付 毅

(大連大學體育學院，遼寧 大連 116622)

0 引言

一氧化氮(Nitric Oxide，NO)是由血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生并釋放的“內(nèi)皮依賴性舒血管因子”，對血管壁有重要的保護作用，能夠抑制血管平滑肌的收縮和增生及血小板和血細胞對血管內(nèi)皮表面的的粘附聚集。近年研究表明，NO與動脈粥樣硬化(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早期病理改變[2]。根據(jù)近年運動醫(yī)學對血管的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運動鍛煉能夠改善血管的舒張反應(yīng)性，提高血管系統(tǒng)對運動的適應(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氣體來對NO和NOS表達進行調(diào)控，用于治療AS已取得重大成果。因此，本研究采用有氧運動的手段，從血管內(nèi)皮細胞功能入手，觀察NO、NOS和血脂的變化，旨在探討二者的關(guān)系及運動抗動脈粥樣硬化的可能機制。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

健康純種雄性SD大鼠40只，鼠齡12個月，體重300～350 g，由西安醫(yī)科大學動物中心提供。靜養(yǎng)1周后隨機分為2組:對照組和游泳訓練組，每組20只。實驗期間動物自由飲水攝食，動物飼料為普通飼料，水為涼開水。

1.2 研究方法

1.2.1 訓練方法

采用無負重游泳方式，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。訓練前2天每天適應(yīng)游泳30 min。

1.2.2 標本制備

末次訓練48 h后，動物心臟取血，分離血清，剪取3 mm長胸主動脈。主要測試指標有:(1)血NO含量:采用硝酸還原酶法測定，試劑盒購自第四軍醫(yī)大學免疫技術(shù)研究所，操作按試劑盒說明進行;(2)主動脈NOS活性:采用NADPH-d組化方法顯示NOS的陽性產(chǎn)物，以目測半定量方法判斷NOS活性，顏色的深淺表示NOS陽性產(chǎn)物的多少，顏色與背景一致為陰性(－)，淡藍紫色為弱陽性(+)，藍紫色為陽性(++);(3)血脂含量測定:利用BT2245全自動生化分析儀測定，并計算動脈硬化指數(shù)(AI)值A(chǔ)I=[(TC －HDL)/HDL]。

1.2.3 統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 5.0軟件處理，各組間數(shù)據(jù)均進行平均數(shù)與標準差之間的T檢驗，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含量見表1。由表可知，運動組和對照組相比，NO含量增加44.05%，有極顯著性差異(p＜0.01);表明運動訓練可有效地提高NO含量，增強血管內(nèi)皮細胞的舒張功能。

表1 大鼠血NO含量的變化(X±SD)

2.2 大鼠主動脈NOS活性的變化

大鼠主動脈NOS活性的變化見表2。光鏡下，運動組血管染色背景干凈，染色均勻，顏色呈清晰的藍紫色，與背景顏色相差較大，此外，運動組還清晰可見血管內(nèi)皮細胞邊界呈縱行條紋排列;而對照組染色背景較臟，有黑色斑點，內(nèi)皮細胞邊界不清，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。表明運動可有效地提高血管NOS酶的活性。

表2 運動對大鼠主動脈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表3。由表可見，運動組與對照組相比，TG、TC、HDL、LDL和動脈硬化指數(shù)AI值均極顯著下降，表明運動具有顯著的降低血脂的作用。

表3 運動對大鼠血脂含量的影響(X±SD)

3 討論

3.1 運動對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。向外擴散至管壁，舒張血管平滑肌細胞，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，也是早期泡沫細胞形成的機制之一，這種舒張功能的紊亂與NO的活性有關(guān)，NO分泌不足加速動脈粥樣硬化[3]。有研究發(fā)現(xiàn)狗在運動后，冠狀動脈NOS mRNA表達上升，內(nèi)皮細胞穩(wěn)定狀態(tài)下NOS mRNA水平上升，促進內(nèi)皮依賴性血管舒張，作者認為這可能是運動有益心血管系統(tǒng)的原因[4]。本研究結(jié)果也同樣顯示，大鼠經(jīng)8周有氧訓練后，NO生成增加，血管內(nèi)皮NOS活性增高，促進了血管內(nèi)皮依賴性的血管舒張。表明:較長期的規(guī)則運動鍛煉可以改善血管的舒張性，增加內(nèi)皮細胞產(chǎn)生NO的能力。這可能是因為長期有氧運動能夠增強心臟的泵血功能，使心臟輸出量增加，血流加速，產(chǎn)生搏動性血流，并增加血管內(nèi)血流切應(yīng)力，從而刺激血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生NO，NO生成增加，擴張血管，保證了運動時心肌和骨骼肌等重要組織的血供。

