高強(qiáng)性間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)高血壓大鼠血管內(nèi)皮舒張功能和血壓的影響

高強(qiáng)性間歇運(yùn)動(dòng)對(duì)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(yùn)動(dòng)量的高強(qiáng)性間歇游泳運(yùn)動(dòng)(HIIS)對(duì)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(duì)照組，將40只SHR大鼠隨機(jī)分為SHR對(duì)照組、小運(yùn)動(dòng)量HIIS組(A組)、中等運(yùn)動(dòng)量HIIS組(B組)和大運(yùn)動(dòng)量HIIS組(C組)，運(yùn)用5組/次、10組/次和20組/次3種運(yùn)動(dòng)量分別對(duì)A、B和C組進(jìn)行8 w，5次/w的HIIS干預(yù)，分別對(duì)干預(yù)前、中、后SHR對(duì)照組和所有運(yùn)動(dòng)組進(jìn)行血壓測(cè)試；在干預(yù)后對(duì)所有組進(jìn)行抗氧化能力和胸主動(dòng)脈乙酰膽堿的血管反應(yīng)測(cè)試，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)理分析。結(jié)果 在抗氧化能力測(cè)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(duì)照組和C組(P<0.05)，且A組和B組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)；A組和B組的MDA要顯著低于SHR對(duì)照組和C組，且C組顯著高于SHR對(duì)照組(P<0.05)； 在乙酰膽堿誘導(dǎo)的胸主動(dòng)脈內(nèi)皮依賴(lài)性舒張反應(yīng)的測(cè)試中，A組和B組乙酰膽堿誘導(dǎo)的胸主動(dòng)脈內(nèi)皮依賴(lài)性的舒張反應(yīng)都顯著高于C組和SHR對(duì)照組，并且B組顯著高于A組(P<0.05)，SHR對(duì)照組顯著高于C組(P<0.05)； 在血壓測(cè)試中我們發(fā)現(xiàn)，B組的收縮壓在每次的測(cè)試中均顯著低于SHR對(duì)照組(P<0.05)，其舒張壓在第5和第8周的測(cè)試中也顯著低于SHR對(duì)照組(P<0.05)。結(jié)論長(zhǎng)期中等運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠有效增強(qiáng)SHR機(jī)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(zhǎng)，而長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS可能會(huì)造成SHR的過(guò)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(qiáng)性間歇運(yùn)動(dòng)；高血壓大鼠；血管舒張能力；血壓

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕G804.2〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：川北醫(yī)學(xué)院科研發(fā)展計(jì)劃青年項(xiàng)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(yùn)動(dòng)與心血管健康研究。

高強(qiáng)性間歇運(yùn)動(dòng)(HIIT)是指在一次練習(xí)的負(fù)荷時(shí)間為40 s以?xún)?nèi)的，以基本穩(wěn)定的練習(xí)動(dòng)作和大的負(fù)荷強(qiáng)度(最大心率90%以上)，間歇時(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)負(fù)荷大，間歇時(shí)間短，短時(shí)間內(nèi)會(huì)對(duì)機(jī)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(wèn)題，文獻(xiàn)中還沒(méi)有高血壓患者或動(dòng)物與HIIT的有關(guān)報(bào)道。本文探討不同運(yùn)動(dòng)量的高強(qiáng)性間歇游泳運(yùn)動(dòng)(HIIS)對(duì)高血壓大鼠(SHR)抗氧化能力、主動(dòng)脈內(nèi)皮舒張能力和血壓的影響。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物購(gòu)買(mǎi)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)動(dòng)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(duì)照組，將40只SHR隨機(jī)分為SHR對(duì)照組、HIIS A、B、C組，每組10只。正常對(duì)照組和SHR對(duì)照組不做任何運(yùn)動(dòng)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(wú)負(fù)重游泳訓(xùn)練。從第2周開(kāi)始，將采用尾部負(fù)重(7%自身體重)〔6〕的方式，分別對(duì)A、B、C組進(jìn)行小、中、大3種運(yùn)動(dòng)量(A、B、C組的運(yùn)動(dòng)量分別為：30 s×5、10、20組/次)，組間間歇時(shí)間1 min的游泳訓(xùn)練。訓(xùn)練的總時(shí)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(cè)試方法采用2-硫代巴比妥酸(TBA)比色法測(cè)定血清MDA含量，黃嘌呤氧化酶法(XO)測(cè)定血清SOD活力，試劑盒均購(gòu)自南京建成生物工程研究所。

