长时间运动对正常大鼠体温和LPS发热反应的影响与IL-6的关系
【摘要】 探讨长时间的运动训练对正常大鼠体温和细菌酯多糖（LPS）引起发热反应的影响与白细胞介素-6（IL-6）的关系。方法 用无线遥测技术测量大鼠的体温和活动。使用转轮训练8周后，观察长时间运动训练对正常大鼠体温和LPS(50μg/kg)引起发热反应的影响。采用双抗夹心ELISA法测定血浆中的IL-6。结果 ①大鼠进行自愿转轮运动训练8周后，白天和夜间的体温均明显提高。在白天，运动组大鼠的体温平均较对照组升高0.4℃；在夜间，运动组较对照组升高0.5℃。②长时间运动训练可明显提高动物对LPS的发热反应，即在白天给LPS均能提高运动训练组和对照组动物的体温，但运动训练组的发热反应明显高于对照组。③在白天，运动和对照组的活动几乎是相同的；但在夜间，运动组的活动略高于对照组。④长时间运动训练能明显提高血浆中IL-6水平,尤其是给LPS后提高更明显。结论 实验证明，长时间运动训练可明显提高大鼠的正常体温和对LPS的发热反应，其作用与血浆中IL-6提高有密切关系。
【关键词】 体温 运动训练 白细胞介素-6 发热
Abstract：Objective To determine the effect of long-term exercise training on normal body temperature and lipopolysaccharide(LPS)-induced febrile responses in the rat and the relationship with interleukin-6(IL-6).Methods Core temperature(Tc)and motor activity were monitored by radiotelemetry.Effects of long-term exercise training on normal body temperature and LPS-induced febrile responses were observed in rats after 8 weeks of access to running wheels. Plasma IL-6 was measured by a double mAb sandwich ELISA.Results ① After animals voluntarily trained on running wheels for 8 weeks,there were significant elevations in daytime and nighttime core temperature of the exercise rats.On the average,core temperature of the exercise group was 0.4℃ higher than that of the control group during the daytime.During the nighttime,the core temperature of the exercise group was 0.5℃ higher than that of the control group.② Exercise training led to a marked increase in the pyrogenic effects of LPS.That is,both control and exercise animals underwent an elevation in daytime core temperature following LPS,but the febrile response was greater in the exercise group.③ During the daytime,motor activity was almost identical in both exercise and control animals.At nighttime,motor activity of the exercise animals was slightly higher than in the control animals.