NO是一种作用于平滑肌细胞, 使血管平滑肌舒张, 从而扩张血管, 调节血流有效改善组织缺血缺氧状况的信使分子和效应分子。近年来, 运动医学界关于NO与运动之间关系的研究较多。但关于不同运动负荷对心肌组织N0含量、总NOS和nNOS、eNOS、iNOS活性的系统影响尚未见报道, 本文拟对不同负荷时心肌组织上述成分的变化进行系统研究, 为运动训练提供更为科学的理论依据。
1 对象与方法
1.1 实验对象与分组
60只雄性SD大鼠 (购自广西医科大学实验动物中心) , 6周龄, 分笼饲养, 每笼5只, 自由饮食, 光照时间7∶00～19∶00。动物适应性训练后经筛选分为3组:即安静对照组、中等运动强度运动组和运动疲劳组, 每组大鼠各20只。
1.2 运动方式
(1) 安静对照组20只。常规饲养, 不加干预。
(2) 中等运动强度运动组20只。进行中等强度游泳训练, 大鼠每周游泳5次, 每天游泳1次。第1次下水游泳10min, 以后逐日增加, 第1周末时游泳至30min, 第2周末时游泳至60min, 此后维持这一运动量直至游满8周。
(3) 运动疲劳组20只。建立运动性疲劳的模型。运动性疲劳的动物模型参见朱权的文献[1]。
1.3 样本收集
1.3.1样本收集
大鼠末次游泳训练后2 4h, 称重, 后即麻醉处死, 按1mL/100g体重剂量腹腔注射10%水合三氯乙醛溶液麻醉大鼠, 迅速取心肌组织置于0～4°C冰生理盐水中洗净血液, 并用滤纸吸干水分, 装入内径4mm的塑料样品管中, 立即投入液氮中保存待用。安静对照组大鼠不运动, 安静称重取材。组织匀浆制备:称取适量组织 (0.1～1g) 按W (组织块质量, g) ∶V (匀浆介质, mL) 为1∶9的比例加入预冷的匀浆介质 (0.8%Na Cl溶液、p H7.4、0.01mol/L、0.0001mol/L EDTA-2Na、0.01mol/L蔗糖溶液) 于研钵中, 用眼科小剪快速剪碎组织块 (以上全部操作在冰水浴中进行) 。手工研磨后倾入试管中, 3000转/min低温离心10～15min, 分离弃去下面沉淀, 提取上清液4℃冷藏或-20℃冰冻备用 (投入液氮中保存待用) 。
1.4 心肌组织的测定
均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定心肌组织N0含量、总NOS和nNOS、eNOS、iNOS活性, 具体方法全部参照试剂盒附带的方法说明进行操作。
注:*P<0105, **P<0101, 与安静对照组相比
1.5 数据处理
数据以均数±标准差 (x-±s) 表示, 采用方差分析检验, 以P<0.05为具有显著性差异, P<0.01为有高度显著性差异。
2 结果
2.1 不同运动负荷对大鼠心肌组织NO、总NOS、nNOS、eNOS、iNOS含量的影响 (表1)
表1结果显示:同安静对照组比较, 进行中等强度运动和疲劳运动后, 心肌中NO和NOS总含量变化则仅仅表现为一种上升趋势, 经统计学处理后没有显著性差异。总的来看, 大鼠各组织NO浓度的变化情况与NOS的变化情况基本一致。大鼠进行中等强度运动后心肌组织的eNOS活性水平较安静对照组比较稍升高, 而疲劳运动后则稍下降, 但无统计学意义。nNOS在各运动负荷时变化不明显。大鼠进行中等强度运动和疲劳运动后心肌组织的iNOS活性水平显著升高 (P<0.01) , 而疲劳运动组与中等强度运动组比较无显著意义。
3 讨论
大量实验证明, 适宜运动时机体供能、需能基本平衡, 内环境基本保持稳定, 运动中适宜的运动负荷可使心肌细胞发生适应性生理变化, 能够维持心脏的正常供能、供血、供氧;而过度负荷及过度训练可导致心肌缺血、缺氧, 影响心肌的正常功能, 使机体的内环境破坏增强, 无法维持心脏的正常供能、供血、供氧, 最终导致心肌细胞的损伤;同时血流动力学的改变也是过度训练中的一个很明显的特点, 过度训练中发生的剧烈的心血管系统反应而导致心肌细胞损伤。不同运动负荷引起的不同程度的心肌细胞的改变从而导致心血管系统NO-NOS体系的变化。NO是一种内源性血管舒张因子, 已有的研究表明, 适量负荷运动, 通过增强cNOS活性改善心血管功能;而大强度运动引起iNOS的活性升高, 可能是不利于心血管功能的因素。NO作为内皮细胞依赖性的血管调节物质, 主要松驰平滑肌、能促进血管平滑肌舒张, 扩张血管, 调节周围血管阻力, 调控冠状动脉循环。
