楊月琴，趙 巖，謝敏豪，夏 志

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運(yùn)動(dòng)和肥胖誘導(dǎo)下大鼠植物神經(jīng)對(duì)安靜心率調(diào)節(jié)作用的機(jī)制研究

楊月琴1,2，趙 巖2，謝敏豪2，夏 志3,4

目的：本研究通過高脂高糖飲食和運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試，建立肥胖大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型，探討運(yùn)動(dòng)及肥胖干預(yù)下，大鼠植物神經(jīng)對(duì)心率調(diào)節(jié)作用的影響及機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供敏感的心血管監(jiān)測(cè)指標(biāo)。方法：4周齡雄性Sprague-Dawley大鼠，隨機(jī)分為2組：普食組(C組)和高脂高糖飲食組；8周后，從高脂高糖飲食組中挑選出肥胖大鼠(F組)，再隨機(jī)分為3組：肥胖對(duì)照組(FC組)，肥胖中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(FM組)和肥胖大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(FH組)。肥胖大鼠適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)2周后，進(jìn)行8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。測(cè)試大鼠在安靜狀態(tài)、交感神經(jīng)及迷走神經(jīng)阻斷下的心率及變化。Elisa及RT-PCR測(cè)試迷走神經(jīng)心內(nèi)調(diào)節(jié)關(guān)鍵因子M2受體、Kir3.4以及RGS6含量。結(jié)果：1)8周后，F(xiàn)組大鼠HR顯著低于C組(P<0.05)；2)C組18周時(shí),HR顯著小于8周時(shí)HR(P<0.05)，但18周時(shí)，C組HR與FC組間，以及FC組HR與其8周時(shí)HR間無(wú)顯著差異；3)C組與FC組間以及各肥胖組組間神經(jīng)傳導(dǎo)阻斷后，心率變化值無(wú)顯著差異；4)FC組大鼠Kir3.4顯著大于C組(P<0.05)；5)C組M2受體mRNA顯著小于FC組(P<0.05)，RGS6 mRNA顯著大于FC組(P<0.05)；6)FC組M2受體mRNA顯著大于FM組(P<0.05)和FH組(P<0.05)。結(jié)論：肥胖發(fā)生時(shí)，植物神經(jīng)心率調(diào)節(jié)平衡以迷走神經(jīng)占主導(dǎo)作用，肥胖進(jìn)一步發(fā)展后，植物神經(jīng)心率調(diào)節(jié)以交感神經(jīng)占主導(dǎo)作用。8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練未能改變肥胖大鼠植物神經(jīng)的心率調(diào)節(jié)功能。

運(yùn)動(dòng)；植物神經(jīng)；安靜心率；肥胖；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)；鼠

1 研究背景

安靜心率(Heart Rate，HR)是一項(xiàng)簡(jiǎn)單常用的機(jī)能評(píng)定指標(biāo)，受植物神經(jīng)調(diào)控，反映了安靜狀態(tài)下植物神經(jīng)的功能狀態(tài)，能夠有效評(píng)估機(jī)體的機(jī)能水平、健康水平及運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。隨著人們生活水平的提高及現(xiàn)代化生活方式的形成，肥胖的發(fā)生日趨嚴(yán)重，它是心血管疾病的高發(fā)因素之一，其伴隨的植物神經(jīng)功能紊亂是心血管疾病的先兆。肥胖患者常伴有安靜HR增加，并且，安靜HR的增加可能參與了肥胖患者隱性高血壓的發(fā)病過程[1]。超重者主要表現(xiàn)為迷走神經(jīng)功能受損，活性降低，肥胖表現(xiàn)為交感神經(jīng)功能受損，活性增加[3]。為了增強(qiáng)體質(zhì)，提高生活質(zhì)量，人們常選擇有效的規(guī)律運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到減脂、健身的目的。

目前，關(guān)于肥胖發(fā)生發(fā)展過程中，植物神經(jīng)對(duì)HR的調(diào)節(jié)及機(jī)制尚不明確，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)在降低體重過程中，是否會(huì)對(duì)HR產(chǎn)生影響，也未見報(bào)道。因此，本研究通過建立肥胖及運(yùn)動(dòng)模型，嘗試揭示在運(yùn)動(dòng)及肥胖干預(yù)下，大鼠植物神經(jīng)對(duì)安靜HR調(diào)節(jié)功能的影響及機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供敏感的心血管監(jiān)控指標(biāo)。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

