王小艷

(南京審計(jì)學(xué)院體育教學(xué)部,江蘇 南京 211815)

有有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展過(guò)程中血漿的影響

王小艷

(南京審計(jì)學(xué)院體育教學(xué)部,江蘇 南京 211815)

目的:研究有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠動(dòng)脈粥樣硬化(AS)發(fā)生發(fā)展中,血漿中一氧化碳(CO)和環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷(cGMP)的變化,尋找CO發(fā)揮作用的機(jī)制,為有氧運(yùn)動(dòng)預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展提供理論依據(jù)。方法:選Sprague-Dawley健康雄性大鼠30只隨機(jī)分為3組,正常對(duì)照組(CG);高脂肪膳食致動(dòng)脈粥樣硬化組(ASG);高脂肪膳食+60min分鐘有氧運(yùn)動(dòng)組(EG),每組各10只,EG組有氧運(yùn)動(dòng)8周。檢測(cè)8周前后各組血脂TC、TG、LDL、HDL、VLDL指標(biāo),及血漿中CO和環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷cGMP含量,顯微觀察主動(dòng)脈切片組織形態(tài)學(xué)變化。結(jié)果:EG組TC、TG、LDL、VLDL較ASG組明顯降低(P＜0.05),HDL較ASG組明顯升高(P＜0.05)。EG組可見(jiàn)內(nèi)膜細(xì)胞增生、灶性脫落,中膜平滑肌細(xì)胞排列相比ASG組有規(guī)律,平整有光澤。平滑肌細(xì)胞增生、鈣化范圍及程度明顯少于ASG組。ASG組血漿中CO和cGMP含量明顯高于CG組(P＜0.05),而EG血漿中CO和cGMP含量明顯低于ASG組。血漿中CO的變化和cGMP的變化成正相關(guān)(r=0.84)。結(jié)論:在高脂肪膳食致動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中,血漿中CO和cGMP含量升高,有氧運(yùn)動(dòng)可降低升高的CO和cGMP含量;CO-cGMP結(jié)合途徑可能是CO發(fā)揮效應(yīng)的機(jī)制之一。

動(dòng)脈粥樣硬化;有氧運(yùn)動(dòng);一氧化碳;環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷

動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是動(dòng)脈硬化的血管疾病中常見(jiàn)的最重要的一種。主要病癥是脂質(zhì)沉積在動(dòng)脈某些部位的內(nèi)膜下,并伴有平滑肌細(xì)胞和纖維基質(zhì)成分的增殖,從而逐步成為動(dòng)脈粥樣硬化性斑塊。內(nèi)源性一氧化碳(CO)是繼一氧化氮(NO)之后發(fā)現(xiàn)的又一氣體信號(hào)分子[1],它主要來(lái)源于血紅素氧合酶(HO)所介導(dǎo)的血紅素分解代謝,有學(xué)者研究認(rèn)為,內(nèi)源性CO參與了AS的發(fā)生發(fā)展[2]。AS是嚴(yán)重危害人類(lèi)健康的常見(jiàn)多發(fā)病,特別是對(duì)于中老年人,加強(qiáng)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的防治研究更具有重要的意義。運(yùn)動(dòng)是一種安全,有效的防范動(dòng)脈粥樣硬化的手段,已成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用前景。諸多研究發(fā)現(xiàn)[3-5],有氧運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)加強(qiáng)脂肪的氧化,降低血脂的沉積,并能增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力等方面,從而達(dá)到預(yù)防與延緩動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展,具有治療動(dòng)脈粥樣硬化的重要作用。

本研究通過(guò)高脂肪膳食形成大鼠AS,在AS發(fā)展過(guò)程中施加實(shí)驗(yàn)組大鼠有氧運(yùn)動(dòng),檢測(cè)AS發(fā)展過(guò)程中血漿CO的變化,及有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)血漿CO含量的影響,通過(guò)對(duì)比及相關(guān)分析,研究CO發(fā)揮其作用時(shí)對(duì)AS影響的機(jī)制,為運(yùn)動(dòng)預(yù)防AS發(fā)生及改善AS發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論支撐。

