付 毅

(大連大學(xué)體育學(xué)院，遼寧 大連 116622)

0 引言

一氧化氮(Nitric Oxide，NO)是由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生并釋放的“內(nèi)皮依賴性舒血管因子”，對(duì)血管壁有重要的保護(hù)作用，能夠抑制血管平滑肌的收縮和增生及血小板和血細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮表面的的粘附聚集。近年研究表明，NO與動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[1]。血脂異?？梢鹧軆?nèi)皮功能紊亂，主要表現(xiàn)在血管內(nèi)皮依賴性舒張功能減退，即一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase，NOS)的活性降低，它是發(fā)生在粥樣斑塊形成之前的一個(gè)早期病理改變[2]。根據(jù)近年運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)對(duì)血管的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠改善血管的舒張反應(yīng)性，提高血管系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性，減輕AS損傷，提示這些作用是否與血管NO的變化有關(guān)。目前在臨床開(kāi)始應(yīng)用某些NO前體、供體及NOS抑制劑或者直接吸入NO氣體來(lái)對(duì)NO和NOS表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，用于治療AS已取得重大成果。因此，本研究采用有氧運(yùn)動(dòng)的手段，從血管內(nèi)皮細(xì)胞功能入手，觀察NO、NOS和血脂的變化，旨在探討二者的關(guān)系及運(yùn)動(dòng)抗動(dòng)脈粥樣硬化的可能機(jī)制。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

健康純種雄性SD大鼠40只，鼠齡12個(gè)月，體重300～350 g，由西安醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心提供。靜養(yǎng)1周后隨機(jī)分為2組:對(duì)照組和游泳訓(xùn)練組，每組20只。實(shí)驗(yàn)期間動(dòng)物自由飲水?dāng)z食，動(dòng)物飼料為普通飼料，水為涼開(kāi)水。

1.2 研究方法

1.2.1 訓(xùn)練方法

采用無(wú)負(fù)重游泳方式，水溫(33±1)℃，1.5 h/d，5 d/周，共8周。游泳池內(nèi)徑55 cm，水深60 cm。訓(xùn)練前2天每天適應(yīng)游泳30 min。

1.2.2 標(biāo)本制備

末次訓(xùn)練48 h后，動(dòng)物心臟取血，分離血清，剪取3 mm長(zhǎng)胸主動(dòng)脈。主要測(cè)試指標(biāo)有:(1)血NO含量:采用硝酸還原酶法測(cè)定，試劑盒購(gòu)自第四軍醫(yī)大學(xué)免疫技術(shù)研究所，操作按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行;(2)主動(dòng)脈NOS活性:采用NADPH-d組化方法顯示NOS的陽(yáng)性產(chǎn)物，以目測(cè)半定量方法判斷NOS活性，顏色的深淺表示NOS陽(yáng)性產(chǎn)物的多少，顏色與背景一致為陰性(－)，淡藍(lán)紫色為弱陽(yáng)性(+)，藍(lán)紫色為陽(yáng)性(++);(3)血脂含量測(cè)定:利用BT2245全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定，并計(jì)算動(dòng)脈硬化指數(shù)(AI)值A(chǔ)I=[(TC －HDL)/HDL]。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 5.0軟件處理，各組間數(shù)據(jù)均進(jìn)行平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差之間的T檢驗(yàn)，并以p＜0.05作為差異顯著性水平。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 大鼠血NO含量

大鼠血NO含量見(jiàn)表1。由表可知，運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組相比，NO含量增加44.05%，有極顯著性差異(p＜0.01);表明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可有效地提高NO含量，增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞的舒張功能。

表1 大鼠血NO含量的變化(X±SD)

2.2 大鼠主動(dòng)脈NOS活性的變化

大鼠主動(dòng)脈NOS活性的變化見(jiàn)表2。光鏡下，運(yùn)動(dòng)組血管染色背景干凈，染色均勻，顏色呈清晰的藍(lán)紫色，與背景顏色相差較大，此外，運(yùn)動(dòng)組還清晰可見(jiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞邊界呈縱行條紋排列;而對(duì)照組染色背景較臟，有黑色斑點(diǎn)，內(nèi)皮細(xì)胞邊界不清，條紋排列不規(guī)則，局部出現(xiàn)斷裂和邊界融合現(xiàn)象，染色不均勻，顏色幾乎與背景顏色一致，陰性產(chǎn)物較多。表明運(yùn)動(dòng)可有效地提高血管NOS酶的活性。

