高強性間歇運動對高血壓大鼠血管內(nèi)皮舒張功能和血壓的影響

李昊張媛媛1

(川北醫(yī)學(xué)院體育教研室，四川南充637007)

摘要〔〕目的探索不同運動量的高強性間歇游泳運動(HIIS)對高血壓(SHR)大鼠抗氧化能力、血管內(nèi)皮舒張能力和血壓的影響。方法將10只WKY大鼠作為正常對照組，將40只SHR大鼠隨機分為SHR對照組、小運動量HIIS組(A組)、中等運動量HIIS組(B組)和大運動量HIIS組(C組)，運用5組/次、10組/次和20組/次3種運動量分別對A、B和C組進(jìn)行8 w，5次/w的HIIS干預(yù)，分別對干預(yù)前、中、后SHR對照組和所有運動組進(jìn)行血壓測試；在干預(yù)后對所有組進(jìn)行抗氧化能力和胸主動脈乙酰膽堿的血管反應(yīng)測試，對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)理分析。結(jié)果 在抗氧化能力測試中，在8 w的HIIS后，A和B組血清中超氧化物歧化酶(SOD)的數(shù)量要顯著高于SHR對照組和C組(P<0.05)，且A組和B組之間無顯著差異(P>0.05)；A組和B組的MDA要顯著低于SHR對照組和C組，且C組顯著高于SHR對照組(P<0.05)； 在乙酰膽堿誘導(dǎo)的胸主動脈內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)的測試中，A組和B組乙酰膽堿誘導(dǎo)的胸主動脈內(nèi)皮依賴性的舒張反應(yīng)都顯著高于C組和SHR對照組，并且B組顯著高于A組(P<0.05)，SHR對照組顯著高于C組(P<0.05)； 在血壓測試中我們發(fā)現(xiàn)，B組的收縮壓在每次的測試中均顯著低于SHR對照組(P<0.05)，其舒張壓在第5和第8周的測試中也顯著低于SHR對照組(P<0.05)。結(jié)論長期中等運動量的HIIS能夠有效增強SHR機體的抗氧化能力和血管內(nèi)皮的舒張能力以及防止其血壓的隨齡增長，而長期大運動量的HIIS可能會造成SHR的過度疲勞，從而導(dǎo)致其血壓隨齡升高、血管舒張能力和抗氧化能力的下降。

關(guān)鍵詞〔〕高強性間歇運動；高血壓大鼠；血管舒張能力；血壓

中圖分類號〔〕G804.2〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔

基金項目：川北醫(yī)學(xué)院科研發(fā)展計劃青年項目(CBY11-A-QN12)

1西華師范大學(xué)體育學(xué)院

第一作者：李昊(1980-)，男，碩士，講師，主要從事運動與心血管健康研究。

高強性間歇運動(HIIT)是指在一次練習(xí)的負(fù)荷時間為40 s以內(nèi)的，以基本穩(wěn)定的練習(xí)動作和大的負(fù)荷強度(最大心率90%以上)，間歇時間極不充分的條件下，反復(fù)進(jìn)行練習(xí)的一種訓(xùn)練方法〔1〕。最近有研究表明，在HIIT后能夠有效降低人或動物交感神經(jīng)的興奮性〔2,3〕、提高肌肉中一氧化氮合酶(eNOS)的含量〔4〕和毛細(xì)血管數(shù)量〔5〕等促進(jìn)心血管系統(tǒng)健康的作用。但是因這種練習(xí)方法的運動負(fù)荷大，間歇時間短，短時間內(nèi)會對機體產(chǎn)生較大的應(yīng)激反應(yīng)，考慮到其安全性和耐受性的問題，文獻(xiàn)中還沒有高血壓患者或動物與HIIT的有關(guān)報道。本文探討不同運動量的高強性間歇游泳運動(HIIS)對高血壓大鼠(SHR)抗氧化能力、主動脈內(nèi)皮舒張能力和血壓的影響。

1材料與方法

1.1實驗動物購買10只雄性Wistar-Kyoto大鼠(WKY)和40只2月齡雄性SHR，將其分籠飼養(yǎng)，每籠5只，溫度(20℃～21℃)，濕度(～50%)，光照12∶12 h，采用自由飲水和飲食，全部由國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物常規(guī)飼養(yǎng)。