④ Plasma IL-6 of exercise groups increased significantly after long-term exercise training, especially of the LPS-treated animals.Conclusion The data indicated that long-term exercise training led to a marked increase in normal body temperature and the pyrogenic effect of LPS.Its effect is closely relative with elevation in the Plasma IL-6.
Key words:body temperature;exercise training；interleukin-6;fever
一般认为发热是由于外源性致热原进入体内作用于致热原细胞，而产生的内生致热原以不同的途径将发热信号传入体温调节中枢，导致体温调定点上移，使体温上升到较高的调定点水平［1,2］。内生致热原是体内引起调节性体温升高的基本信息分子，其中来自T淋巴细胞、B淋巴细胞和单核细胞的白细胞介素-6(IL-6)在发热机制中起着非常重要的作用［1,2］。近年来发现，骨骼肌细胞也分泌IL-6［3］，在运动免疫中有重要的作用［4～6］。
啮齿类动物夜间的体温明显高于白天，夜间体温升高的原因之一与夜间活动增加，提高产热有关［7,8］。众所周知，运动可以提高体温，但长时间的运动训练对正常体温和发热反应的影响尚不清楚。因此，本实验使用无线遥测技术同步连续记录动物的体温和活动，观察大鼠长时间自愿转轮运动对正常体温和细菌酯多糖（LPS）致热效应的影响与体内IL-6变化的关系，旨在探讨长时间运动训练是否影响正常昼夜体温和LPS引起发热效应的变化。
1 材料与方法
1.1 动物和试剂
实验用成年雌性SD大鼠（四川省医学院实验动物研究所提供），体重220～270 g，在22℃～25℃的环境中饲养，明暗时间各为12 h，动物允许自由进食进水。LPS为Sigma公司产品，用无菌生理盐水溶解成50μg/ml.黄涛，等.长时间运动对正常大鼠体温和LPS发热反应的影响与IL-6的关系
成都医学院学报2008年3月，3(1)
1.2 动物手术
用4％戊巴比妥钠溶液腹腔注射麻醉动物（40mg/kg），按照常规手术方法切开腹部皮肤和肌肉，将无线温度探头（DSI公司TA10TA-F40型）放入腹腔，缝合腹部肌肉和皮肤，并肌肉注射青霉素以防感染。然后将动物分别单个置于塑料大鼠笼中饲养10 d后，进行实验。
1.3 体温和活动的记录方法
用无线温度遥测仪（美国DSI公司产品）连续测量大鼠的体温和活动。具体方法是将腹腔内置有无线遥测温度探头的大鼠放入清洁的鼠笼中，然后置于遥测仪的接收板上，让动物处于自由活动、进食和进水状态。动物体内无线遥测温度探头测量到的体温和运动信号由接收板接收后，输入机储存和数据处理。
1.4 实验分组和步骤
实验包括长时间运动训练和未进行运动训练（对照组）两部分，每部分实验分为LPS发热组和对照组，每组7只大鼠。LPS发热组：腹腔注射LPS 50 μg/kg（50 μg/ml 无菌生理盐水）；对照组:腹腔注射无菌生理盐水1ml/kg.
转轮运动训练组和对照组大鼠分别单只饲养于转轮鼠笼(实验开始前将转轮锁定)和无转轮鼠笼中。实验时将运动训练组的转轮解除锁定,动物可自愿进行转轮运动，持续运动训练8周。动物在运动训练过程中，自由进食进水，每周称体重一次。对照组大鼠在同样环境条件下饲养8周。
大鼠在转轮鼠笼中自愿进行转轮运动训练8周后，实验先分别连续记录运动训练组和对照组的体温和活动48 h，然后于实验当天上午10时，给LPS发热组腹腔注射LPS，对照组腹腔注射同容量的无菌生理盐水后，再连续记录48 h 体温和活动的变化。在实验过程中运动训练组动物，仍然继续在转轮鼠笼中进行转轮运动活动。
1.5 IL-6的测定
实验结束后,用含有肝素的注射器经心脏穿刺法抽取血液，血标本在5℃条件下离心15 min(4 000×g)，然后将血浆放入－20℃的冰箱中保存以备测定IL-6。IL-6测定采用双抗夹心ELISA法,试剂盒由晶美生物工程有限公司提供。
1.6 统计分析
实验数据用均数±标准差(±s)表示，采用配对t检验或团体比较t检验进行统计分析。
2 结果
2.1 长时间运动训练对大鼠体温和活动的影响