表2 運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠主動(dòng)脈NOS活性的影響

2.3 大鼠血脂含量的變化

大鼠血脂含量的變化見(jiàn)表3。由表可見(jiàn)，運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組相比，TG、TC、HDL、LDL和動(dòng)脈硬化指數(shù)AI值均極顯著下降，表明運(yùn)動(dòng)具有顯著的降低血脂的作用。

表3 運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血脂含量的影響(X±SD)

3 討論

3.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)血管舒張功能的作用

正常情況下，血管系統(tǒng)中NO主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌，并向內(nèi)彌散至管腔，抑制血小板的粘附和聚集。向外擴(kuò)散至管壁，舒張血管平滑肌細(xì)胞，NOS可以間接反映NO的水平。近年研究表明，血管內(nèi)皮依賴性舒張功能紊亂是AS形成粥樣斑塊之前早期的病理改變，也是早期泡沫細(xì)胞形成的機(jī)制之一，這種舒張功能的紊亂與NO的活性有關(guān)，NO分泌不足加速動(dòng)脈粥樣硬化[3]。有研究發(fā)現(xiàn)狗在運(yùn)動(dòng)后，冠狀動(dòng)脈NOS mRNA表達(dá)上升，內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)定狀態(tài)下NOS mRNA水平上升，促進(jìn)內(nèi)皮依賴性血管舒張，作者認(rèn)為這可能是運(yùn)動(dòng)有益心血管系統(tǒng)的原因[4]。本研究結(jié)果也同樣顯示，大鼠經(jīng)8周有氧訓(xùn)練后，NO生成增加，血管內(nèi)皮NOS活性增高，促進(jìn)了血管內(nèi)皮依賴性的血管舒張。表明:較長(zhǎng)期的規(guī)則運(yùn)動(dòng)鍛煉可以改善血管的舒張性，增加內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO的能力。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)能夠增強(qiáng)心臟的泵血功能，使心臟輸出量增加，血流加速，產(chǎn)生搏動(dòng)性血流，并增加血管內(nèi)血流切應(yīng)力，從而刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO，NO生成增加，擴(kuò)張血管，保證了運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌和骨骼肌等重要組織的血供。

運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)血管NO生成增加，擴(kuò)張血管，保證了運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌和骨骼肌等重要組織血液供應(yīng)及運(yùn)動(dòng)時(shí)氧的需要，因此，NO在機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)適應(yīng)上發(fā)揮著重要的作用。運(yùn)動(dòng)引起NO分泌增加的機(jī)制尚不清楚，可能與以下因素有關(guān):(1)運(yùn)動(dòng)增加了動(dòng)脈血流量，NO對(duì)血管的調(diào)節(jié)作用呈流量依賴性，血流量增加可以導(dǎo)致NO釋放和血管擴(kuò)張[5]。NO的產(chǎn)生受血流量影響很大，血流量可給予血管床許多信號(hào)，其中之一為切應(yīng)力。當(dāng)骨骼肌血流量減少時(shí)，血管床所受的切應(yīng)力減小，使NO生成減少，對(duì)骨骼肌的調(diào)節(jié)作用變小。Robert J T等提出，NO作為一個(gè)放大器促進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)代謝性血管擴(kuò)張，使肌肉血流量增加，增大的切應(yīng)力刺激內(nèi)皮NO生成，進(jìn)一步促進(jìn)血管舒張，以維持供氧的需要。(2)運(yùn)動(dòng)提高了血流對(duì)血管壁產(chǎn)生的切應(yīng)力，切應(yīng)力是促進(jìn)NO釋放的重要因素之一[6]，切應(yīng)力可激活內(nèi)皮細(xì)胞表面的機(jī)械性感受器，使某些細(xì)胞因子，如NOS、血小板源性生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子等的基因轉(zhuǎn)錄使NOS活性增高，釋放NO增加，血管擴(kuò)張并抵消增加的切應(yīng)力。此過(guò)程是正常情況下NO產(chǎn)生的最重要的調(diào)節(jié)機(jī)制[7]。本研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組大鼠相比，運(yùn)動(dòng)可顯著提高NO及主動(dòng)脈NOS活性。表明利用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練手段可以有效地改善血管的功能狀態(tài)，維護(hù)血管壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，從而達(dá)到抗AS的目的。

