运动与衰老、心血管健康相关研究进展

任可欣

(吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000)



运动与衰老、心血管健康相关研究进展

任可欣

(吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000)

运动；衰老；血管内皮功能；心血管健康

心血管疾病(CVD)是现代社会人口死亡的主要原因，超过90%的CVD发生在中老年人〔1，2〕。衰老增加CVD的风险，其原因之一是全身血管内皮功能障碍〔3〕。研究表明，氧化应激和炎症是两个引起血管内皮功能衰老的重要机制。规律的有氧运动对心血管的健康非常有好处，但具体机制尚不清楚，本文重点讨论运动通过调节氧化应激和炎症过程进而改善衰老内皮功能的机制。

1 血管内皮功能

血管内皮是覆盖在血管内表面的单层扁平细胞。血管内皮细胞将血管壁和血液循环中的有形成分分隔开来，并通过不断地自我更新、再生，修复由于血流冲击所造成的血管壁机械损伤，防止血小板聚集损伤和低密度脂蛋白粥样斑块形成〔4〕。内皮细胞除了是保护血管的物理屏障外，在控制血管张力、代谢、免疫功能、血栓形成、纤维蛋白溶解等方面都起着重要作用〔5，6〕。正常状态下，内皮细胞表现为促/抗氧化物质、促/抗炎物质、血管收缩舒张物质保持平衡，其结构与功能异常在CVD的发生发展中起重要作用。人类的衰老很大程度上是从血管衰老开始的。内皮功能失调不仅是血管衰老的特征性表现，也是血管衰老的启动和维持因素〔7〕。

2 血管内皮衰老的机制

大量研究证明，衰老引起的血管内皮功能失调的主要原因是血管舒张因子一氧化氮(NO)的生物活性降低〔8，9〕，而氧化应激和炎症反应在此过程中至关重要。

年龄增长促使氧化应激增强，包括增加超氧化物的产生〔通过线粒体、NADPH氧化和(或)内皮型NO合酶(eNOS)解耦联〕和降低内源性抗氧化酶系统活性〔12，13〕。超氧化物与NO相互作用形成ONOO-而降低NO的生物活性。ONOO-是形成ROS的重要中间媒介，它引起酪氨酸残基的硝化(硝基酪氨酸)和eNOS解耦联，导致更多的超氧化物产生和NO活性进一步降低〔14～16〕，进而引起血管内皮功能紊乱，如血管收缩、高凝、增殖和促炎状态，有利于动脉粥样硬化的发生〔17〕。抗氧化缺陷是内皮细胞氧化应激的另一机制，一些研究已经提出在老化过程中抗氧化防御系统机制衰减，如老年受试者血管内皮祖细胞蛋白表达水平和GPx-1活性降低〔18〕。

氧化应激与炎症过程是相互依赖的，许多研究表明氧化应激是炎症的直接刺激物，反之亦然〔23〕。Wadley等〔24〕提出氧化应激、炎症和血管功能紊乱相互联系的血管健康三联体理论。氧化、炎症和血管功能的整合是通过NF-κB和NO的生物活性介导的，且3者之间是循环模式，相互影响，相互促进。

3 运动改善血管内皮衰老的机制

氧化应激和炎症反应是调节血管内皮功能的关键途径。随着年龄的增长，这些途径失调，降低了NO的生物活性导致血管内皮功能障碍。而有氧运动可以通过逆转衰老引起的氧化应激和炎症反应来保护血管内皮功能〔25〕。