研究证实, 搏动性血流和血管剪切应力是调节NO释放的两个决定性因素[2]。Shen.W报道[3]:大鼠在适宜负荷后, 主要是心血管系统发生适应性变化, 改变血流对心血管内皮细胞的机械作用, 导致内皮细胞的剪切应力改变, 血管剪切应力改变使细胞膜上的Ca2+依赖型K+通道开放, 导致细胞内Ca2+增多, Ca2+通过钙调素CaM激活NOS, 调节NO的合成, 使NO分泌增加。大鼠在递增负荷游泳训练后主要是白细胞介素-1、肿瘤坏死因子等炎性细胞因子释放可促进血管和心肌细胞中iNOS基因的转录和表达, 从而促进NO的大量合成和释放。大鼠在递增负荷的游泳训练, 尤其是过度训练后, 血液中细胞因子大量生成, 通过促进血管和心肌细胞中iNOS基因的转录和表达进而促进NO的生成。由些可见, NO生成除机械刺激和化学刺激两方面因素使NO生成增加外, 还受血浆中NO前体-L-Arg的含量和L-Arg跨膜转运能力以及NO清除率的影响。因此, 搏动性血流和血管剪切应力增强、血液NE、Ach、BK生成增加、炎性细胞因子增多及心血管系统L-Arg跨膜转运能力增强都可使NO合成增加。
不同的运动负荷对心肌组织的NO和NOS会产生影响。孙红梅报道[4]:适宜负荷的游泳训练可以提高大鼠心肌、血清中NO水平和cNOS活性升高。而大强度运动引起的iNOS的活性升高, 长时间过度负荷的游泳训练可以使大鼠心肌、血清中iNOS活性升高。张靓报道[5]:适量负荷运动, 通过增强cNOS活性改善心血管功能;而大强度运动引起的iNOS的活性升高, 可能是不利于心血管功能的因素。
本实验进行中等强度运动和疲劳运动后, 心肌中NO和NOS总含量有上升趋势;大鼠进行中等强度运动后心肌组织的eNOS、nNOS活性水平较安静对照组比较稍上长, 而疲劳运动后则稍下降;大鼠进行中等强度运动和疲劳运动后心肌组织的iNOS活性水平显著升高。与已有报道基本相符, 部分研究结果的差异可能与实验控制等因素有关。
4 结语
中等强度运动和疲劳运动后, 大鼠心肌中NO和NOS总含量有上升趋势;中等强度运动后大鼠心肌组织的eNOS、nNOS活性水平较安静对照组比较稍上长, 而疲劳运动后则稍下降。大鼠进行中等强度运动和疲劳运动后心肌组织的iNOS活性水平显著升高。
摘要：目的 测定不同运动负荷时大鼠心肌组织N0含量、总NOS和nNOS、eNOS、iNOS活性, 探讨一氧化氮在运动中对机体的影响。方法 60只雄性SD大鼠分为3组, 每组20只:即安静对照组、中等运动强度运动组、运动疲劳组。采用生化试剂盒测定心肌组织N0含量、总NOS和nNOS、eNOS、iNOS活性。结果 同安静对照组比较, 进行中等强度运动和疲劳运动后, 心肌中NO和NOS总含量有上升趋势。大鼠进行中等强度运动后心肌组织的eNOS、nNOS活性水平较安静对照组比较稍升高, 而疲劳运动后则稍下降。大鼠进行中等强度运动和疲劳运动后心肌组织的iNOS活性水平显著升高 (P<0.01) 。结论 中等强度运动和疲劳运动后, 大鼠心肌中NO和NOS总含量有上升趋势;中等强度运动后大鼠心肌组织的eNOS、nNOS活性稍升高, 而疲劳运动后则稍下降。大鼠进行中等强度运动和疲劳运动后心肌组织的iNOS活性水平显著升高。
关键词：不同运动负荷,心肌组织,N0含量,总NOS和nNOS,eNOS,iNOS,活性
参考文献
[1] 朱全, 浦宗, 张敏.游泳方法建立大鼠模拟过度训练模型[J].中国运动医学杂志, 1998, 17 (2) :137～140.
[2] Josef Niebauer MD, John P, Cooke, MD, et al.Cardiovascular effects of exercise:role of endothelial shear stress[J].Am Coll Cardiol, 1996, 28:1652～1660.
[3] Shen W, Zhang G.Nitric oxide production and NO synthase gene expression contribution to vascular regulation during exercise[J].Med Sci Sports Exerc, 1995, 27 (8) :1125～1134.
[4] 孙红梅.不同运动负荷对大鼠心肌超微结构及一氧化氮合酶的影响[J].北京体育大学学报, 2008, 31 (7) :936～938.
[5] 张靓, 黄叔怀.不同运动负荷对大鼠cNOS和iNOS活性的影响及其机理探讨[J].中国运动医学杂志, 2002, 21 (1) :23～26.