1.2分組和訓(xùn)練方案在適應(yīng)性飼養(yǎng)1 w后，將10只WKY大鼠作為正常對照組，將40只SHR隨機分為SHR對照組、HIIS A、B、C組，每組10只。正常對照組和SHR對照組不做任何運動干預(yù)。所有HIIS組第1周將進(jìn)行5次，20 min/次，1次/d的適應(yīng)性無負(fù)重游泳訓(xùn)練。從第2周開始，將采用尾部負(fù)重(7%自身體重)〔6〕的方式，分別對A、B、C組進(jìn)行小、中、大3種運動量(A、B、C組的運動量分別為：30 s×5、10、20組/次)，組間間歇時間1 min的游泳訓(xùn)練。訓(xùn)練的總時間為8 w，5次/w，每訓(xùn)練2 d休息1 d。

1.3血清丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)含量

1.3.1標(biāo)本的收集最后一次訓(xùn)練后24 h，將所有大鼠斷頭處死，用10 ml注射器抽取心室內(nèi)血液，取血4 ml緩慢置入試管中，室溫下靜置15 min后，3 000 r/min，共10 min，留取血清，-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2測試方法采用2-硫代巴比妥酸(TBA)比色法測定血清MDA含量，黃嘌呤氧化酶法(XO)測定血清SOD活力，試劑盒均購自南京建成生物工程研究所。

1.3.3胸主動脈最大舒張性的測定最后一次訓(xùn)練后24 h，將所有大鼠斷頭處死，處死后迅速固定并用剪刀將腹部至胸腔剪開，用沾有pH 7.2 的 0.01 mol/L 磷酸鹽緩沖液(PBS)的棉花擦拭組織表面，清理視野，在找到胸主動脈后，將兩端用止血鉗夾后剪斷并迅速分離胸主動脈，再完整將其取出并置于盛有的4℃飽和的Krebs液中漂洗，清除掉血管周圍結(jié)締組織、脂肪組織和血管分支后，將血管剪成3～4 mm長的血管環(huán)，隨后將血管環(huán)懸掛在預(yù)置Krebs液的器官浴槽內(nèi)，并與張力換能器相連(張力換能器連接于MAP2000生物信號采集系統(tǒng))。器官浴槽中Krebs液保持37℃恒溫，并持續(xù)通入95%O2+5%CO2混合氣體，調(diào)整血管環(huán)張力負(fù)荷2 g，平衡60 min，每隔15 min更換一次Krebs液。在苯腎上腺素(終濃度為10-7mol/L)預(yù)收縮的基礎(chǔ)上,按濃度累計法向浴槽Krebs液中依次加入1×10-9～1×10-5mol/L的乙酰膽堿，觀察并計算乙酰膽堿誘導(dǎo)的最大舒張百分比，間接反映血管內(nèi)皮功能。

1.3.4血壓的測定采用MC4000動物無創(chuàng)血壓測試儀(自然基因科技有限公司)，對各組干預(yù)前和干預(yù)開始后的第3、5和最后1 w進(jìn)行安靜收縮壓和舒張壓的測試，每只大鼠的測量時間盡量固定在同一時間。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2結(jié)果

2.1血壓的變化在運動前各組之間的收縮壓和舒張壓均沒有出現(xiàn)顯著差異(P>0.05)；從第3周的血壓測試結(jié)果看，所有運動組的收縮壓均顯著低于SHR對照組(P<0.05)，在舒張壓方面，所有運動組都要低于SHR對照組，但沒有顯著差異(P>0.05)。第5周的血壓測試中，只有B組的收縮壓增長較慢，且顯著低于SHR對照組和其他運動組(P<0.05)，其他組之間沒有顯著差異(P>0.05)；在舒張壓方面，A組和B組的測試值均低于SHR對照組和C組，但只有B組與SHR對照組和C組有顯著差異(P<0.05)。第8周的血壓測試，A組和B組的收縮壓和舒張壓都顯著低于SHR對照組和C組(P<0.05)，B組的收縮壓和舒張壓顯著低于A組(P<0.05)。提示長期的中等或小運動量的HIIS均能夠有效地防止SHR的血壓隨周齡增長，其中中等運動量的效果最為明顯；長期大運動量的HIIS卻與前者相反，它對防止SHR的血壓隨齡增加基本無作用。見表1。

