A klórozott medencékben végzett úszás edzésének egészségügyi hatásai és a megfelelő anyagcsere-stressz utak

Jiang-Hua Li

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

2 Jiangxi Tartományi Kémiai Biológia Laboratórium, Jiangxi Normál Egyetem, Nanchang, Kína,

Zhi-Hui Wang

3 Pekingi Gazdasági Menedzsment Iskola, Peking, Kína,

Xiao-Juan Zhu

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

Zhao-Hui Deng

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

Can-Xin Cai

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

Li-Qiang Qiu

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

Wei Chen

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

Ya-Jun Lin

1 A vízi sportok edzésfigyelésének és beavatkozásának fő laboratóriuma, Állami Sport Általános Igazgatóság, Testnevelési Intézet, Jiangxi Normal University, Nanchang, Kína,

A kísérletek kidolgozása és megtervezése: JHL. Végezte el a kísérleteket: ZHD CXC LQQ WC YJL. Elemezte az adatokat: XJZ. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: ZHW. Írtam a papírt: JHL ZHW.

Társított adatok

Minden releváns adat megtalálható a dokumentumban és a kiegészítő információkat tartalmazó fájlokban.

Absztrakt

Bevezetés

Anyagok és metódusok

Állatok

Az állatjóléti és kísérleti eljárásokat a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató (Kínai Tudományos és Technológiai Minisztérium, 2006) szerint hajtották végre, és a Jiangxi Normál Egyetem állatetikai bizottsága jóváhagyta. Huszonnégy Sprague-Dawley patkányt, amelyek három hetesek voltak és 207,1 ± 43,9 g tömegűek voltak, kereskedelemben a kínai Nanchang Egyetem laboratóriumi állattudományi tanszékétől szereztük be. A vizsgálati periódusok során az összes patkányt 590 × 380 × 200 mm-es műanyag ketrecekben helyeztük el a következő körülmények között: 20–24 ° C-os szobahőmérséklet, természetes fény, normál táplálék és szabad víz.

Kezelés

Klórozás DBP mérések

A klórozás DBP-jeinek két tipikus osztályát, a kloroformot és a kloraminokat minden edzés 20. percében mértük. A kloroformot gázkromatográfiával (SHIMADZU GC-2010) mértük HP-5 kromatográfiás oszloppal (30 m × 0,32 mm × 0,25 μm), az ivóvízben lévő szerves anyagok kínai standard vizsgálati módszereivel összhangban (GB/T 5750,8– 2006). A kloraminokat koloriméterrel (HKM II, Guangdong Huankai Microbial Sci. & Tech. Co. Ltd.) mértük DPD módszer alapján.

Viselkedések és látszat

A vizsgálat során a patkányok viselkedését és megjelenését figyelték meg. A testtömegeket elektronikus mérleg segítségével mértük.

Úszóképesség-teszt

A 12 hetes úszóedzés és egynapos pihenés után úszóképességi tesztet hajtottak végre. Feljegyeztük az időtartamot a patkányok vízbe kerülésétől az egyes patkányok kimerüléséig. A teszt során használt medence vize folyó víz volt, amelyet az önkormányzati vízügyi társaság szolgáltatott. Az intenzitás növelése és az idő lerövidítése érdekében a vizsgálat során minden patkány farka felső végéhez 13,7 g-os csavaranyát kötöttek. A kimerültség kritériumát úgy állítottuk be, hogy a patkányok tíz másodpercig a felszín alatt maradtak [13].

Vizeletminták

Az úszóképesség-teszt előtti napon 24 órás vizeletmintákat gyűjtöttünk metabolikus ketrecekkel (NaN3 konzerválás), majd 3000 r/perc sebességgel 4 ° C-on 10 percig centrifugáltuk. Körülbelül 4 ml felülúszó alikvot részeket 5 ml-es Eppendorf-csövekbe helyeztünk és -80 ° C-on tároltunk a magmágneses rezonancia (NMR) teszteléséhez.