1.3.3胸主動(dòng)脈最大舒張性的測(cè)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(kāi)，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(dòng)脈后，將兩端用止血鉗夾后剪斷并迅速分離胸主動(dòng)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?chē)Y(jié)締組織、脂肪組織和血管分支后，將血管剪成3～4 mm長(zhǎng)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(hào)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(jì)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(jì)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(cè)定采用MC4000動(dòng)物無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)試儀(自然基因科技有限公司)，對(duì)各組干預(yù)前和干預(yù)開(kāi)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(cè)試，每只大鼠的測(cè)量時(shí)間盡量固定在同一時(shí)間。

1.4統(tǒng)計(jì)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(yùn)動(dòng)前各組之間的收縮壓和舒張壓均沒(méi)有出現(xiàn)顯著差異(P>0.05)；從第3周的血壓測(cè)試結(jié)果看，所有運(yùn)動(dòng)組的收縮壓均顯著低于SHR對(duì)照組(P<0.05)，在舒張壓方面，所有運(yùn)動(dòng)組都要低于SHR對(duì)照組，但沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。第5周的血壓測(cè)試中，只有B組的收縮壓增長(zhǎng)較慢，且顯著低于SHR對(duì)照組和其他運(yùn)動(dòng)組(P<0.05)，其他組之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)；在舒張壓方面，A組和B組的測(cè)試值均低于SHR對(duì)照組和C組，但只有B組與SHR對(duì)照組和C組有顯著差異(P<0.05)。第8周的血壓測(cè)試，A組和B組的收縮壓和舒張壓都顯著低于SHR對(duì)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(zhǎng)期的中等或小運(yùn)動(dòng)量的HIIS均能夠有效地防止SHR的血壓隨周齡增長(zhǎng)，其中中等運(yùn)動(dòng)量的效果最為明顯；長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS卻與前者相反，它對(duì)防止SHR的血壓隨齡增加基本無(wú)作用。見(jiàn)表1。

表1　各組大鼠收縮壓、舒張壓的變化

與SHR對(duì)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(duì)照組和C組(P<0.05)，且A組和B組間無(wú)顯著差異(P>0.05)；A組和B組MDA要顯著低于SHR對(duì)照組和C組(P<0.05)，且C組的MDA顯著高于SHR對(duì)照組(P<0.05)；但所有運(yùn)動(dòng)組和SHR對(duì)照組的SOD和MDA含量均顯著低于和高于WKY對(duì)照組(P<0.05)。說(shuō)明長(zhǎng)期的中等和小運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠有效提高SHR機(jī)體的抗氧化能力，而長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS則會(huì)降低SHR機(jī)體的抗氧化能力。

表2　各組血清SOD、MDA水平比較

與SHR對(duì)照組比較:1)P<0.05；與C組比較:2)P<0.05

2.3胸主動(dòng)脈最大舒張變化狀況通過(guò)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(dòng)脈內(nèi)皮依賴(lài)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(duì)照組(74.42%±4.49%)(P<0.05)，并且B組顯著高于A組(P<0.05)，SHR對(duì)照組顯著高于C組(P<0.05)；但所有運(yùn)動(dòng)組和SHR對(duì)照組均顯著低于WKY對(duì)照組的95.55%±4.49%(P<0.05)。說(shuō)明長(zhǎng)期中等和小運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠有效提高SHR胸主動(dòng)脈的內(nèi)皮舒張能力，且中等運(yùn)動(dòng)量的HIIS的效果最明顯；而長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS會(huì)明顯降低SHR胸主動(dòng)脈內(nèi)皮的舒張能力。