表1　各組大鼠收縮壓、舒張壓的變化

與SHR對照組比較：1)P<0.05，與A組比較： 2)P<0.05，與C組比較：3)P<0.05

2.2各組血清SOD和MDA水平比較在8 w的HIIS后，A組和B組血SOD水平要顯著高于SHR對照組和C組(P<0.05)，且A組和B組間無顯著差異(P>0.05)；A組和B組MDA要顯著低于SHR對照組和C組(P<0.05)，且C組的MDA顯著高于SHR對照組(P<0.05)；但所有運動組和SHR對照組的SOD和MDA含量均顯著低于和高于WKY對照組(P<0.05)。說明長期的中等和小運動量的HIIS能夠有效提高SHR機體的抗氧化能力，而長期大運動量的HIIS則會降低SHR機體的抗氧化能力。

表2　各組血清SOD、MDA水平比較

與SHR對照組比較:1)P<0.05；與C組比較:2)P<0.05

2.3胸主動脈最大舒張變化狀況通過8 w的高HIIS后，A組和B組的10-5乙酰膽堿誘導(dǎo)的胸主動脈內(nèi)皮依賴性的舒張反應(yīng)分別達(dá)到了81.25%±3.11%和88.72%±2.86%，顯著高于C組(65.50%±3.84%)和SHR對照組(74.42%±4.49%)(P<0.05)，并且B組顯著高于A組(P<0.05)，SHR對照組顯著高于C組(P<0.05)；但所有運動組和SHR對照組均顯著低于WKY對照組的95.55%±4.49%(P<0.05)。說明長期中等和小運動量的HIIS能夠有效提高SHR胸主動脈的內(nèi)皮舒張能力，且中等運動量的HIIS的效果最明顯；而長期大運動量的HIIS會明顯降低SHR胸主動脈內(nèi)皮的舒張能力。

3討論

在生理條件下，活性氧(ROS)的生成與清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)，不會對機體造成影響。SHR因其交感神經(jīng)興奮異常，加大了組織的氧化代謝，從而使機體產(chǎn)生過多的ROS，造成脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物MDA增加和抗氧化酶SOD的減少〔7〕。

先前的研究〔8～10〕發(fā)現(xiàn)，長時間的HIIT能夠顯著提高運動肌、心肌中SOD和過氧化氫酶(CAT)的活性，降低心肌中MDA的含量，但所針對的對象均為血壓正常的SD大鼠。本實驗采用不同運動量的HIIS對SHR進(jìn)行了長期的干預(yù)，發(fā)現(xiàn)中等和小運動量的HIIS能夠有效提高血清中SOD的含量和降低MDA的含量，提示HIIS能夠明顯提高SHR的抗氧化能力。HIIT因其運動負(fù)荷大，機體會因在運動中氧耗增加、運動后過量氧耗和乳酸代謝等因素產(chǎn)生較多的自由基，而機體會通過自身的抗氧化系統(tǒng)，代償性增強其抗氧化酶的活性〔11〕和提高酶的合成量，清除運動時所產(chǎn)生的自由基；其次， HIIT能夠降低SHR運動后交感神經(jīng)的興奮性〔2,3〕及血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)〔12〕的分泌，從而使血管平滑肌和血管內(nèi)皮細(xì)胞中的NADH/NADPH氧化酶產(chǎn)生的活性氧數(shù)量減少。

本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)大運動量的HIIS會使SHR機體的抗氧化能力有較為明顯的降低，這可能是由于大運動量HIIS所產(chǎn)生的自由基超過了SHR抗氧化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致自由基產(chǎn)生與清除失衡而造成的。

隨著高血壓大鼠年齡的增長，其血管的舒張功能也會隨著年齡的增長而逐步降低〔13〕。這主要是因為SHR的血管內(nèi)皮細(xì)胞在長時間的高血壓狀態(tài)下遭到損傷，使其NO的分泌減少所致〔14〕。