Hisztopatológia

Az úszóképesség-teszt utáni napon az állatokat pentobarbiturát (120 mg/kg) túladagolásával feláldoztuk. Először durva anatómiai boncolást hajtottak végre az állatokon, és öt fő szervük, azaz a szív, a máj, a lép, a tüdő és a vesék szöveteit összegyűjtötték és 4% formaldehydum polymerisatummal rögzítették. Tizenkét órával később a rögzített szöveteket paraffinba ágyazták szekcionálás céljából, majd rendszeres hisztopatológiai elemzést végeztek hematoxilin- és eozinfestéssel és optikai mikroszkópokkal.

NMR mérések

A vizeletmintákat szobahőmérsékleten felolvasztjuk, majd 400 μl vizeletet 200 μl foszfátpufferrel (pH 7,4,0,2 M NaH2PO4/Na2HPO4), 10% D2O-val mezőzárként és 0,05% nátrium-3-trimetil-szilil- (2, 2,3,3-2H4) -1-propionát (TSP), mint kémiai eltolódási referencia. 10 percig 13000 g-nál végzett centrifugálás után a felülúszókat 5 mm-es NMR-csövekbe helyeztük, és egy egydimenziós 1 H-os impulzus-szekvenciát használtunk vízszuppresszióval (Noesypresat) egy Bruker DRX400 spektrométeren, amely 400,13 MHz-es 1 H-rezonancia frekvencián és 298 K.

Adatfeldolgozás

Az összes 1H-NMR-spektrumot manuálisan korrigáltuk a fázis- és kiindulási torzulásokra, és a Top Spin szoftver 3.0-ás verziójával (Bruker Biospin, Németország) 0 ppm-es TSP jelre utaltuk. Az integrációt 10,00–0,02 ppm tartományban végeztük, 0,02 ppm vödör szélességgel. A víz és a karbamid spektrum jeleinek megfelelő régiókat (6,20–4,20 ppm) kizártuk, és az egyes régiók integrációját a teljes spektrum összegéhez normalizáltuk a vizelet metabolit adatainak megszerzéséhez (S1 táblázat).

Statisztikai analízis

A fő komponens elemzést (PCA) a vizelet metabolit adataival végeztük a mintafelismerés érdekében, a SIMCA-P + szoftver 10.0 verziójával (Umetrics, Umea, Svédország). A PCA előtt az adatokat ortogonális jelkorrekciónak (OSC) és egységvariancskálázásnak vetették alá. További statisztikai elemzéseket az IBM SPSS Statistics szoftver 20.0 verziójával (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) végeztünk. Az állatok úszóképességi vizsgálatának időtartamát átlagérték ± standard deviációval (SD) fejeztük ki, és független t-tesztek segítségével hasonlítottuk össze. A hisztopatológiai elemzés pozitív arányait Chi-négyzet (χ2) teszttel értékeltük. A szignifikancia szintet 0,05-re állítottuk be.

Eredmények és vita

A tipikus klórozású DBP koncentrációi

A klórozás két tipikus osztályának (kloroform és kloramin) koncentrációja, amelyeket az úszástanfolyam 20. percében mértek, 0,7 ± 0,05 μg/l és 1,05 ± 0,12 mg/l volt a vízben az EG-re, és Ezen vegyi anyagok egyike sem volt kimutatható a vízben a CG számára. A 20. perc az edzés középső pontja volt (az egyes edzések időtartama körülbelül 40 perc volt); így ezen a ponton a DBP-k koncentrációit választottuk ki az expozíciós dózisok képviseletére. A két tipikus DBP osztály expozíciós dózisa az EG patkányoknál szignifikánsan magasabb volt, mint a CG patkányoké, és ez a kísérlet tipikus krónikus, alacsony dózisú expozíciós kísérlet volt.