3討論

在生理?xiàng)l件下，活性氧(ROS)的生成與清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，不會(huì)對(duì)機(jī)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(jī)體產(chǎn)生過(guò)多的ROS，造成脂質(zhì)過(guò)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(zhǎng)時(shí)間的HIIT能夠顯著提高運(yùn)動(dòng)肌、心肌中SOD和過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性，降低心肌中MDA的含量，但所針對(duì)的對(duì)象均為血壓正常的SD大鼠。本實(shí)驗(yàn)采用不同運(yùn)動(dòng)量的HIIS對(duì)SHR進(jìn)行了長(zhǎng)期的干預(yù)，發(fā)現(xiàn)中等和小運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)負(fù)荷大，機(jī)體會(huì)因在運(yùn)動(dòng)中氧耗增加、運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗和乳酸代謝等因素產(chǎn)生較多的自由基，而機(jī)體會(huì)通過(guò)自身的抗氧化系統(tǒng)，代償性增強(qiáng)其抗氧化酶的活性〔11〕和提高酶的合成量，清除運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的自由基；其次， HIIT能夠降低SHR運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)大運(yùn)動(dòng)量的HIIS會(huì)使SHR機(jī)體的抗氧化能力有較為明顯的降低，這可能是由于大運(yùn)動(dòng)量HIIS所產(chǎn)生的自由基超過(guò)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(zhǎng)，其血管的舒張功能也會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而逐步降低〔13〕。這主要是因?yàn)镾HR的血管內(nèi)皮細(xì)胞在長(zhǎng)時(shí)間的高血壓狀態(tài)下遭到損傷，使其N(xiāo)O的分泌減少所致〔14〕。

Rakobowchuk等〔15〕人發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)青年人進(jìn)行6 w，3次/w，4～6組/次的HIIT后，其股動(dòng)脈的內(nèi)皮舒張能力有顯著性的提高(P<0.05)。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中等和小運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠增加SHR的胸主動(dòng)脈的血管內(nèi)皮舒張能力，說(shuō)明無(wú)論是健康的人群或高血壓動(dòng)物，均能通過(guò)HIIT來(lái)改善動(dòng)脈內(nèi)皮的舒張能力。研究表明，運(yùn)動(dòng)能夠改善高血壓動(dòng)物血管的內(nèi)皮舒張能力，其改善的主要機(jī)制是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致NO分泌增多而造成的〔16～19〕。HIIT運(yùn)動(dòng)負(fù)荷大，要求運(yùn)動(dòng)對(duì)象在機(jī)體不完全恢復(fù)的狀況下，就要開(kāi)始下一次的練習(xí)，故在單位時(shí)間內(nèi)組織的缺血、缺氧和血管切應(yīng)力都會(huì)加大，這些因素均會(huì)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中等和小運(yùn)動(dòng)量的HIIS后能夠顯著增強(qiáng)SHR機(jī)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(yùn)動(dòng)量的HIIS會(huì)使SHR胸主動(dòng)脈的血管內(nèi)皮舒張能力明顯下降。這有可能是因?yàn)榇筮\(yùn)動(dòng)量的HIIS后ROS過(guò)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(huì)隨著其年齡的增長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)說(shuō)明中小運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠防止SHR的血壓隨年齡增長(zhǎng)的現(xiàn)象。有研究表明，HIIT能夠有效提高運(yùn)動(dòng)對(duì)象的心率變異性(HRV)中的高頻功率(HF)，降低機(jī)體的交感神經(jīng)的活性〔2,3〕改善高血壓人群或動(dòng)物交感神經(jīng)興奮的狀況；其次，HIIT能夠有效增強(qiáng)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(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS，不但不能夠防止血壓的隨齡增長(zhǎng)，反而使其血壓有較大的增長(zhǎng)。這有可能是因?yàn)檫^(guò)大的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，造成SHR產(chǎn)生了交感神經(jīng)亢進(jìn)的狀況〔25〕，這會(huì)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(hào)分流，抑制血管壓力反饋通路的信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致血壓調(diào)定點(diǎn)升高〔27〕；另外，過(guò)多ROS〔28〕的產(chǎn)生，會(huì)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(zhǎng)期中等運(yùn)動(dòng)量的HIIS能夠有效增強(qiáng)SHR機(jī)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(zhǎng)，而長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量的HIIS會(huì)因過(guò)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(duì)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(cè)試各要素是一環(huán)扣一環(huán)的，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響最后結(jié)果的評(píng)定。測(cè)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(jì)算存在較大的不確定性，需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)積累和相關(guān)設(shè)備的輔助。因此，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的可操作性，一方面需要在掌握經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不斷提高；另一方面我們?cè)跍y(cè)試中，或制修訂標(biāo)準(zhǔn)、編制作業(yè)指導(dǎo)書(shū)時(shí)，可在通過(guò)驗(yàn)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(qiáng)度，從而提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度，使家具漆膜附著力的評(píng)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(mèng)園)