外源生长激素对运动大鼠循环ghrelin和IGF-I水平的影响

摘要：观察了短期注射重组人生长激素(rhGH)对大鼠GH/IGF-I轴上相关物质的影响。方法：将32只SD雄性大鼠分为4组：对照组、运动组、GH组和GH+运动组，运动方式为游泳训练。在实验的最后一周给GH组和GH+运动组大鼠注射rhGH，持续7d，1次／d，注射剂量为100μg／只。检测大鼠血液GH、ghrelin和IGF-I浓度。结果：与对照组相比，短期注射rhGH后，大鼠血浆ghrlin浓度明显下降(P＜0.01)，血清IGF-I浓度显著上升(P＜0.01)，血液IGF-I／ghrelin比值明显增大。结论：1)短期注射rhGH使血浆ghrelin浓度降低，提示外源GH对ghrelin有负反馈调节作用；2)验证了前人的发现，使用外源GH可明显提升大鼠血清IGF-I水平。

关键词：生长激素；ghrelin；胰岛素样生长因子1(IGF-I)；运动

中图分类号：G804.7 文献标识码：A 文章编号：1007-3612(2009)0l-0065-03

生长激素(GH)是一种由脑垂体嗜酸细胞产生和分泌的蛋白激素，它在人体的生长发育中起着重要作用。生长激素除促生长作用外，还具有减少脂肪量和增加瘦体重、增加肌肉体积、增强肌肉力量和有氧能力等功能，基于此原理，一些运动员使用外源GH来提高运动成绩。有研究报道表明GH能刺激肝脏胰岛素样生长因子1(IGF-I)的分泌，而对ghrelin的分泌有负反馈作用。相关的研究还表明。血液IGF-I水平与ghrelin水平负相关，而在运动中，外源GH是否还导致GH轴的上述物质的变化现在还不清楚。据此，本研究以大鼠游泳运动为运动模型，观察使用外源性生长激素后血液IGF-I和ghrelin水平的变化及后二者比值的变化，期望通过了解外源生长激素对运动大鼠GH轴上相关物质的影响，进一步了解生长激素在运动中的所起的作用。

1　材料和方法

1.1　实验动物　雄性Sprange-Dawley大鼠，32只，7周龄，体重150-180g。分笼饲养，每个鼠笼3-4只，自由饮食，国家标准啮齿类动物常规饲料喂养。动物饲养环境温度23±2℃，湿度40％～60％，自然昼夜节律变化光照。

1.2　动物分组、运动模型及药物方案 大鼠随机分为4组：安静对照组(C组)8只；运动组(EP组)8只；药物对照组(GH组)8只；药物运动组(GH+EP组)8只。运动方案：c组正常笼内生活状态，不施加运动负荷；EP组每次游泳60min，每天一次，每周6d，训练8周，训练在玻璃水池中进行，水温(32±2)℃，水深超过两倍鼠长，每只动物约占350cm2的活动面积；GH组笼养，不运动，于最后一周注射重组人生长激素(recom-binant human GH，rhGH)；GH+EP组运动方案同EP组，于最后一周注射rhGH。

药物方案：在最后一周，GH组和GH+EP组大鼠皮下注射rhGH，1次／d，每次100μg／只(参考Matthias等的研究报告)，注射时间为早上8时，连续7 d，c组和EP注射同等剂量的生理盐水。GH+EP组和EP注射后休息10min，然后运动，末次运动后即刻取样。GH组和c组末次注射后休息70 min，然后取样。

1.3　血样的采集与处理 用2％的戊巴比妥钠腹腔注射麻醉大鼠(40mg／kg体重)。待大鼠麻醉后，迅速自腹部向上剪开胸腔，用镊子固定。用10mL针管穿刺左心室抽血，然后取2mL注入含置于含有10％EDTA-Na(2mg)和抑肽酶(140μg)试管中混匀，4℃下离心(3000r／min)15min，分离血浆，-20℃保存待测，用于分析ghrelin；余血注入10mL的玻璃离心管，室温下静置3h，常规分离血清，-20℃保存待测。用于分析IGF-I。

1.4　指标测定 血清GH浓度的测定，采用放射免疫法(RIA)测定，试剂盒购自北京北方生物技术研究所。血清IGF-I和血浆ghrelin浓度的测定，均采用双抗夹心ELISA法，大鼠IGF-IELIsA试剂盒购自上海朗卡公司，ghrelin ELISA试剂盒购自康肽生物科技(北京)有限公司。

1.5　数据分析　各组用数据结果用平均值±标准差(M±SD)表示，用统计软件SPSS11.0进行分析处理，采用方差分析和多重比较的统计学方法，P＜0.05代表显著性差异。P＜0.01代表极显著性差异。