1 對(duì)象和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象及AS模型復(fù)制

選Sprague-Dawley健康雄性大鼠30只,周齡8.0±1.2周,體重226±18g,中南大學(xué)湘雅附二醫(yī)院提供,許可證號(hào):SCXX(湘)2014-0128。隨機(jī)分為3 ×10組,正常對(duì)照組(CG);高脂肪膳食致動(dòng)脈粥樣硬化組(ASG);高脂肪膳食+60min分鐘有氧運(yùn)動(dòng)組(EG)。CG組按國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)喂食飼料,ASG、EG兩組喂食高脂肪膳食:標(biāo)準(zhǔn)飼料中混合1%膽固醇,5%的豬油,0.61%的丙基硫氧嘧啶,0.35%膽酸鈉[6],此兩組可自由取食、飲水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

CG及ASG兩組可自由活動(dòng),EG組則在150cm× 80cm×80cm的玻璃水池中進(jìn)行每周6天,共持續(xù)8周的無(wú)負(fù)重游泳,水溫(32±2)°C,每天定時(shí)于上午10:00開(kāi)始進(jìn)行游泳練習(xí),每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間從最初的10min/d開(kāi)始,隨后每天增加10min,一周內(nèi)正好增至60 min/d,保持運(yùn)動(dòng)量,持續(xù)8周。

1.2.1 取材

最后一次運(yùn)動(dòng)后禁食12h,5%水合氯醛(8ml/ kg)腹腔注射麻醉,于腹主動(dòng)脈弓下約1cm外取5mm主動(dòng)脈甲醛固定,其余液氮中保存待測(cè)。

1.2.2 血漿CO測(cè)定

CO雙波長(zhǎng)定量測(cè)定法[7]。眼眶采血2ml,立即離心分離血漿(3 000r/min,離心5min),-70°C保存, 30d內(nèi)測(cè)定。采用雙波長(zhǎng)分光光度法檢測(cè),在波長(zhǎng)558nm、566nm處分別測(cè)吸光度,根據(jù)比爾定律求出碳氧血紅蛋白(wcoHb)的量。

1.2.3 血漿cGMP的測(cè)定

取0.1ml EDTA抗凝的血漿,進(jìn)行環(huán)磷酸蔦苷(cGMP)的測(cè)定。cGMP試劑盒由上海史瑞可生物科技有限公司提供,所有操作嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行。

1.2.4 主動(dòng)脈組織形態(tài)學(xué)變化切片

取胸主動(dòng)脈上段5mm放入3%戊二醛固定液中前固定、用磷酸鹽緩沖液漂洗、加1%鋨酸后分別進(jìn)行組織固定、脫水、浸透、包埋、切片、電子染色后顯微鏡觀察形態(tài)學(xué)變化。

1.2.5 血脂檢測(cè)

采用美國(guó)雷杜RT-1904C半自動(dòng)生化分析儀分別對(duì)大鼠血槳TC、TG、LDL、HDL、VLDL進(jìn)行測(cè)試,試劑購(gòu)于中生北控生物科技有限公司,嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0對(duì)錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)各變量進(jìn)行描述,采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn),比較各組前后組內(nèi)數(shù)據(jù)的差異性;采用單因素方差分析比較組間處理后數(shù)據(jù)的差異性,采用Bivariate Partial進(jìn)行Pearson相關(guān)分析,統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平的為P＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 主動(dòng)脈切片組織形態(tài)學(xué)變化

顯微鏡下觀察,ASG組大鼠主動(dòng)脈切片部分可見(jiàn)內(nèi)皮脫落,皮內(nèi)中膜平滑肌細(xì)胞明顯增生,出現(xiàn)排列不規(guī)則,有斑塊樣結(jié)構(gòu)。部分中膜組織呈現(xiàn)明顯鈣化狀態(tài),而且鈣化區(qū)出現(xiàn)泡沫樣細(xì)胞。有些組織出現(xiàn)血管壁完全鈣化或斑塊內(nèi)變性、壞死;EG組大鼠可見(jiàn)部分內(nèi)膜細(xì)胞增生、脫落,中膜平滑肌細(xì)胞排列比ASG組平整,規(guī)律,并有光澤。平滑肌細(xì)胞增生、鈣化范圍及程度明顯少于ASG組。