4周齡雄性SD大鼠90只，體重42.5±3.82 g，購(gòu)自武漢大學(xué)動(dòng)物中心。隨機(jī)分為2組：普食組(C組)12只，體重42.67±5.85 g，標(biāo)準(zhǔn)干燥底料喂養(yǎng)；高脂高糖飲食組78只，體重42.48±3.61 g，所有大鼠均為自然光照，自由飲食，動(dòng)物房溫度18℃～23℃，濕度40%～60%。飼養(yǎng)8周后，按照肥胖組大鼠體重≥普食組大鼠1.4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差(SD)為標(biāo)準(zhǔn)，挑選出肥胖組大鼠(F組，n=36，326.17±19.48 g)，隨機(jī)分為3組：肥胖對(duì)照組(FC組)、肥胖中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(FM組)和肥胖大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組(FH組)，肥胖組繼續(xù)高脂高糖飲食，F(xiàn)M與FH組分別進(jìn)行中等強(qiáng)度和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)干預(yù)前，F(xiàn)C組、FM組和FH組之間體重沒有顯著差異。

表1 本研究8周高脂高糖飲食飼養(yǎng)后分組體重一覽表Table 1 Weight of Rats after 8 weeks

注：* 表示F組與C組間顯著性差異，P<0.05。

2.2 運(yùn)動(dòng)方案

2.2.1 最大運(yùn)動(dòng)速度測(cè)試

肥胖大鼠適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)1周后，進(jìn)行最大運(yùn)動(dòng)速度測(cè)試。首先以15 m/min速度進(jìn)行5 min熱身運(yùn)動(dòng)，隨后每2 min跑速增加3 m/min，當(dāng)速度增至36 m/min時(shí)，跑臺(tái)速度改為每1 min增加1 m/min。當(dāng)大鼠跟不上跑臺(tái)速度且步態(tài)變化[8]，即認(rèn)為已達(dá)最大運(yùn)動(dòng)速度。最大運(yùn)動(dòng)速度測(cè)試3次，每次間隔24 h，取最大值。由最大速度確定每只大鼠30%～40%、50%～60%、65%～70%、85%～90%運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

2.2.2 訓(xùn)練方案

大強(qiáng)度和中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組大鼠運(yùn)動(dòng)1次/天，5 d/wk，每周運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，第1周時(shí)間為32 min，以8 min/wk逐漸增至64 min后，以64 min/d運(yùn)動(dòng)4周，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅計(jì)算85%～90%最大運(yùn)動(dòng)速度強(qiáng)度的時(shí)間[19,34]，確保兩組運(yùn)動(dòng)時(shí)間一致(表2)。FC組大鼠僅進(jìn)行適度的運(yùn)動(dòng)習(xí)服，保證運(yùn)動(dòng)能力。

表2 本研究大鼠訓(xùn)練方案一覽表Table 2 Arragement of Training(n=12)

注：*以2 min和8 min不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行。

2.3 主要儀器與試劑

主要儀器：智能無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)(日本Softron BP-2010A型鼠儀)、酶標(biāo)儀(美國(guó)DIOTEK ELx808型)、PCR儀(德國(guó)Eppendorf Mastercycler○Rgradient)；蛋白核酸測(cè)定儀(德國(guó)Eppendorf Biophotometer)；熒光定量PCR系統(tǒng)(德國(guó)EppendorfMastercyclerep realplex2)。

主要試劑：硫酸阿托品(湖北制藥有限公司)、鹽酸普萘洛爾(湖北華中藥業(yè)有限公司)、M2受體試劑盒(中國(guó)武漢USCNL-IFEE1213Ra)、RGS6試劑盒(中國(guó)武漢USCNLIFEE93706Ra)、Kir3.4試劑盒(中國(guó)武漢USC NLIFEE84277Ra)、RevertAidTMFirst Strand cDNA Synthesis試劑盒(美國(guó)Thermo)、iQSYBR Green Supermix綠色熒光定量PCR試劑盒(美國(guó)伯樂)。

2.4 大鼠安靜HR檢測(cè)