運動誘導血管NO生成增加，擴張血管，保證了運動時心肌和骨骼肌等重要組織血液供應(yīng)及運動時氧的需要，因此，NO在機體對運動適應(yīng)上發(fā)揮著重要的作用。運動引起NO分泌增加的機制尚不清楚，可能與以下因素有關(guān):(1)運動增加了動脈血流量，NO對血管的調(diào)節(jié)作用呈流量依賴性，血流量增加可以導致NO釋放和血管擴張[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，其中之一為切應(yīng)力。當骨骼肌血流量減少時，血管床所受的切應(yīng)力減小，使NO生成減少，對骨骼肌的調(diào)節(jié)作用變小。Robert J T等提出，NO作為一個放大器促進運動時代謝性血管擴張，使肌肉血流量增加，增大的切應(yīng)力刺激內(nèi)皮NO生成，進一步促進血管舒張，以維持供氧的需要。(2)運動提高了血流對血管壁產(chǎn)生的切應(yīng)力，切應(yīng)力是促進NO釋放的重要因素之一[6]，切應(yīng)力可激活內(nèi)皮細胞表面的機械性感受器，使某些細胞因子，如NOS、血小板源性生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子等的基因轉(zhuǎn)錄使NOS活性增高，釋放NO增加，血管擴張并抵消增加的切應(yīng)力。此過程是正常情況下NO產(chǎn)生的最重要的調(diào)節(jié)機制[7]。本研究結(jié)果表明，運動組和對照組大鼠相比，運動可顯著提高NO及主動脈NOS活性。表明利用運動訓練手段可以有效地改善血管的功能狀態(tài)，維護血管壁細胞結(jié)構(gòu)的完整性，從而達到抗AS的目的。

3.2 運動降低血脂的作用

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

高脂血癥主要通過OX-LDL損傷血管壁，血管內(nèi)皮細胞損害是AS的始動環(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因子，使局部膠原纖維合成增加，單核細胞附壁浸潤，中膜平滑肌細胞向內(nèi)膜遷移，增殖的細胞發(fā)生表型的改變，吞噬大量脂質(zhì)，形成泡沫細胞最終導致AS。高脂血癥引起內(nèi)皮細胞功能損傷的機制尚不清楚，但肯定是內(nèi)皮細胞功能損傷的病因，而血脂調(diào)節(jié)藥物對血管內(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，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)皮細胞功能障礙，表現(xiàn)為血管內(nèi)皮對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)皮細胞的這種功能障礙[9-10]。

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

通過本研究發(fā)現(xiàn)，運動可降低血脂含量，減輕了脂質(zhì)對血管壁的損害，提高NO水平，增強NOS活性，改善了血管內(nèi)皮的舒張功能，維護了血管壁的結(jié)構(gòu)與功能完整，因此可以有效地防治動脈粥樣硬化的發(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胞增殖，它們對調(diào)節(jié)心血管功能有著重要的生理作用。有氧運動是提高人體健康水平最常用、最有效的方法之一，經(jīng)常參加有氧運動可以有效地增進人體各器官系統(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。本研究利用運動訓練手段，發(fā)現(xiàn)運動可提高中年大鼠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，減輕脂類對血管內(nèi)皮細胞的損害作用，從而提高血管系統(tǒng)對運動的適應(yīng)能力，這種適應(yīng)性改變能增強心肌泵血功能，增加心肌有氧能力和機體儲備能力，改善心肌和骨骼肌等重要組織的血供，這可能是運動抗動脈粥樣硬化的重要機制。

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