运动和中药对大鼠血管内皮功能影响机制的实验研究

付毅

(大连大学体育学院 辽宁大连 116622)

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的发生是由于血管内皮细胞和平滑肌细胞受各种危险因子的损伤,而使血管局部产生的一种过度的慢性炎性增生反应。血管内皮结构与功能的异常与动脉粥样硬化的发生、发展密切相关。所有致AS的危险因子均共同存在使血管内皮细胞舒张功能减弱[1-2]。

一氧化氮(Nitric Oxide,NO)是由血管内皮细胞产生并释放的“内皮依赖性舒血管因子”,对血管壁有重要的保护作用,能够抑制血管平滑肌的收缩和增生及血小板和血细胞对血管内皮表面的粘附聚集。研究表明,NO与动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)的发生和发展密切相关。血脂异常可引起血管内皮功能紊乱,主要表现在血管内皮依赖性舒张功能的减退,即一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase,NOS)的活性降低,它是发生在粥样斑块形成之前的一个早期病理改变[3-4]。

本研究从血管内皮细胞功能入手,主要采用中药丹参及绞股蓝等配方合剂与运动训练相结合的手段,观察中药和运动对大鼠NO、NOS及主动脉血管形态结构的影响,探讨中药和运动在AS形成中逆转血管内皮功能障碍,抑制血管内皮细胞的增殖与血管的肌化作用的可能机理,最终达到抗动脉粥样硬化的目的。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

健康纯种雄性SD大鼠40只,鼠龄12个月,体重300～350g。随机分为4组,对照组、中药组、游泳运动组、中药+游泳运动组,每组10只。中药组每天灌胃10～20ml/kg体重药物原浆,连续灌胃60d。中药:绞股蓝、丹参等中药配方合剂。

1.2 研究方法

表1 大鼠NO含量的变化(X±SD)

表2 大鼠主动脉NOS活性的变化

1.2.1 训练方法

运动组采用无负重游泳方式,水温(33±1)℃,1.5h/d,5d/周,共8周。游泳池内径55cm,水深60cm。训练前2d每天适应游泳30min。

1.2.2 测试方法

1.2.2.1 标本制备

末次训练48h后,动物麻醉,心脏取血,分离血清;剪取3mm长胸主动脉,常规石蜡切片,染色显微镜观察。主要测试指标有:(1)血NO含量:采用硝酸还原酶法测定;(2)主动脉NOS活性:采用NADPH-d组化方法显示NOS的阳性产物。以目测半定量方法判断NOS活性:颜色的深浅表示NOS阳性产物的多少,颜色与背景一致为阴性(-),淡蓝紫色为弱阳性(+),蓝紫色为阳性(++)。

1.2.2.2 统计学处理

所有数据均使用SPSS5.0软件处理,各组间数据均进行平均数与标准差之间的T检验,并以P<0.05作为差异显著性水平。

2 研究结果与分析

2.1 大鼠血NO含量

提示:中药紫丹蓝和运动运动可有效地提高NO含量,增强血管内皮舒张功能,二者相结合,效果优于单纯服药和单纯运动(见表1)。

2.2 大鼠主动脉NOS活性的变化

光镜下,中药组、运动组、中药+运动组染色背景干净,染色均匀,颜色呈清晰的蓝紫色,与背景颜色相差较大,中药组和中药+运动组颜色更深,运动组稍浅;此外,三组还清晰可见血管内皮细胞边界呈纵行条纹排列;对照组染色背景较脏,有黑色斑点,内皮细胞边界不清,条纹排列不规则,局部出现断裂和边界融合现象,染色不均匀,颜色几乎与背景颜色一致,阴性产物较多。提示:中药与运动可有效地提高NOS酶的活性,中药+运动效果则更显著（见表2）。

3 讨论

3.1 运动对血管舒张反应性的影响

正常情况下,血管系统中NO主要由血管内皮细胞合成和分泌,并向内弥散至管腔,抑制血小板的粘附和聚集。向外扩散至管壁,舒张血管平滑肌细胞,NOS可以间接反映NO的水平。近年研究表明,血管内皮依赖性舒张功能紊乱是AS形成粥样斑块之前早期的病理改变,也是早期泡沫细胞形成的机制之一,这种舒张功能的紊乱与NO的活性有关,NO分泌不足加速动脉粥样硬化[5]。

运动诱导血管NO生成增加,扩张血管,保证了运动时心肌和骨骼肌等重要组织血液供应及运动时氧的需要。运动引起NO分泌增加的机制尚不清楚,可能与以下因素有关:(1)运动增加了动脉血流量,NO对血管的调节作用呈流量依赖性,血流量增加可以导致NO释放和血管扩张。NO的产生受血流量影响很大,血流量可给予血管床许多信号,其中之一为切应力。当骨骼肌血流量减少时,血管床所受的切应力减小,使NO生成减少,对骨骼肌的调节作用变小。有研究提出,NO作为一个放大器促进运动时代谢性血管扩张,使肌肉血流量增加,增大的切应力刺激内皮NO生成,进一步促进血管舒张,以维持供氧的需要。(2)运动提高了血流对血管壁产生的切应力,切应力是促进NO释放的重要因素之一,切应力可激活内皮细胞表面的机械性感受器,使某些细胞因子,如NOS、血小板源性生长因子、转化生长因子等的基因转录使NOS活性增高,释放NO增加,血管扩张并抵消增加的切应力。此过程是正常情况下NO产生的最重要的调节机制[6]。

3.2 中药合剂对血管舒张反应性的影响

动脉硬化是中老年人的一种常见病。中医理论认为其主要病机以痰淤阻滞为标,肝气虚衰为本,故治应理气健脾,滋阴益肾、活血花淤、除湿化痰[7-8]。本中药配方合剂正是根据这些理论,选用丹参与绞股蓝等配伍组方,丹参具有疏通血脉、促进血行的功效。药理研究表明,丹参注射液对动物心脏有扩张冠脉、扩张血管的作用。另有研究发现,丹参能有效地降低主动脉内膜内皮素的表达作用,提高与之相拮抗的NO含量,抑制平滑肌细胞的增殖,逆转血管内皮功能障碍,从而达到防治AS的目的[9];绞股蓝含多种人参皂甙、绞股蓝皂甙、18种氨基酸、19种微量元素及多种维生素,具有降血脂、阻止血管壁脂质沉积、减轻脂质过氧化损伤、减轻血管内皮损伤、抑制主动脉、冠状动脉粥样斑块的形成以及过量服用无副作用等特点[10]。其中,绞股蓝降脂作用最为显著,降脂可以减轻脂质在血管壁的沉积和AS的发生机率。

本研究中药配方合剂灌胃8周,能显著提高大鼠NO含量和血管NOS活性。而中药+运动组与中药组和运动组相比,可显著提高NO及主动脉NOS活性。提示:利用中药和运动训练相结合手段可以有效地改善血管的功能状态,维护血管壁细胞结构的完整性,通过调节血管的舒张功能,对血管壁有一定的保护作用,从而达到抗AS的目的,并且效果要优于单纯服药和单纯运动。

4 结语

本研究利用中药配方合剂和运动训练相结合手段,发现可提高中年大鼠一氧化氮含量和血管一氧化氮合酶活性,保护血管内皮细胞的完整性,改善血管的舒张功能,从而提高血管系统对运动的适应能力,这种适应性改变能增强心肌泵血功能,增加心肌有氧能力和机体储备能力,二者相结合效果要优于单纯服药和单纯运动,这可能是中药与运动抗动脉粥样硬化的重要机制。

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