于高脂飼養(yǎng)第8周末進(jìn)行各組大鼠安靜HR、血壓測(cè)試，并在高脂飼養(yǎng)第18周，最后一次運(yùn)動(dòng)后24 h，進(jìn)行各組大鼠安靜HR、血壓及神經(jīng)功能阻斷后安靜HR測(cè)試。安靜狀態(tài)下，測(cè)試連續(xù)5 min HR，其平均值即為HR；腹腔注射迷走神經(jīng)阻斷劑硫酸阿托品3 mg/kg后15 min開始測(cè)試連續(xù)5 min大鼠HR，其平均值即為HR阿；次日晨，腹腔注射交感神經(jīng)阻斷劑鹽酸普萘洛爾4 mg/kg后15 min開始測(cè)試連續(xù)5 min大鼠HR，其平均值即為HR普[22]。ΔHR阿=HR阿-HR，用于評(píng)價(jià)安靜狀態(tài)下迷走神經(jīng)功能；ΔHR普=HR-HR普，用于評(píng)價(jià)安靜狀態(tài)下交感神經(jīng)功能。

2.5 心臟、血液、脂肪組織取材

第18周心率測(cè)試后，對(duì)大鼠進(jìn)行禁食不禁水飼養(yǎng)，次日晨，以0.5 ml/100g劑量腹腔注射7%水合氯醛進(jìn)行麻醉。稱量大鼠體重后心臟采血，測(cè)試血液甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量，游離心臟并置冰盤上以生理鹽水清洗后用濾紙吸干，稱量心臟重量，取大鼠右側(cè)心房心室，-80℃冰箱凍存，用于蛋白及核酸檢測(cè)。去單側(cè)腎周和睪周脂肪，稱重。

2.6 M2受體、RGS6及Kir3.4蛋白測(cè)試

取凍存右心室心房，提取總蛋白。ELISA檢測(cè)右心室心房M2受體、RGS6與Kir3.4蛋白含量，嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作。

2.7 M2受體、RGS6、Kir3.4 mRNA檢測(cè)

取凍存右心室心房，液氮研磨，提取總RNA，嚴(yán)格按照RT-PCR試劑盒說(shuō)明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。引物由上海生工生物工程有限公司合成。CHRM2：上游GCAATGCCTCCGTTATGAAT，下游TCCACAGTCCTCACCCCTAC；KCNJ5：上游GTCAGCTCCTCCAGTCCTTG，下游GGACTCCACAAAGC-TTGCTC； RGS6：上游ATGTCGGCGTTTGAAGAATC，下游AAGCTTTCAGCCACTTTGGA；Actin：上游ACGGTCAGGTCATCACTATCG，下游GGCATAGAGGTCTTTACGGATG。

數(shù)據(jù)采用2-△△ CT法進(jìn)行分析，通過2-△△ CT法計(jì)算目的基因在實(shí)驗(yàn)組組織中表達(dá)水平與在正常對(duì)照組組織中表達(dá)水平的比值。Ct值為PCR反應(yīng)實(shí)時(shí)熒光強(qiáng)度達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值所需要的循環(huán)數(shù)。ΔCt=(目的基因)Ct-(內(nèi)參)Ct；ΔΔCt=ΔCt(實(shí)驗(yàn)組)-ΔCt(對(duì)照組)，每一樣本重復(fù)3次。

2.8 數(shù)據(jù)分析

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 飼養(yǎng)8周后的HR與血壓

表3顯示，C組大鼠HR顯著高于F組(P=0<0.05)，提示在植物神經(jīng)調(diào)節(jié)HR平衡過程中F組大鼠以迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)為主，兩組間血壓無(wú)顯著差異。

表3 本研究普食及高脂高糖組大鼠安靜HR和血壓測(cè)量一覽表Table 3 HR and Blood Pressure at 8 Weeks

注：*表示C組與F組間的顯著性差異，P<0.05。

3.2 不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度訓(xùn)練后體重、體脂及HR測(cè)試結(jié)果

如圖1、圖2所示，繼續(xù)高脂高糖飼養(yǎng)10周后(含適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)2周和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)8周)，F(xiàn)C組大鼠體重和脂肪含量顯著大于C組2個(gè)SD和3.57個(gè)SD，且血液TG和LDL-C濃度也顯著高于C組(P=0.009<0.05,P=0<0.05)，說(shuō)明18周的高脂高糖飲食導(dǎo)致大鼠肥胖的進(jìn)一步發(fā)展。經(jīng)過8周運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，F(xiàn)M組和FH組大鼠不僅體重顯著降低(P=0.041<0.05，P=0.001<0.05)，體脂含量也顯著降低(P=0.006<0.05，P=0<0.05)。

