高强性间歇运动对高血压大鼠血管内皮舒张功能和血压的影响

高强性间歇运动对高血压大鼠血管内皮舒张功能和血压的影响

李昊张媛媛1

(川北医学院体育教研室，四川南充637007)

摘要〔〕目的探索不同运动量的高强性间歇游泳运动(HIIS)对高血压(SHR)大鼠抗氧化能力、血管内皮舒张能力和血压的影响。方法将10只WKY大鼠作为正常对照组，将40只SHR大鼠随机分为SHR对照组、小运动量HIIS组(A组)、中等运动量HIIS组(B组)和大运动量HIIS组(C组)，运用5组/次、10组/次和20组/次3种运动量分别对A、B和C组进行8 w，5次/w的HIIS干预，分别对干预前、中、后SHR对照组和所有运动组进行血压测试；在干预后对所有组进行抗氧化能力和胸主动脉乙酰胆碱的血管反应测试，对测试结果进行数理分析。结果 在抗氧化能力测试中，在8 w的HIIS后，A和B组血清中超氧化物歧化酶(SOD)的数量要显著高于SHR对照组和C组(P<0.05)，且A组和B组之间无显著差异(P>0.05)；A组和B组的MDA要显著低于SHR对照组和C组，且C组显著高于SHR对照组(P<0.05)； 在乙酰胆碱诱导的胸主动脉内皮依赖性舒张反应的测试中，A组和B组乙酰胆碱诱导的胸主动脉内皮依赖性的舒张反应都显著高于C组和SHR对照组，并且B组显著高于A组(P<0.05)，SHR对照组显著高于C组(P<0.05)； 在血压测试中我们发现，B组的收缩压在每次的测试中均显著低于SHR对照组(P<0.05)，其舒张压在第5和第8周的测试中也显著低于SHR对照组(P<0.05)。结论长期中等运动量的HIIS能够有效增强SHR机体的抗氧化能力和血管内皮的舒张能力以及防止其血压的随龄增长，而长期大运动量的HIIS可能会造成SHR的过度疲劳，从而导致其血压随龄升高、血管舒张能力和抗氧化能力的下降。

关键词〔〕高强性间歇运动；高血压大鼠；血管舒张能力；血压

中图分类号〔〕G804.2〔文献标识码〕A〔

基金项目：川北医学院科研发展计划青年项目(CBY11-A-QN12)

1西华师范大学体育学院

第一作者：李昊(1980-)，男，硕士，讲师，主要从事运动与心血管健康研究。

高强性间歇运动(HIIT)是指在一次练习的负荷时间为40 s以内的，以基本稳定的练习动作和大的负荷强度(最大心率90%以上)，间歇时间极不充分的条件下，反复进行练习的一种训练方法〔1〕。最近有研究表明，在HIIT后能够有效降低人或动物交感神经的兴奋性〔2,3〕、提高肌肉中一氧化氮合酶(eNOS)的含量〔4〕和毛细血管数量〔5〕等促进心血管系统健康的作用。但是因这种练习方法的运动负荷大，间歇时间短，短时间内会对机体产生较大的应激反应，考虑到其安全性和耐受性的问题，文献中还没有高血压患者或动物与HIIT的有关报道。本文探讨不同运动量的高强性间歇游泳运动(HIIS)对高血压大鼠(SHR)抗氧化能力、主动脉内皮舒张能力和血压的影响。

1材料与方法

1.1实验动物购买10只雄性Wistar-Kyoto大鼠(WKY)和40只2月龄雄性SHR，将其分笼饲养，每笼5只，温度(20℃～21℃)，湿度(～50%)，光照12∶12 h，采用自由饮水和饮食，全部由国家标准啮齿类动物常规饲养。

1.2分组和训练方案在适应性饲养1 w后，将10只WKY大鼠作为正常对照组，将40只SHR随机分为SHR对照组、HIIS A、B、C组，每组10只。正常对照组和SHR对照组不做任何运动干预。所有HIIS组第1周将进行5次，20 min/次，1次/d的适应性无负重游泳训练。从第2周开始，将采用尾部负重(7%自身体重)〔6〕的方式，分别对A、B、C组进行小、中、大3种运动量(A、B、C组的运动量分别为：30 s×5、10、20组/次)，组间间歇时间1 min的游泳训练。训练的总时间为8 w，5次/w，每训练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标本的收集最后一次训练后24 h，将所有大鼠断头处死，用10 ml注射器抽取心室内血液，取血4 ml缓慢置入试管中，室温下静置15 min后，3 000 r/min，共10 min，留取血清，-20℃保存备用。