Rakobowchuk等〔15〕人發(fā)現(xiàn)通過對青年人進(jìn)行6 w，3次/w，4～6組/次的HIIT后，其股動脈的內(nèi)皮舒張能力有顯著性的提高(P<0.05)。本實驗發(fā)現(xiàn)中等和小運動量的HIIS能夠增加SHR的胸主動脈的血管內(nèi)皮舒張能力，說明無論是健康的人群或高血壓動物，均能通過HIIT來改善動脈內(nèi)皮的舒張能力。研究表明，運動能夠改善高血壓動物血管的內(nèi)皮舒張能力，其改善的主要機制是運動導(dǎo)致NO分泌增多而造成的〔16～19〕。HIIT運動負(fù)荷大，要求運動對象在機體不完全恢復(fù)的狀況下，就要開始下一次的練習(xí)，故在單位時間內(nèi)組織的缺血、缺氧和血管切應(yīng)力都會加大，這些因素均會誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞中一氧化氮合酶(NOS)的mRNA及蛋白的表達(dá)上調(diào)，促使eNOS磷酸化〔4〕，從而導(dǎo)致NO的分泌增多；其次，本實驗發(fā)現(xiàn)中等和小運動量的HIIS后能夠顯著增強SHR機體的抗氧化能力，防止血管內(nèi)皮細(xì)胞遭ROS的攻擊及NO的滅活，從而起到保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用。另外，大運動量的HIIS會使SHR胸主動脈的血管內(nèi)皮舒張能力明顯下降。這有可能是因為大運動量的HIIS后ROS過度增多和血管內(nèi)皮細(xì)胞中的L-精氨酸大量消耗，體內(nèi)的NDS催化生成超氧陰離子〔20〕，而損傷血管的內(nèi)皮細(xì)胞影響其正常的分泌和舒縮功能。SHR大鼠的血壓會隨著其年齡的增長而逐步升高〔21〕，有研究表明〔22.23〕HIIT能夠顯著地降低青少年和肥胖男青年的血壓。本實驗說明中小運動量的HIIS能夠防止SHR的血壓隨年齡增長的現(xiàn)象。有研究表明，HIIT能夠有效提高運動對象的心率變異性(HRV)中的高頻功率(HF)，降低機體的交感神經(jīng)的活性〔2,3〕改善高血壓人群或動物交感神經(jīng)興奮的狀況；其次，HIIT能夠有效增強血管內(nèi)皮細(xì)胞生成NO〔4〕的能力，防止血管平滑肌的增殖，保證其血管的彈性，從而降低血管阻力；另外，HIIT還能夠增加肌肉中毛細(xì)血管的密度〔4.5〕，從而減輕總外周血管的阻力〔24〕。

長期大運動量的HIIS，不但不能夠防止血壓的隨齡增長，反而使其血壓有較大的增長。這有可能是因為過大的運動負(fù)荷，造成SHR產(chǎn)生了交感神經(jīng)亢進(jìn)的狀況〔25〕，這會促進(jìn)AngⅡ〔26〕的分泌從而抑制生理狀態(tài)下eNOS的活性，并促使γ-氨基丁酸(GABA) 釋放，使傳入孤束核壓力興奮感受器的神經(jīng)電信號分流，抑制血管壓力反饋通路的信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致血壓調(diào)定點升高〔27〕；另外，過多ROS〔28〕的產(chǎn)生，會加重或者誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，影響血管的壓力反射功能〔29〕。

綜上所述，長期中等運動量的HIIS能夠有效增強SHR機體的抗氧化能力和血管內(nèi)皮舒張能力以及防止其血壓的隨齡增長，而長期大運動量的HIIS會因過度疲勞造成SHR的血壓隨齡升高、血管舒張能力和抗氧化能力的下降，對SHR的心血管造成進(jìn)一步的損傷。

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綜上所述，家具漆膜附著力的測試各要素是一環(huán)扣一環(huán)的，任何一個環(huán)節(jié)都直接影響最后結(jié)果的評定。測試步驟中，使用刀具劃透漆膜而不傷到基材的掌握和漆膜脫落面積的計算存在較大的不確定性，需要有豐富的經(jīng)驗積累和相關(guān)設(shè)備的輔助。因此，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)的可操作性，一方面需要在掌握經(jīng)驗的基礎(chǔ)上不斷提高；另一方面我們在測試中，或制修訂標(biāo)準(zhǔn)、編制作業(yè)指導(dǎo)書時，可在通過驗證的基礎(chǔ)上大膽采用現(xiàn)有的科技設(shè)備，減少試件制作程序、減輕制件強度，從而提高檢測效率和準(zhǔn)確度，使家具漆膜附著力的評定更加的科學(xué)可控。

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〔2014-01-12修回〕

(編輯趙慧玲/曹夢園)