繼續(xù)高脂飼養(yǎng)10周后，C組大鼠HR顯著下降(P=0.017<0.05)，而FC組大鼠HR較實(shí)驗(yàn)干預(yù)8周時(shí)有所上升(P=0.057>0.05)，說(shuō)明在肥胖的發(fā)展過程中，植物神經(jīng)對(duì)安靜狀態(tài)下HR的調(diào)節(jié)作用逐漸由副交感神經(jīng)占主導(dǎo)地位過渡到交感神經(jīng)占主導(dǎo)地位。盡管C組與FC組之間的ΔHR阿和ΔHR普沒有顯著差異，但是存在著C組ΔHR阿大于FC組，而ΔHR普卻小于FC組的現(xiàn)象，提示肥胖的進(jìn)一步發(fā)展，導(dǎo)致調(diào)節(jié)HR的迷走神經(jīng)及交感神經(jīng)功能均發(fā)生了改變。

圖1 本研究18周后大鼠體重(g)示意圖Figure 1. Weight of Rats after 18 Weeks Experiment

圖2 本研究18周后大鼠體脂、TG和LDL-C含量示意圖Figure 2. Percent of Fat by Weight and TG、LDL-C in the Blood

注：“&”表示FC 組與C 組間的顯著性差異?！?”表示 FM 組與 FC 組間的顯著性差異?！?”表示 FH 組與 FC 組間的顯著性差異，P<0.05 為顯著性差異，圖2同。

表4 本研究18周后大鼠HR以及注射阻斷劑后HR變化值一覽表
Table 4 HR and the Change of HR after being Injected Medicine(次/min)

nHRΔHR阿ΔHR普C組12372.00±52.73132.00±53.2069.67±56.85FC組12402.33±24.23113.17±17.8094.17±25.18FM組12402.17±15.55125.17±13.89100.50±22.87FH組12401.33±41.37121.67±33.3790.67±40.20

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后FC、FM及FH組大鼠安靜HR以及ΔHR阿和ΔHR普結(jié)果之間，均沒有顯著差異，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠安靜HR以及對(duì)迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)的安靜HR調(diào)節(jié)作用均沒有顯著影響。

3.3 大鼠右心室心房M2受體、RGS6和Kir3.4含量

表5顯示，18周后高脂高糖飼養(yǎng)的FC組大鼠和C組相比，Kir3.4的含量顯著增加(P=0.011<0.05)，說(shuō)明高脂高糖飲食可改變Kir3.4的含量，使之上調(diào)；而對(duì)M2受體和RGS6含量均無(wú)顯著影響。就肥胖大鼠而言，3組大鼠的M2受體、RGS6和Kir3.4表達(dá)均未出現(xiàn)顯著差異，說(shuō)明中等和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練未影響M2受體、RGS6和Kir 3.4含量，即運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠迷走神經(jīng)心內(nèi)調(diào)節(jié)通路蛋白表達(dá)無(wú)影響。

表5 本研究大鼠18周后M2受體、RGS6和Kir3.4含量一覽表Table 5 Contents of M2 Receptor,RGS6 and Kir3.4(mg/ml·g)

注：※表示C組與FC組間的顯著性差異，P<0.05為顯著性差異。

3.4 各組大鼠右心室心房M2受體、RGS6和Kir3.4 mRNA含量

對(duì)各組大鼠右心室心房M2受體、RGS6和Kir3.4的mRNA含量檢測(cè)發(fā)現(xiàn)(表6)，F(xiàn)C組大鼠M2受體顯著上調(diào)(P=0.04<0.05)，RGS6 mRNA含量顯著下降(P=0<0.05)，但C組和FC組之間Kir3.4的mRNA含量沒有顯著性影響，說(shuō)明肥胖能夠通過作用于M2受體和RGS6轉(zhuǎn)錄水平，上調(diào)迷走神經(jīng)心內(nèi)調(diào)控通路。

表6 本研究大鼠18周后M2受體、RGS6和Kir3.4 mRNA的相對(duì)表達(dá)量一覽表Table 6 Relative Expression Quantity of M2 Receptor,RGS6 and Kir3.4 mRNA

注：※表示C組與FC組間的顯著性差異，P<0.05為顯著性差異；*表示FC組與FM組間的顯著性差異；#表示FC組與FH組間的顯著性差異；△表示FM組與FH組之間的顯著性差異，P<0.05為顯著性差異。