2.2 血脂變化

ASG組大鼠的TC、LDL明顯高于對(duì)照組(P＜0.05),但TG、HDL、VLDL與CG組無(wú)顯著差異(P＞0.05);EG組大鼠TC、TG、LDL、VLDL顯著性低于ASG組(P＜0.05),而HDL較ASG組明顯升高(P＜0.05),見(jiàn)表1。

2.3 血漿CO和cGMP的變化

ASG組血漿CO含量顯著高于CG組(P＜0.05), EG組血漿CO含量則顯著低于ASG組(P＜0.05); ASG組血漿cGMP含量顯著高于CG組(P＜0.05), EG組血漿cGMP含量顯著低于ASG組(P＜0.05)。血漿CO的變化與cGMP的變化成正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r =0.84),見(jiàn)表2。

表1 血脂指標(biāo)的變化情況(mmol/L)

表2 血漿CO和cGMP的變化

3 分析討論

內(nèi)源性CO是血紅素在血紅素氧合酶(HO)作用下分解而產(chǎn)生的小分子氣體[8]。其主要作用是舒張血管,由血管壁釋放的CO可抑制平滑肌細(xì)胞增殖和血小板凝集,并調(diào)節(jié)血流量,而HO已被大量研究證實(shí)幾乎分布于機(jī)體內(nèi)所有組織和器官[9]。

AS產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程中,內(nèi)源性CO會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。有學(xué)者認(rèn)為:AS產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程中血管HO-1表達(dá)會(huì)降低,從而導(dǎo)致CO減少[10],但大多數(shù)的研究表明:AS病變過(guò)程中,血管HO-1表達(dá)會(huì)增加,后者導(dǎo)致了CO增加[11-13]。遺憾的是,AS發(fā)生發(fā)展中,血漿CO如何變化的研究甚少。

主動(dòng)脈弓組織切片顯示,本研究成功建立動(dòng)脈粥樣硬化模型,檢測(cè)實(shí)驗(yàn)各組與控制組CO和cGMP的含量,結(jié)果顯示:AS發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,大鼠血漿CO含量明顯升高。原因在于,AS發(fā)展中容易造成血管內(nèi)壁病理性增厚,使管腔變得狹小,迫使血流減慢,供血減少,從而造成機(jī)體缺氧,并會(huì)導(dǎo)致腎、肺、肝等器官的CO產(chǎn)生增加[14]。研究發(fā)現(xiàn),在慢性阻塞性肺疾病患者缺氧時(shí),血漿CO含量會(huì)升高,從而造成肺組織和肺動(dòng)脈HO-1 mRNA的表達(dá)增多[15]。由此可見(jiàn),機(jī)體血管變狹引起血流量減少時(shí),會(huì)引起機(jī)體許多器官、組織產(chǎn)生更多的CO,使血漿中CO含量升高,這些可能是AS發(fā)生發(fā)展中血漿CO含量增加的原因。

本實(shí)驗(yàn)表明,EG組大鼠通過(guò)8周的有氧運(yùn)動(dòng)后,體內(nèi)血漿CO含量比ASG組顯著降低。有研究認(rèn)為, AS發(fā)生發(fā)展中,血漿的血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)和降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)均升高,而有氧運(yùn)動(dòng)可使CGRP升高,而使AngⅡ降低[16]。有氧運(yùn)動(dòng)還可以調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮和抑制的平衡,特別能改善植物神經(jīng)系統(tǒng)的功能,表現(xiàn)為抑制性作用加強(qiáng)[17]。除了對(duì)大腦皮質(zhì)功能、呼吸及泌尿系統(tǒng)有調(diào)節(jié)功能外,更有利于對(duì)心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和改善,加強(qiáng)血管的舒張和收縮功能,從而加強(qiáng)血管的彈性和韌性[18]。本研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)能使AS大鼠的血漿CO含量降低,可能是機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)的一種適應(yīng)性反應(yīng),通過(guò)改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能使體內(nèi)縮血管物質(zhì)(AngⅡ等)和舒血管物質(zhì)(CGRP、NO等)保持一定平衡,加強(qiáng)血管的彈性和韌性,共同維持血管的舒縮功能。