Viselkedések és megjelenés

Az eutanázia előtt mért patkányok testtömege rendkívül szoros volt az EG és a CG között (344,34 ± 34,95 g vs. 337,07 ± 46,00 g, p> 0,05). Nem figyeltünk meg szignifikáns viselkedési különbségeket a két csoport között a teljes kísérleti időszak alatt; néhány szokatlan megjelenési változás azonban megjelent az EG patkányokban. Először is, a szemük körüli bőr a kísérlet fejlődésével egyre vörösbbé vált, és a kísérlet befejező periódusában vérfoltok figyelhetők meg a legtöbb patkány szemének peremén. Másodszor, a harmadik kísérleti héttől kezdve egyre több patkánynál jelentek meg vérfoltok az orr hegyén; azonban körülbelül két hét múlva ez a tünet fokozatosan eltűnt. Harmadszor, bundájuk egyre szárazabbá és gyengébbé vált, és az elmúlt hónapban jelentős hajhullás jeleit figyelték meg.

Ezek az eredmények azt mutatták, hogy a klórozott víz az EG patkányok bundáját, légúti traktusait és szemét súlyosan érintette, bár növekedésük lényegében nem változott. Megfigyeléseink szerint az EG patkányok napi viselkedése és méretei normálisak voltak, és a végső testtömegük még valamivel nagyobb is volt, mint a kontroll csoport súlya. Ennek ellenére az EG patkányokban, és nem a CG patkányokban, megszáradt és gyengéd szőr, szőrtelenítés, véres orr és szemek fordultak elő. Valójában hasonló tünetek, a vörös és duzzadt szemek, a kiszáradt bőr és az orrnyálkahártya torlódásai mindig megjelennek, miután az emberek klórozott medencében úsznak; a kísérleti úszás edzésének hosszú távú (12 hét) és nagy gyakoriságú (heti 5 nap) edzései azonban még rosszabb tüneteket okoztak ezekben a kísérleti patkányokban.

Ezenkívül érdekes jelenséget figyeltek meg a véres orr és a véres szem fejlődésének összehasonlításával. A véres orr általában a harmadik és a negyedik héten jelent meg; azonban körülbelül két hét múlva ez a tünet fokozatosan eltűnt. A jelentősen véres szemek általában a kísérlet befejező időszakában jelentek meg; ez a probléma azonban a vizsgálat során egyre súlyosbodott, és a javulás jelei nem jelentkeztek. A véres orrok jelentek meg először, ami arra utal, hogy a légúti traktusok jobban ki vannak téve a klórozott víz irritáló hatásainak, mint a szemek; a fokozatosan eltűnő tünet azt sugallja, hogy a légzőszervek bizonyos mértékben képesek alkalmazkodni a klórozott vízhez, valószínűleg az orrnyálkahártya elleni védelem miatt. Ezzel szemben a nyálkahártya védelme nélkül a véres szemek az egész kísérlet során egyre jelentősebbé váltak, bár ez a tünet később jelentkezett, mint a véres orr.

Ezért a szem és a bőr lehet azok a szervek, amelyeknek a klórozott víz irritáló anyagai által okozott maradandó károsodásokra kell koncentrálniuk, nem pedig a légzőrendszerre, bár a légúti tünetek voltak az úszás expozíciójának leghangsúlyosabb kockázata az elmúlt évtizedekben.

Úszóképesség-teszt

Az időtartam a vízbe kerüléstől a patkányok kimerüléséig szignifikánsan rövidebb volt az EG patkányoknál a CG patkányokhoz képest (29,74 ± 11,50 vs. 39,15 ± 9,85 perc, p 1. táblázat. Az öt fő szerv színe és mérete, az összes patkány szíve, máj, lép, tüdő és vese normális állapotban volt, és a durva anatómiai disszekció során nem figyeltek meg szignifikáns váladékozást, hiperpláziát, ödémát, atrófiát és egyéb betegségtüneteket. Fénymikroszkópia alatt a betegség szív, lép és vese szakaszok, azonban a máj és a tüdő szakaszában néhány betegség tünetét figyelték meg.