經(jīng)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度訓(xùn)練之后，F(xiàn)M組(P=0<0.05)和FH組(P=0<0.05)M2受體的mRNA含量均顯著降低，但組間比較并無(wú)顯著性差異(P=0.729>0.05)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)能夠抑制M2受體的轉(zhuǎn)錄水平，且沒有強(qiáng)度敏感性。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)RGS6的mRNA的含量作用不一致，雖然沒有顯著性差異，但大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相對(duì)中等強(qiáng)度下調(diào)RGS6 mRNA水平(P=0.017<0.05)，說(shuō)明肥胖大鼠RGS6的轉(zhuǎn)錄效果對(duì)運(yùn)動(dòng)很敏感，不同的運(yùn)動(dòng)方式導(dǎo)致了不同的轉(zhuǎn)錄效果。FM組(P=0.219>0.05)和FH組(P=0.02<0.05)大鼠右心室心房Kir3.4的mRNA含量相對(duì)于FC組出現(xiàn)下降現(xiàn)象，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠降低大鼠右心室心房Kir3.4的mRNA含量，且大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的作用更為明顯。

4 討論

4.1 肥胖對(duì)大鼠安靜心率的影響

高脂飲食能夠?qū)е伦灾魃窠?jīng)功能失衡，這是肥胖導(dǎo)致心源性疾病的一個(gè)重要方面。無(wú)論是動(dòng)物還是人類，肥胖的發(fā)生，都伴隨著自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的紊亂，但關(guān)于其損傷程度的研究結(jié)果各不相同，損傷機(jī)理尚不明確，然而，較低水平的副交感神經(jīng)系統(tǒng)功能提示較低水平的心率變異性，是心源性猝死的風(fēng)險(xiǎn)因子[4]，是心梗后死亡率的有效評(píng)價(jià)指標(biāo)[20]。Levin認(rèn)為，高脂高糖飲食誘導(dǎo)肥胖的大鼠比肥胖抵抗大鼠的大腦交感神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)糖代謝活性高[21]。Barella等分別對(duì)斷乳大鼠以及8周大鼠進(jìn)行60天高脂飲食飼養(yǎng)[5]，并第一次記錄了高脂飲食飼養(yǎng)的大鼠迷走神經(jīng)張力，發(fā)現(xiàn)雖然迷走神經(jīng)張力測(cè)試的電子信號(hào)存在著一些傳入和傳出的干擾，但仍舊顯示出高脂飲食大鼠具有較高的迷走神經(jīng)張力。Scomparin等研究也認(rèn)為，MSG肥胖小鼠迷走神經(jīng)具有較高的電活性[28]。Kaufman分析肥胖兒童心率變異性結(jié)果顯示的副交感神經(jīng)系統(tǒng)功能降低[18]，而交感神經(jīng)功能增強(qiáng)。Zahorska等也認(rèn)為，肥胖伴隨著交感神經(jīng)功能的增強(qiáng)和副交感神經(jīng)功能的降低[38]。Yakinci等研究顯示，肥胖兒童雖然交感神經(jīng)系統(tǒng)功能正常[35]，但其副交感神經(jīng)系統(tǒng)功能存在減弱的可能。本研究對(duì)肥胖發(fā)生到發(fā)展兩個(gè)階段研究了植物神經(jīng)對(duì)大鼠安靜HR的調(diào)節(jié)情況，高脂高糖飲食飼養(yǎng)8周后，大鼠肥胖建模完成，肥胖大鼠安靜狀態(tài)下心率顯著低于對(duì)照組，提示高脂高糖飼養(yǎng)導(dǎo)致大鼠迷走神經(jīng)功能增強(qiáng)和/或交感神經(jīng)功能減弱，即相對(duì)于對(duì)照組大鼠而言，肥胖大鼠植物神經(jīng)HR調(diào)節(jié)平衡，主要以迷走神經(jīng)功能為主；繼續(xù)高脂高糖飼養(yǎng)大鼠至18周，雖然兩組大鼠心率沒有顯著差異，但是肥胖組大鼠心率呈現(xiàn)大于對(duì)照組的現(xiàn)象，逆轉(zhuǎn)了8周時(shí)對(duì)照組大鼠安靜心率顯著高于肥胖組的情況，說(shuō)明相對(duì)于對(duì)照組大鼠而言，隨后繼續(xù)的10周高糖高脂飲食，導(dǎo)致肥胖大鼠植物神經(jīng)HR調(diào)節(jié)功能以交感神經(jīng)調(diào)節(jié)作用為主，并且，對(duì)大鼠分別注射阿托品及普萘洛爾阻斷迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)后，雖然兩組間HR的變化沒有顯著差異，但卻有迷走神經(jīng)HR調(diào)節(jié)功能降低和交感神經(jīng)HR調(diào)節(jié)功能增強(qiáng)的現(xiàn)象，提示肥胖導(dǎo)致的植物神經(jīng)HR調(diào)節(jié)平衡的改變可能是迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)共同改變的結(jié)果。此外，對(duì)照組8周時(shí)的HR顯著大于18周，而肥胖組相反，進(jìn)一步說(shuō)明肥胖發(fā)展過程中，存在著植物神經(jīng)HR調(diào)節(jié)功能的變化，并且肥胖發(fā)生時(shí)為迷走神經(jīng)HR調(diào)節(jié)功能占優(yōu)勢(shì)，之后，轉(zhuǎn)變?yōu)榻桓猩窠?jīng)HR調(diào)節(jié)功能占優(yōu)勢(shì)。本研究與其他研究結(jié)論間存在的不一致情況，可能是由于選取肥胖大鼠的肥胖程度不同導(dǎo)致的。