cGMP存在于人與動(dòng)物各組織中,具有激活血管平滑肌細(xì)胞膜上鈣激活鉀通道(KCa通道)的作用,從而引起血管平滑肌細(xì)胞的舒張[19]。內(nèi)源性CO舒張血管的機(jī)制之一是CO與sGC結(jié)合,將其激活,從而使GTP生成有生理活性的cGMP,cGMP依賴(lài)一系列的生理活動(dòng),如蛋白激酶A、G的活化,調(diào)節(jié)離子通道促進(jìn)鉀外流、鈣內(nèi)流、磷酸二酯酶的激活等,從而抑制血管平滑肌增殖,調(diào)控血小板的聚集,舒張血管[20]。本研究發(fā)現(xiàn):大鼠AS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,血漿CO含量在增多的同時(shí),也伴隨cGMP的含量的增加,施加有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后,CO與cGMP含量降低,兩者表現(xiàn)出高度相關(guān)性(r=0.84),與許多專(zhuān)家的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果和分析相同[21,22]。說(shuō)明,AS發(fā)生發(fā)展中,有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)AS的預(yù)防和改善作用中,CO-cGMP相結(jié)合途徑是CO發(fā)揮效應(yīng)的機(jī)制之一。

血脂異常會(huì)也會(huì)顯著增加動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn),諸多研究發(fā)現(xiàn)[23,24]血清HDL水平與之呈負(fù)相關(guān),本文的研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干預(yù)組血清HDL顯著低于對(duì)照組,再次證明運(yùn)動(dòng)能夠改善血脂異常,也間接證明了有氧運(yùn)動(dòng)可能會(huì)通過(guò)降低血脂從而減小了動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)。

4 小結(jié)

在高脂肪膳食致動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中,由于血管壁的變化使血流量減少,血漿中CO和cGMP含量升高。有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)血管的收縮和舒張,可降低血漿中升高的CO和cGMP含量。CO -cGMP結(jié)合途徑可能是CO發(fā)揮效應(yīng)的機(jī)制之一。

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Effects of Aerobic Exercise on Rats'Plasma in the Process of Atherosclerosis

WANG Xiaoyan
(Nanjing Audit University,Nanjing Jiangsu,211815)

Objective:the paper is to explore the effects of Aerobic-exercise(swimming)on CO(Carbon Monoxide)and cGMP(Cyclic Guanosine Monophosphate)of the rat's plasma during the development of atherosclerosis(AS) and to investigate the changes and correlations of CO and cGMP for looking for the possiblemechanisms that COworks so as to provide a theoretical basis for Aerobic-exercise Preventing atherosclerosis development.Methods:30 Sprague-Dawley healthymale rats are randomly divided into 3×10 groups for 8 weeks of experiment,the control group(CG), the atherosclerosis group(ASG)with high-fat diet and the Aerobic-exercise group(AEG)in which the rats swim 60min every day with high-fat diet.The contents of CO and cGMP of the plasma aremeasured after and before experiment.Results:The contents of CO and cGMP of the ASG are significantly increased(P＜0.05.The contents of CO and cGMP of the AEG are significantly lower than those in the ASG(P＜0.05.The changes of CO in the plasma are positively correlated with the changes of cGMP(r=0.84).Conclusion:the contents of CO and cGMP in plasma increase during the development of atherosclerosis.Aerobic-exercisemay reduce the contents of CO and cGMP in plasma.CO -cGMP pattern may be one of themechanisms that CO works.

atherosclerosis;aerobic exercise;CO;cGMP

G804

:A

:1001-9154(2014)12-0091-04

G804

:A

:1001-9154(2014)12-0091-04

王小艷(1977-),女,江蘇贛榆人,講師,碩士,研究方向:體育教育與科研。

2014-10-12