3.2 運(yùn)動(dòng)降低血脂的作用

正常情況下完整的內(nèi)皮細(xì)胞形成一個(gè)單層，鋪蓋于血管表面起著屏障的作用，防止脂蛋白進(jìn)入血管壁，一旦血管內(nèi)皮受損，血漿脂蛋白的顆粒將會(huì)跨過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入血管壁。有研究發(fā)現(xiàn)[8]，在高脂血癥動(dòng)物的冠狀血管都可觀察到內(nèi)皮細(xì)胞的功能紊亂，而后者則是AS形成的早期病理改變。

高脂血癥主要通過(guò)OX-LDL損傷血管壁，血管內(nèi)皮細(xì)胞損害是AS的始動(dòng)環(huán)節(jié)，內(nèi)皮受損后壞死、脫落，局部膠原纖維暴露，血小板粘附聚集，釋放各種趨化因子及生長(zhǎng)因子，使局部膠原纖維合成增加，單核細(xì)胞附壁浸潤(rùn)，中膜平滑肌細(xì)胞向內(nèi)膜遷移，增殖的細(xì)胞發(fā)生表型的改變，吞噬大量脂質(zhì)，形成泡沫細(xì)胞最終導(dǎo)致AS。高脂血癥引起內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷的機(jī)制尚不清楚，但肯定是內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷的病因，而血脂調(diào)節(jié)藥物對(duì)血管內(nèi)皮舒張功能的改善與藥物的血脂調(diào)節(jié)作用有關(guān)，表現(xiàn)在隨血脂的改善，內(nèi)皮舒張功能迅速改善。有研究證實(shí)，在高脂血癥中NO破壞增加與自由基特別是超氧陰離子的產(chǎn)生增多有關(guān)，而超氧陰離子增多致使血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，表現(xiàn)為血管內(nèi)皮對(duì)NO的正常反應(yīng)性消失，應(yīng)用氧自由基清除劑可消除內(nèi)皮細(xì)胞的這種功能障礙[9-10]。

吳翊馨等[11]探討有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)高膽固醇血癥內(nèi)皮素及血脂的影響，結(jié)果表明有氧運(yùn)動(dòng)能夠影響血脂代謝，提高HDL水平，降低LDL水平，有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)降低LDL進(jìn)而降低血漿中ET的水平，對(duì)高膽固醇血癥的內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)分泌功能產(chǎn)生有益影響?？傊?，對(duì)健康人群和心血管病患者，有氧運(yùn)動(dòng)均可明顯減少血管內(nèi)皮細(xì)胞ET的產(chǎn)生，降低ET誘導(dǎo)的血管收縮作用，在防止冠狀動(dòng)脈痙攣、高血脂和高血壓等方面有重要的臨床意義。

通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可降低血脂含量，減輕了脂質(zhì)對(duì)血管壁的損害，提高NO水平，增強(qiáng)NOS活性，改善了血管內(nèi)皮的舒張功能，維護(hù)了血管壁的結(jié)構(gòu)與功能完整，因此可以有效地防治動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

4 結(jié)論

NO是由血管內(nèi)皮細(xì)胞利用L-精氨酸在NOS的作用下合成的一種血管舒張因子，可以舒張血管平滑肌，降低血壓和抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖，它們對(duì)調(diào)節(jié)心血管功能有著重要的生理作用。有氧運(yùn)動(dòng)是提高人體健康水平最常用、最有效的方法之一，經(jīng)常參加有氧運(yùn)動(dòng)可以有效地增進(jìn)人體各器官系統(tǒng)的生理功能和適應(yīng)能力，起到改善心血管功能，預(yù)防和控制心血管疾病的作用。本研究利用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練手段，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)可提高中年大鼠NO含量和血管NOS活性及降低血脂的含量，改善血管的舒張功能，調(diào)整脂質(zhì)代謝，減輕脂類對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損害作用，從而提高血管系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)能力，這種適應(yīng)性改變能增強(qiáng)心肌泵血功能，增加心肌有氧能力和機(jī)體儲(chǔ)備能力，改善心肌和骨骼肌等重要組織的血供，這可能是運(yùn)動(dòng)抗動(dòng)脈粥樣硬化的重要機(jī)制。

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