4.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠安靜心率的影響

4.3 肥胖及運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠心內(nèi)迷走神經(jīng)傳導(dǎo)通路的影響

心臟功能受交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)共同調(diào)節(jié)，迷走神經(jīng)通過神經(jīng)末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿(acetyl choline，Ach)，與心肌細(xì)胞表面的M2受體結(jié)合，使心率減慢，產(chǎn)生負(fù)性肌力；此外，迷走神經(jīng)還能通過交感神經(jīng)纖維上的乙酰膽堿受體進(jìn)一步發(fā)揮降低心室收縮的能力[17]，在β-腎上腺素作用下，乙酰膽堿對(duì)心室及蒲肯葉氏纖維的抑制作用表現(xiàn)的尤為突出[10]。M2受體廣泛分布于心臟各腔室，心房M2受體表達(dá)約為心室M2受體表達(dá)的3倍，但是左右心房以及左右心室相差無(wú)幾[16]。DNA序列在CHRM2轉(zhuǎn)錄區(qū)的不同[15]，決定了運(yùn)動(dòng)后早期恢復(fù)階段的心臟植物神經(jīng)功能以及急性心梗的死亡風(fēng)險(xiǎn)。研究不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與心肌細(xì)胞M2受體表達(dá)的關(guān)系，對(duì)運(yùn)動(dòng)與心臟的理論和實(shí)踐研究具有重要意義[2]。本研究表明，長(zhǎng)期高脂高糖飲食以及不同運(yùn)動(dòng)方式并未導(dǎo)致大鼠心臟M2受體含量的改變，這可能是肥胖大鼠未對(duì)外表現(xiàn)迷走神經(jīng)心率調(diào)節(jié)功能差異的原因之一。測(cè)試大鼠心臟M2受體mRNA含量情況，發(fā)現(xiàn)高糖高脂飲食使大鼠M2受體mRNA含量顯著增加，而運(yùn)動(dòng)能夠顯著性降低高糖高脂飲食大鼠M2受體mRNA的含量，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的mRNA表達(dá)的不同，跟運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)明M2受體mRNA對(duì)高脂高糖飲食和運(yùn)動(dòng)較為敏感，在兩者干預(yù)作用下，mRNA比蛋白變化顯著，而M2受體蛋白是功能單位，因此，心臟內(nèi)調(diào)節(jié)M2受體蛋白翻譯過程中可能存在一種反饋機(jī)制，即當(dāng)M2受體mRNA含量在遭受外在刺激而發(fā)生變化時(shí)，M2受體蛋白翻譯反饋機(jī)制發(fā)揮作用，抑制M2受體蛋白隨M2受體mRNA含量變化而變化，如：改變M2受體蛋白的翻譯效率或者改變M2受體蛋白的降解速度等。