1.3.2测试方法采用2-硫代巴比妥酸(TBA)比色法测定血清MDA含量，黄嘌呤氧化酶法(XO)测定血清SOD活力，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.3.3胸主动脉最大舒张性的测定最后一次训练后24 h，将所有大鼠断头处死，处死后迅速固定并用剪刀将腹部至胸腔剪开，用沾有pH 7.2 的 0.01 mol/L 磷酸盐缓冲液(PBS)的棉花擦拭组织表面，清理视野，在找到胸主动脉后，将两端用止血钳夹后剪断并迅速分离胸主动脉，再完整将其取出并置于盛有的4℃饱和的Krebs液中漂洗，清除掉血管周围结缔组织、脂肪组织和血管分支后，将血管剪成3～4 mm长的血管环，随后将血管环悬挂在预置Krebs液的器官浴槽内，并与张力换能器相连(张力换能器连接于MAP2000生物信号采集系统)。器官浴槽中Krebs液保持37℃恒温，并持续通入95%O2+5%CO2混合气体，调整血管环张力负荷2 g，平衡60 min，每隔15 min更换一次Krebs液。在苯肾上腺素(终浓度为10-7mol/L)预收缩的基础上,按浓度累计法向浴槽Krebs液中依次加入1×10-9～1×10-5mol/L的乙酰胆碱，观察并计算乙酰胆碱诱导的最大舒张百分比，间接反映血管内皮功能。

1.3.4血压的测定采用MC4000动物无创血压测试仪(自然基因科技有限公司)，对各组干预前和干预开始后的第3、5和最后1 w进行安静收缩压和舒张压的测试，每只大鼠的测量时间尽量固定在同一时间。

1.4统计学方法采用SPSS17.0软件进行单因素方差分析。

2结果

2.1血压的变化在运动前各组之间的收缩压和舒张压均没有出现显著差异(P>0.05)；从第3周的血压测试结果看，所有运动组的收缩压均显著低于SHR对照组(P<0.05)，在舒张压方面，所有运动组都要低于SHR对照组，但没有显著差异(P>0.05)。第5周的血压测试中，只有B组的收缩压增长较慢，且显著低于SHR对照组和其他运动组(P<0.05)，其他组之间没有显著差异(P>0.05)；在舒张压方面，A组和B组的测试值均低于SHR对照组和C组，但只有B组与SHR对照组和C组有显著差异(P<0.05)。第8周的血压测试，A组和B组的收缩压和舒张压都显著低于SHR对照组和C组(P<0.05)，B组的收缩压和舒张压显著低于A组(P<0.05)。提示长期的中等或小运动量的HIIS均能够有效地防止SHR的血压随周龄增长，其中中等运动量的效果最为明显；长期大运动量的HIIS却与前者相反，它对防止SHR的血压随龄增加基本无作用。见表1。

表1　各组大鼠收缩压、舒张压的变化

与SHR对照组比较：1)P<0.05，与A组比较： 2)P<0.05，与C组比较：3)P<0.05

2.2各组血清SOD和MDA水平比较在8 w的HIIS后，A组和B组血SOD水平要显著高于SHR对照组和C组(P<0.05)，且A组和B组间无显著差异(P>0.05)；A组和B组MDA要显著低于SHR对照组和C组(P<0.05)，且C组的MDA显著高于SHR对照组(P<0.05)；但所有运动组和SHR对照组的SOD和MDA含量均显著低于和高于WKY对照组(P<0.05)。说明长期的中等和小运动量的HIIS能够有效提高SHR机体的抗氧化能力，而长期大运动量的HIIS则会降低SHR机体的抗氧化能力。

表2　各组血清SOD、MDA水平比较

与SHR对照组比较:1)P<0.05；与C组比较:2)P<0.05

2.3胸主动脉最大舒张变化状况通过8 w的高HIIS后，A组和B组的10-5乙酰胆碱诱导的胸主动脉内皮依赖性的舒张反应分别达到了81.25%±3.11%和88.72%±2.86%，显著高于C组(65.50%±3.84%)和SHR对照组(74.42%±4.49%)(P<0.05)，并且B组显著高于A组(P<0.05)，SHR对照组显著高于C组(P<0.05)；但所有运动组和SHR对照组均显著低于WKY对照组的95.55%±4.49%(P<0.05)。说明长期中等和小运动量的HIIS能够有效提高SHR胸主动脉的内皮舒张能力，且中等运动量的HIIS的效果最明显；而长期大运动量的HIIS会明显降低SHR胸主动脉内皮的舒张能力。

3讨论

在生理条件下，活性氧(ROS)的生成与清除处于动态平衡状态，不会对机体造成影响。SHR因其交感神经兴奋异常，加大了组织的氧化代谢，从而使机体产生过多的ROS，造成脂质过氧化的产物MDA增加和抗氧化酶SOD的减少〔7〕。

先前的研究〔8～10〕发现，长时间的HIIT能够显著提高运动肌、心肌中SOD和过氧化氢酶(CAT)的活性，降低心肌中MDA的含量，但所针对的对象均为血压正常的SD大鼠。本实验采用不同运动量的HIIS对SHR进行了长期的干预，发现中等和小运动量的HIIS能够有效提高血清中SOD的含量和降低MDA的含量，提示HIIS能够明显提高SHR的抗氧化能力。HIIT因其运动负荷大，机体会因在运动中氧耗增加、运动后过量氧耗和乳酸代谢等因素产生较多的自由基，而机体会通过自身的抗氧化系统，代偿性增强其抗氧化酶的活性〔11〕和提高酶的合成量，清除运动时所产生的自由基；其次， HIIT能够降低SHR运动后交感神经的兴奋性〔2,3〕及血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)〔12〕的分泌，从而使血管平滑肌和血管内皮细胞中的NADH/NADPH氧化酶产生的活性氧数量减少。