正常大鼠的体温和活动呈现出典型的昼夜周期性的波动，均为白天（明光）低，而夜间（暗光）高，体温24 h 的波动范围在1℃左右。所有大鼠的活动主要是夜间多，白天活动很少（图1）。
大鼠在转轮鼠笼中进行自愿转轮运动训练8周后，与相同实验环境条件下对照组的大鼠比较，白天和夜间的体温均明显提高（图2）。在白天（明光），运动训练组大鼠的体温较对照组平均提高0.4℃；在夜间（暗光）则较对照组平均提高0.5℃（图2）。
2.2 长时间运动训练对细菌酯多糖发热效应和运动的影响 给动物注射生理盐水或LPS后,首先均出现快速的体温升高和活动增加反应(图3和图4)。注射LPS后可明显提高转轮运动训练组和对照组大鼠白天（明光）的体温，但是运动训练组的发热反应明显高于对照组大鼠的体温。对照组大鼠注射LPS 4 h 后, 平均体温只升高了0.7℃；而运动训练组大鼠注射LPS 4 h 后，平均体温升高达1.1℃，明显高于对照组动物（P＜0.05）。LPS引起大鼠发热反应持续到下午6时，动物进入暗光期的体温上升相；而给大鼠注射生理盐水出现快速应激性体温升高反应约持续2 h后体温就恢复到白天的基线水平（图3）。 从图4可见，除了注射药物时引起快速应激性体温升高过程中出现的活动增加外，对照组和转轮运动训练组大鼠的活动几乎未出现明显变化。在白天，两组大鼠基本上处于不活动状态。在夜间，转轮运动训练组大鼠的活动略高于对照组大鼠的活动,但两组比较无明显差异。
2.3 长时间运动训练和注射LPS后血浆IL-6浓度的变化图4 给大鼠腹腔注射生理盐水或LPS活动变化的时间曲线 表1显示运动训练8周后的大鼠血浆IL-6浓度显著高于对照（生理盐水）组,其水平与LPS组大鼠血浆中IL-6浓度相似；而给运动训练组大鼠腹腔注射LPS后，血浆中IL-6浓度明显高于运动组和LPS组动物。 表1 大鼠运动训练和LPS引起血浆中IL-6浓度变化的比较
3 讨论
IL-6是发热机制中的重要细胞因子［1,2］。但近年来，IL-6在运动免疫中的作用受到人们的重视。许多报道，IL-6是运动中产生量最多的一种细胞因子［4-6］。运动不仅可导致骨骼肌细胞产生IL-6增多，而且血浆中IL-6的浓度与运动强度、运动持续时间和肌肉募集的体积有关［4，6］。众所周知，运动可以提高体温。所以，我们考虑观察长期运动对正常体温昼夜周期性的变化和LPS发热反应的影响，特别是研究长时间的运动训练对白天大鼠基本不活动的情况下正常体温和LPS致热效应的影响具有重要的意义。
本实验用无线遥测技术同步连续观察发现,大鼠进行自愿转轮运动训练8周后，其24 h 的体温较对照组大鼠明显提高。有趣的是在白天，大鼠基本处于不活动的状态下，体温仍然高于对照组，这种体温升高现象显然与动物活动没有直接关系，但血浆中IL-6的浓度明显高于对照组。实验结果提示，长时间的运动训练引起血浆中IL-6的浓度升高可能是导致正常体温升高的原因之一。
大量的实验证明，腹腔注射LPS（50μg/kg）能引起啮齿类动物出现明显发热反应，但在IL-6基因敲除(knockout)小鼠，同样剂量的LPS不能诱导发热反应［9］。给大鼠静脉注射LPS（2.5～10μg/kg），体温的上升期和发热持续期血浆中IL-6 的水平与发热幅度呈正相关，而给大鼠静脉注射抗IL-6血清可明显减弱LPS引起的发热反应［9］。我们给自愿转轮运动训练8周的大鼠腹腔注射LPS后,不仅发热幅度明显高于对照组,而且血浆中IL-6的浓度也明显高于对照组,但大鼠的活动则与对照组动物的活动相似。实验证明，长时间自愿运动训练能提高大鼠对LPS致热效应的敏感性，其机制与运动训练引起血浆中IL-6升高有关；同时证明与动物的活动无关，因为在发热期动物的活动与对照组比较无明显变化。
在实验中给运动组和对照组动物腹腔注射药物后，首先均出现快速的体温升高和活动增加现象，这种现象是由于注射药物的刺激和移动动物而引起的应激性体温升高和活动增加反应［10］。
从上述实验结果可以看出,长时间的运动训练能提高正常大鼠白天和夜间的体温,其机制与长时间运动引起血浆中IL-6升高有关,而长时间运动本身不直接引起体温升高,至少白天体温升高与动物活动无直接关系,因为白天大鼠处于睡眠状态而很少活动，体温却出现升高反应。值得注意的是本实验发现，长时间的自愿运动训练能明显提高大鼠对LPS致热效应的敏感性。这种现象是长时间运动训练导致动物的体温调定点升高而引起的一种适应性反应，还是体温调节功能的异常表现，值得进一步研究。
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