2　结果

2.1

血清GH浓度　末次运动后即刻，EP组血清GH浓度与对照组相比显著升高(P＜0.05)；GH组和GH+EH血清GH浓度与对照组相比增高近100倍(P＜0.01)(表1)。

2.2　血浆ghrelin浓度　EP组与c组相比，ghrelin浓度明显上升(P＜0.05)；GH组与c组相比，ghrelin浓度下降了44.73％(P＜0.01)；GH+EP组与c组相比，ghrelin浓度下降了42.40％(P＜0.01)；GH+EP组与EP组相比，下降了46.99％(P＜0.01)(表1)。

2.3　血清IGF-I浓度　EP组与c组相比，没有显著性差异；GH组与c组相比，血清IGF-I浓度上升了50.70％(P＜0.01)；GH+EP组与c组相比，IGF-I浓度上升了56.35％(P＜0.01)；GH+EP与EP组相比，IGF-I浓度上升了53.20％(P＜0.01)(表1)。

2.4 IGF-I／ghrelin　IGF-I与ghrelin的比值，c组=1262；GH组=3444，明显高于c组，接近c组的3倍；EP组=1186；CH+EP=3433，明显高于EP组，约为EP组的3倍。

3　讨论

3.1　大鼠血浆GH浓度的变化　在本研究中，GH组和GH+EP组在注射rhGH后70min，血清GH浓度比对照组高出100倍左右。药代动力学表明，rhGH的吸收通常较慢。血清GH浓度通常在注射35h后达到峰值，清除半衰期一般为23h，通常在24h之后血清GH浓度恢复到基础水平。因此，实验中观察到的大鼠血清GH浓度的急骤升高乃外源rhGH所致。此外，实验中也发现，EP组大鼠在运动后即刻，血清GH浓度较安静组有显著性差异，关于运动导致的血清GH浓度的变化将另文讨论。

3.2　外源GH对大鼠血浆ghrelin浓度的影响　过去人们一直认为，GH的分泌主要是由下丘脑分泌的两种激素调节，即促进GH分泌的促生长激素释放激素(GHRH)和抑制GH分泌的生长抑素(SS)。1999年，日本学者发现一种能刺激GH分泌的内源性物质――ghrelin，它具有比GHRH更强烈的刺激GH分泌的功能。自从ghrelin被发现后，其与GH的关系、

与能量代谢的关系等已见相当数量的文献报道，但在运动领域尚未见报道。

本研究观察到，给运动大鼠连续注射rhGH 7d，在运动后即刻，与安静组相比，血浆gtarelin浓度下降了42.40％(P＜0.01)，与运动组(EP组)相比。下降更为明显，达到46.99％(P＜0.01)。这种变化与注射同样剂量但不运动的药物对照组(GH组)的变化相比没有明显的不同(GH组也下降了44.73％)。提示rhGH对循环ghrelin水平有负反馈调节作用，并且这种抑制作用在普通大鼠和运动大鼠间没有明显不同。

近几年的研究发现，动物和人体内可能存在一个胃-ghrelin-垂体-GH轴，循环GH水平的提升或减少可能对ghrelin的稳态产生负的或正的反馈作用。2002年，Matthias等报道，给大鼠注射外源性GH，正常大鼠的循环ghrelin水平减少，而切除垂体后增加3倍，猜测存在一个涉及到胃和垂体的调节ghrelin分泌的反馈环。2003年，Xiang等发现，给大鼠施加外源性GH后，大鼠胃中ghrelin的mRNA下降。只有对照组的1／3，胃中ghrelin的贮量没有变化，但血浆ghrelin浓度下降了40％，提示循环GH浓度的升高对ghrelin有负反馈作用，体内可能存在胃-ghrelin-垂体-GH轴。

GH对于ghrelin的负反馈作用亦见于临床报道。Dall等2002年报道，检测8名GHD病人接受(或没接受)GH治疗时期运动时的血浆ghrlin水平，在接受GH治疗期间，ghrelin水平显著低于没接受治疗时，提示GH可能抑制全身性的ghrelin的释放。对肢端肥大症病人的观察也证实ghrelin水平受GH抑制。Capiello等报道，17名肢端肥大症病人的血清ghrelin水平(201±20 pmol／L)低于普通被试(329±32 pmol／L)，与肥胖被试的相似(165±14 pmol／L)。Britt等观察到，对GHD病人实施9个月的GH治疗后，血清IGF-I水平升高，同时ghrelin水平平均下降了29％，Leptin下降了24％。ghrdin和Leptin的减少反映了GH对脂肪代谢和葡萄糖生成的代谢影响。推测可能是ghrelin的受抑制促使接受GH治疗的GHD病人体脂的丢失。研究者推测，Ghrelin和IGF-I变化的相关性提示GH／IGF―I对ghrelin的分泌有负反馈调节作用。