本实验结果发现大运动量的HIIS会使SHR机体的抗氧化能力有较为明显的降低，这可能是由于大运动量HIIS所产生的自由基超过了SHR抗氧化系统的调节能力，导致自由基产生与清除失衡而造成的。

随着高血压大鼠年龄的增长，其血管的舒张功能也会随着年龄的增长而逐步降低〔13〕。这主要是因为SHR的血管内皮细胞在长时间的高血压状态下遭到损伤，使其NO的分泌减少所致〔14〕。

Rakobowchuk等〔15〕人发现通过对青年人进行6 w，3次/w，4～6组/次的HIIT后，其股动脉的内皮舒张能力有显著性的提高(P<0.05)。本实验发现中等和小运动量的HIIS能够增加SHR的胸主动脉的血管内皮舒张能力，说明无论是健康的人群或高血压动物，均能通过HIIT来改善动脉内皮的舒张能力。研究表明，运动能够改善高血压动物血管的内皮舒张能力，其改善的主要机制是运动导致NO分泌增多而造成的〔16～19〕。HIIT运动负荷大，要求运动对象在机体不完全恢复的状况下，就要开始下一次的练习，故在单位时间内组织的缺血、缺氧和血管切应力都会加大，这些因素均会诱导血管内皮细胞中一氧化氮合酶(NOS)的mRNA及蛋白的表达上调，促使eNOS磷酸化〔4〕，从而导致NO的分泌增多；其次，本实验发现中等和小运动量的HIIS后能够显著增强SHR机体的抗氧化能力，防止血管内皮细胞遭ROS的攻击及NO的灭活，从而起到保护血管内皮细胞的作用。另外，大运动量的HIIS会使SHR胸主动脉的血管内皮舒张能力明显下降。这有可能是因为大运动量的HIIS后ROS过度增多和血管内皮细胞中的L-精氨酸大量消耗，体内的NDS催化生成超氧阴离子〔20〕，而损伤血管的内皮细胞影响其正常的分泌和舒缩功能。SHR大鼠的血压会随着其年龄的增长而逐步升高〔21〕，有研究表明〔22.23〕HIIT能够显著地降低青少年和肥胖男青年的血压。本实验说明中小运动量的HIIS能够防止SHR的血压随年龄增长的现象。有研究表明，HIIT能够有效提高运动对象的心率变异性(HRV)中的高频功率(HF)，降低机体的交感神经的活性〔2,3〕改善高血压人群或动物交感神经兴奋的状况；其次，HIIT能够有效增强血管内皮细胞生成NO〔4〕的能力，防止血管平滑肌的增殖，保证其血管的弹性，从而降低血管阻力；另外，HIIT还能够增加肌肉中毛细血管的密度〔4.5〕，从而减轻总外周血管的阻力〔24〕。

长期大运动量的HIIS，不但不能够防止血压的随龄增长，反而使其血压有较大的增长。这有可能是因为过大的运动负荷，造成SHR产生了交感神经亢进的状况〔25〕，这会促进AngⅡ〔26〕的分泌从而抑制生理状态下eNOS的活性，并促使γ-氨基丁酸(GABA) 释放，使传入孤束核压力兴奋感受器的神经电信号分流，抑制血管压力反馈通路的信号传导，导致血压调定点升高〔27〕；另外，过多ROS〔28〕的产生，会加重或者诱导血管内皮细胞的损伤，影响血管的压力反射功能〔29〕。

综上所述，长期中等运动量的HIIS能够有效增强SHR机体的抗氧化能力和血管内皮舒张能力以及防止其血压的随龄增长，而长期大运动量的HIIS会因过度疲劳造成SHR的血压随龄升高、血管舒张能力和抗氧化能力的下降，对SHR的心血管造成进一步的损伤。

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综上所述，家具漆膜附着力的测试各要素是一环扣一环的，任何一个环节都直接影响最后结果的评定。测试步骤中，使用刀具划透漆膜而不伤到基材的掌握和漆膜脱落面积的计算存在较大的不确定性，需要有丰富的经验积累和相关设备的辅助。因此，实现各环节的可操作性，一方面需要在掌握经验的基础上不断提高；另一方面我们在测试中，或制修订标准、编制作业指导书时，可在通过验证的基础上大胆采用现有的科技设备，减少试件制作程序、减轻制件强度，从而提高检测效率和准确度，使家具漆膜附着力的评定更加的科学可控。

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〔2014-01-12修回〕

(编辑赵慧玲/曹梦园)