这些结果说明进入高原后,大鼠中枢神经系统会发生主动抑制。测定各组大鼠不同脑区DA和5-HT含量,发现平原大鼠运动后脑内DA和5-HT显著升高,但高原大鼠却不发生这种改变。进一步计算纹状体内DA和5-HT的更新率(分别用DOPAC/DA和5-HIAA/5-HT表示)发现,虽然单纯缺氧并不改变纹状体内DA和5-HT的更新率,但缺氧运动大鼠DA更新率显著低于平原运动大鼠,而5-HT更新率显著高于平原运动大鼠。提示缺氧运动过程中腺苷含量升高,导致DA系统功能减弱及5-HT系统功能增强可能是造成进入高原后劳动能力降低的重要机制。