目前还不清楚循环GH对ginelin的平衡和分泌的反馈调节机制。在胃中发现有GHR，但是否GHR存在于分泌ghrelin的细胞上还未见报道。此外，SS可能调节GH对胃ghrelin细胞的影响。SS对许多胃肠激素有抑制作用，胃中SS的急骤变化可能影响胃的稳态和分泌。

3.3　外源GH对运动大鼠血清IGF-I浓度的影响　在本实验中，也观察到注射了生理盐水的运动组(EP)与安静对照组相比，血清IGF-I没有不同，这与前人的研究结果相同。但是，许多实验已证明，如果施加外源GH，血清IGF-I浓度会发生明显的改变。本实验在给普通大鼠短期(7d)注射rhGH后，血清IGF-I浓度上升了50.70％(P＜0.01)。同样，给运动大鼠注射相同剂量rhGH后，也见血清浓度上升了56.35％(P＜0.01)。这说明短期注射外源性GH能极大程度地提升循环IGF-I水平，并且对运动大鼠产生的作用效果与对正常大鼠的作用没有差异。

对大鼠的病理学研究显示，用rhGH治疗治疗侏儒鼠或去下丘脑大鼠，均可见血清IGF-I浓度升高。给正常运动大鼠施加外源GH的实验也见报道。Yeh等报道了外源GH对跑台运动大鼠血清的影响，SD大鼠进行17m／min，1h／day的跑台练习，并每天注射GH(0.05mg／100g)。9周训练后，运动+药物组大鼠的血清IGF-I浓度显著高于运动对照组。Andersen等报道，老龄鼠进行轻缓的跑台运动(8m／min，1h／day，并每天注射高剂量rhGH(2.7mg／kg)，共持续73d。结果发现血清IGF-I浓度升高了2倍，同时运动+rhGH组的肌肉体积和最大张力也比单独注射rhGH／的不运动大鼠高。Banu等报道，大鼠进行随意的跑轮运动，并每天分两次注射rhGH共2.5mg／kg体重，每周5d，共进行4个半月。结果发现，使用外源GH使血清IGF-I非常显著地增加(p＜0.0001)，但运动使这种增加略减少。本研究的实验采用的是长时间的游泳运动，强度为低强度，与上述几个实验相似，但注射药物的时间仅为一周，远低于上述实验，另外，注射的药物剂量仅为低剂量(100μg,／只)，远低于上述后两个实验。但是。本研究也观察到了相似的血清IGF-I明显增高的结果，这提示，血清IGF-I浓度的变化对外源GH的刺激较为敏感。在本研究的实验中没有观察到Banu等实验结果显示的运动使出GH导致的血清IGF-I浓度的增加幅度减小的情况，GH组和GH+EP组血清IGF-I浓度的增加没有显著性差异。

本实验重点观察了使用rhGH后循环ghrelin和IGF-I的变化，结果充分显示，rhGH可导致循环ghrelin水平降低，而IGF-I水平上升。表明Ghrelin与IGF-I之间可能存在负相关。为使研究数据更加直观，将ghrelin和IGF-I的变化相比较，可以更加明显地看出rhGH对GH／IGF-I轴的影响。分析结果显示，IGF-I／ghrelin：GH组=3444，GH+EP组=3433，明显高于C组的1262和EP组的1186，大约高出2倍。这说明，使用外源GH后，IGF-I／ghrelin的值将明显增大。而如果单独分析IGF-I或ghrelin的变化，其变化幅度远远低于该比值的变化。循环ghrelin与IGF-I负相关已见报道。Bellone等(2002年)研究了65名健康儿童的循环ghrelin水平。发现所有被测儿童的ghrelin水平与体重超重(r=0.24)、胰岛素(r＝0.28)及IGF-I(r=0.4)水平负相关(P＜0.05)。Kraemer等(2004年)报道，递增负荷的大强度间歇运动(跑台)，循环GH浓度升高5倍，IGF-I略有增加，而ghrelin与IGFBP-3没有变化。统计分析表明，ghrelin与IGF-I(r=0.25，P＜0.05)及ghrelin与ICTBP-3(r=0.52，P＜0.01)负相关，而ghrelin与GH之间没有相关性。Btitt等的研究也表明,对GHD病人实施9个月的GH治疗后，血清IGF-I水平升高，同时ghrelin水平平均下降了29％。研究者推测，Ghrelin和IGF-I变化的负相关性。关于Ghrelin和IGF-I变化的负相关性的机制现在还不清楚，但已有研究表明，ghrelin的基因表达受循环IGF-I水平的影响。

由于GH轴是一个极其复杂的系统。轴上的许多物质相互能产生影响，GH对其上游作用物质，尤其是对新近发现的ghrelin物质的反馈作用，以及GH对GH受体、IGF-I、GHBP等的影响均有待进一步的研究。