心臟K+通道決定了細(xì)胞膜的靜息電位、心率，動(dòng)作電位的形狀及時(shí)間，并且是神經(jīng)遞質(zhì)、激素、藥物以及毒素作用于心臟，影響心臟功能的靶位點(diǎn)。IK,ACh為配體門控類K+通道[32]，是迷走神經(jīng)作用于M2受體后的下級(jí)通路。目前研究表明，M2受體調(diào)節(jié)的G蛋白偶聯(lián)鉀離子通道(IK,ACh)是預(yù)測(cè)房顫風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素[30]。Ach依賴的鉀離子通道是Kir3.1和Kir3.4構(gòu)成的異四聚體[9]。Ach與M2受體結(jié)合之后，PYX敏感的G蛋白Gβγ亞單位結(jié)合IK,ACh通道細(xì)胞質(zhì)的N-及C-末端，激活乙酰膽堿依賴的IK,Ach[36]。激活的IK,ACh通道使細(xì)胞膜發(fā)生超極化，從而降低竇房結(jié)和房室結(jié)節(jié)律細(xì)胞激活頻率，延遲房室傳導(dǎo)速度，這也是迷走神經(jīng)或靜脈腺苷能夠終止房室反折引起的心動(dòng)過速性的原因[32]。雖然高脂高糖飲食組大鼠Kir3.4相對(duì)于普食組發(fā)生了顯著增高(P=0.011<0.05)，理論上高脂高糖飲食將增強(qiáng)迷走神經(jīng)的心率調(diào)節(jié)作用，但是心率測(cè)試結(jié)果迷走神經(jīng)心率調(diào)節(jié)功能相對(duì)下降，因此，說(shuō)明高脂高糖飲食上調(diào)Kir3.4的作用，在迷走神經(jīng)心率調(diào)節(jié)作用中，并不發(fā)揮主導(dǎo)作用。各組肥胖大鼠Kir3.4的含量沒有顯著差異，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)干預(yù)未能夠影響Kir3.4，而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組Kir3.4 mRNA含量顯著降低(P=0.02<0.05)，提示大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠顯著降低于Kir3.4的轉(zhuǎn)錄水平。

RGS是一類多功能信號(hào)調(diào)節(jié)因子，能夠通過蛋白磷酸化、蛋白質(zhì)棕櫚化作用以及蛋白質(zhì)與肽鏈間相互作用，調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)生理功能，改變RGS蛋白水平，將會(huì)影響心血管功能表型[27]。RGS蛋白在M2受體激活引起的心動(dòng)過緩中發(fā)揮著重要作用，能夠抵消G蛋白引起的M2受體調(diào)節(jié)的IK,ACh加強(qiáng)的作用，從而降低迷走神經(jīng)抑制心率的效果。通過對(duì)RGS6-/-小鼠研究IK,ACh表明，RGS6/Gβ5調(diào)節(jié)著M2受體-IK,Ach信號(hào)[26]。RGS6是GIRK調(diào)節(jié)的IK,ACh失活和脫敏的必須蛋白，RGS6的缺失能夠?qū)е翯IRK通道嚴(yán)重活性亢奮，從而說(shuō)明其他RGS蛋白不能夠代償RGS6的功能或者具有與RGS6類似的功能[37]。事實(shí)上，RGS6缺陷的心房細(xì)胞G蛋白偶聯(lián)鉀離子內(nèi)向整流缺乏脫敏及失活功能，對(duì)膽堿類刺激表現(xiàn)出嚴(yán)重的心動(dòng)過緩。RGS6在心臟的迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮著重要作用，其表達(dá)隨著運(yùn)動(dòng)后心率的恢復(fù)而出現(xiàn)表達(dá)赤字[33]。運(yùn)動(dòng)過程中，交感神經(jīng)系統(tǒng)被激活伴隨著副交感神經(jīng)系統(tǒng)功能抑制，當(dāng)運(yùn)動(dòng)終止，快速再次激活，降低心率[6]；乙酰膽堿受體阻斷功能在運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)階段降低[7]。RGS6作為迷走神經(jīng)張力調(diào)節(jié)因子，在運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)過程中缺失能夠有效的增強(qiáng)心率的恢復(fù)。也有研究認(rèn)為RGS6是肥胖候選基因，其表達(dá)能夠增加高脂及高糖飲食的攝入[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，高脂高糖飲食不影響RGS6蛋白表達(dá)，但能夠抑制其轉(zhuǎn)錄水平；而不同的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠?qū)е翿GS6的mRNA含量發(fā)生不同的變化，從而導(dǎo)致中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組RGS6mRNA顯著高于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組，但是，與對(duì)照組間沒有顯著性差異，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)能夠?qū)е赂咧咛秋曫B(yǎng)大鼠RGS6 mRNA的變化，RGS6轉(zhuǎn)錄具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度敏感性，中等運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度訓(xùn)練相較于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，具有上調(diào)其轉(zhuǎn)錄水平的作用。