3.1 运动对减轻氧化应激的作用 Donato等〔26〕对年轻受试者和老年受试者6 w运动前后的肱动脉血管舒张功能(FMD)进行评估，期间或服用安慰剂，或服用抗氧化剂。运动前，老年受试者的肱动脉FMD已经损伤。运动后，老年受试者FMD恢复到年轻受试者的水平。但是运动状态下，抗氧化剂补充不但不增强肱FMD，反而减弱。说明运动是改善肱动脉FMD的独立因素，反复补充抗氧化剂对血管的反应无影响，可能是由于老年受试者通过训练已经增强抗氧化能力，因此外源性补充抗氧化剂无效。动物实验支持这一观点，久坐不动小鼠，经过10～14 w自主跑轮运动，主动脉硝基络氨酸和NADPH氧化酶的表达减少。并且NADPH氧化酶抑制剂能恢复久坐不动小鼠内皮依赖性舒张功能(EDD)到类似于年轻对照组和老年自主跑轮小鼠的水平，其机制为运动刺激SOD的抗氧化活性和减少NADPH氧化酶产生进而抑制氧化应激〔27〕。老年久坐男性的肱动脉血管内皮细胞活检发现，硝基络氨酸和NADPH氧化酶的表达高于年轻人和老年耐力运动的男性〔28〕。所有这些研究都说明，年龄的增加导致血管氧化应激的发展，而有氧运动通过抑制氧化和刺激抗氧化途径减少氧化应激反应。

运动训练还可以上调组织的抗氧化防御机制，可能是由于运动提高了氧化应激的水平。运动诱导产生ROS引起特殊的适应机制，如增加氧化损伤的修复机制，增加抗氧化应激，降低氧化损伤水平。此外，运动增加剪切应力刺激血管产生ROS，进而上调eNOS表达〔29〕，eNOS为生成体内正常量NO的合成酶。内皮NADPH氧化酶在此过程中起关键作用〔30〕。超氧化物在SOD的作用下快速转变成H2O2，然后H2O2透过血管壁增加eNOS的表达和活性〔31〕，进而恢复NO活性，减缓增龄引起的内皮功能紊乱。

总之，运动上调组织抗氧化防御机制，减少氧化应激；上调eNOS表达，恢复NO活性，进而纠正衰老的内皮功能。

3.2 运动的抗感染作用 运动产生一个短期的炎症反应，伴有白细胞增多、氧化应激和血浆C反应蛋白(CRP)水平升高。这种炎症反应随后是一个长期的抗炎症的适应性反应〔32〕。有规律的运动可以降低CRP、白细胞介素(IL)-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α水平，同时增加抗炎物质如IL-4和IL-10〔33〕。

Colbert等〔34〕确定经常运动的老年人相对于久坐的老年人，具有较低水平的TNF-α、IL-6和CRP。Lesniewski等〔35〕通过啮齿目动物模型和人体研究发现，有氧运动通过降低血管炎症进而改善EDD。例如，老年小鼠经过10～14 w跑轮运动后，血管内皮NF-κB的表达获得和年轻小鼠相类似的水平，这与低表达的促炎因子及EDD恢复有关；老年耐力运动训练的男性和久坐的对照组老年男性相比，炎症细胞因子表达较低(如IL-6)，NF-κB细胞表达类似于年轻人水平，肱动脉FMD无下降。当分别给年轻的对照组、久坐老年组、耐力运动老年组口服双水杨酯(NF-κB抑制剂)4 d后发现，久坐老年组内皮细胞NF-κB的表达下降，且肱动脉FMD恢复到类似于耐力运动老年组和年轻对照组的水平，而年轻对照组没有变化〔36〕。维生素C输注后不同组间肱动脉FMD的差异消失，说明规律的有氧运动可以抑制与年龄相关的、和炎症联系的肱动脉FMD功能下降，其机制为降低氧化应激反应，这也充分说明了氧化应激与炎症之间相互依赖。

综上，衰老是CVD发展的重要独立危险因素，氧化应激和炎症反应作为老化过程的突出特征，导致血管内皮功能障碍。在老龄化人群中进行运动锻炼是一种非常有益的行为干预，运动可以预防和恢复与年龄相关的内皮功能损害，其机制可能是通过恢复NO活性进而抑制氧化应激和减轻炎症反应。未来的研究需要确定运动预防内皮功能紊乱的最佳运动强度和运动持续时间，以达到改善血管内皮功能和减少与年龄有关的CVD风险的目的。

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〔2016-11-10修回〕

(编辑 王一涵)

吉林省教育厅“十二五”社会科学研究课题〔吉教科文合字(2015)第155号〕

任可欣(1976-)，女，硕士，副教授，主要从事老年人体育保健与康复研究。

R804.5

A

1005-9202(2017)14-3633-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.14.111