盡管高脂高糖飲食以及運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠的迷走神經(jīng)心率調(diào)節(jié)心內(nèi)通路的各種蛋白及mRNA含量有著或多或少的影響，但是，未導(dǎo)致植物神經(jīng)功能發(fā)生變化，因此，無(wú)論是高脂高糖飲食還是運(yùn)動(dòng)，對(duì)肥胖大鼠迷走神經(jīng)心率調(diào)節(jié)的心內(nèi)通路影響不明顯；且主要發(fā)生在心內(nèi)迷走神經(jīng)傳導(dǎo)通路及調(diào)節(jié)蛋白的轉(zhuǎn)錄水平。

5 結(jié)論

1.高脂高糖飲食誘導(dǎo)的肥胖發(fā)生發(fā)展過程中，大鼠植物神經(jīng)心率調(diào)節(jié)功能由迷走神經(jīng)功能占主導(dǎo)地位，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻桓猩窠?jīng)功能占主導(dǎo)地位；

2.8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)肥胖大鼠植物神經(jīng)心率調(diào)節(jié)功能沒有影響，但能夠影響迷走神經(jīng)心內(nèi)調(diào)節(jié)關(guān)鍵因子的轉(zhuǎn)錄水平。

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Study on the Regulatory Mechanism of Automatic Nerve on the Rest Heart Rate in Treadmill Exercise and Obese Rats

YANG Yue-qin1,2,ZHAO Yan2,XIE Min-hao2,XIA Zhi3,4

Objective：This study seted up a treadmill exercise obese rats modal by being fed with high fat and sugar food and following the fitness test.The aim was going to find the effects of exercise and obesity on the rest heart rate (HR) regulation of the automatic nerve in rats.It is going to find a sensitive index for evaluating the risk of cardiovascular disease.Methods:Four weeks old male rats were divided into two groups randomly:Control group (C Group) was fed with control food;the left rats were fed with high fat and sugar food.After 8 weeks,the obese rats were separated from the rats with high fat and sugar food as F Group and subdivided into three groups:FC Group rats did no exercise;FM Group rats did Mid-intensity exercise;and FH Groups did High-intensity exercise.The obese rats did 2 weeks adaptive running and then were trained for other 8 weeks.HR and the change of HR after blocking the automatic nerve were tested respectively.Elisa and RT-PCR were used to test the concentration of M2receptor,RGS6 and Kir3.4.Results:1)After 8 weeks,HR of F group was significantly lower than the rats in C Group(P<0.05).2)HR of C Group at 18 weeks was significantly lower than at 8 weeks (P<0.05),but it did not happen in FC Group.And there was no significant difference in HR at 18 weeks between C Group and FC Group.3)The change of HR was not significant different between C group and FC Group and among the obese groups.4)Kir3.4 in FC Group was significant more than in C Group(P<0.05).5)M2receptor mRNA in FC Group was less than in C Group,but RGS6 mRNA in FC Group was more than in C Group.6)M2receptor mRNA in both FM Group and FH Group was less than in FC Group.Conclusion:During the development of the obese,the main effect of automatic nerve on the rest heart rate regulation changed from vagal nerve to sympathetic nerve.8 weeks exercise had no effect on the rest heart rate regulation of automatic nerve.

exercise;automaticnerve;restheartrate;obesity;rat

1000-677X(2015)03-0044-07

2014-05-22；

2015-02-11

教育部科學(xué)技術(shù)研究重大項(xiàng)目(311038)。

楊月琴(1982-)，女，湖北當(dāng)陽(yáng)人，實(shí)驗(yàn)員，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物化學(xué)，E-mail：yangyueqin226@163.com。

1.武漢體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)干預(yù)與健康促進(jìn)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079；2.北京體育大學(xué) 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，北京 10084；3.井岡山大學(xué) 體育學(xué)院，江西 吉安 343009；4.三峽大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 宜昌 443002 1.Wuhan Sports University,Wuhan 430079,China;2.Beijing Sport University,Beijing 100084,China;3.Jinggangshan Universtiy,Ji’an 343009,China;4.China Three Gorges University,Yichang 443002,China.

G804.2

A