有氧运动对高蛋氨酸饮食大鼠血浆NO、ET和NO/ET系统的影响*

杨 波，任晓丽，张 钧，余 清△

(1.温州医学院环境与公共卫生学院，2.温州医学院实验动物中心，浙江 温州 325035;3.扬州大学运动医学研究所，江苏 扬州 225009)

一氧化氮(nitric oxide，NO)和内皮素(endothelin，ET)是血管内皮细胞释放调节血管张力的主要活性物质，生理状态下NO介导血管平滑肌舒张与ET介导血管收缩平衡是调控血管张力的主要系统，ET可与血管内皮细胞内皮B受体(ETB)结合诱导一氧化氮合成酶(nitric oxide synthetase，NOS)活性增加，促进NO合成与分泌，经NO-GC-cGMP通路介导血管扩张，从而拮抗ET的缩血管作用;而cGMP又可以抑制ET-1mRNA表达[1]，使ET-1生成降低。所以NO/ET系统紊乱，提示血管张力调节障碍，可能是动脉粥样硬化早期病变表现之一[2]。同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)也称高半胱氨酸，是体内蛋氨酸循环代谢形成的中间产物，大量临床研究表明，摄入过多含有蛋氨酸的食品会导致血浆Hcy升高，超过正常值范围(5～15μmol/L)，可诱发高同型半胱氨酸血症致血管内皮功能障碍，导致NO/ET比例失衡，血管痉挛和血管张力调节障碍，促进动脉粥样硬化(arteriosclerosis，AS)的发生与发展。适宜的运动训练可以改善血管内皮功能，调节体内NO/ET平衡状态，从而发挥抗血管痉挛作用，降低AS和其它心血管疾病的发病率。本研究通过对高蛋氨酸饮食大鼠进行运动干预，探讨有氧运动对高蛋氨酸饮食大鼠T-NOS、NO、ET含量和NO/ET平衡状态的影响，为预防高同型半胱氨酸血症和动脉粥样硬化的发生提供新的研究思路。

1 材料与方法

1.1 动物与分组

选用健康雄性8周龄Wistar大鼠30只，体重(155±5)g，由中国科学院上海实验动物中心提供。习服饲养后，随机分为3组:正常饮食对照组(对照组，CR)、高蛋氨酸饲料组(高蛋氨酸组，MR)和有氧运动+高蛋氨酸饮食组(运动干预组，T+MR)。

1.2 建立高同型半胱氨酸血症大鼠模型

按照文献[3]方法建立高同型半胱氨酸血症大鼠模型。即:除对照组外，高蛋氨酸组和运动干预组大鼠喂饲3%高蛋氨酸饲料饮食，持续8周，并分别记录各组大鼠日平均摄食总量。高蛋氨酸饲料由南京安立默实验动物饲料有限公司加工制作，L-蛋氨酸为上海斐雅科技发展有限公司产品，批号为20040210，符合AJ192版产品质量标准规定。饲料在制成颗粒以前，将原料分为两部分，一部分直接加工成普通饲料，另一部分按3%的比例添加蛋氨酸，制成颗粒饲料。

1.3 运动方式

适应性喂养1周后，运动干预组大鼠除每日喂饲高蛋氨酸饲料外，进行90min无负重游泳运动，每周6 d。第1天运动时间为10min，以后每天递增10min，至周末增至60min，第 2周每天递增5 min，至周末增至90min。以后每天维持此运动时间，持续8周。

1.4 取样

饲养8周后，各实验组禁食24h后，称重并依次用2%戊巴比妥钠(50mg/kg)腹腔注射麻醉，腹主动脉取血，部分血样注入 120μl含2%的 EDTA-Na2的无菌抗凝试管中，供Hcy、T-NOS和NO检测;余下注入 10%EDTA-Na 230μl和抑肽酶 40μl的抗凝管中，供血浆ET测定。常规制备血浆，-20℃以下冰箱保存、待测。

1.5 测试方法

1.5.1 大鼠日平均摄食总量 饲养期开始，各组大鼠给予等量颗粒饲料D1，次日清晨大鼠游泳训练结束后，将该组剩余食物称重(D2)，两次纪录之差求和后除以各组大鼠只数和实验天数即为大鼠日平均摄食总量(D)，即

1.5.2 血浆同型半胱氨酸测定 试剂盒由北京阜外心血管病院中德分子医学中心提供。采用高效液相色谱法(HPLC)测定，参照黄其挚等[4]的方法进行测定。

1.5.3 内皮素、一氧化氮合成酶和一氧化氮测定严格按试剂盒说明书分别采用放射免疫非平衡法、比色法和硝酸酶还原法，试剂盒由中国人民解放军总医院科技开发中心放射免疫研究所和南京建成生物工程研究所提供。

1.6 统计学分析

2 结果

2.1 大鼠日平均摄食总量和实验前、后体重比较

与实验前相比，实验后各组大鼠体重均有所增长。实验后，高蛋氨酸组和运动干预组大鼠体重均低于对照组，运动干预组大鼠体显著低于高蛋氨酸组(P＜0.01)，表明高蛋氨酸饮食对大鼠体重有明显的抑制作用;游泳运动对高蛋氨酸饮食大鼠体重的增长有抑制作用。

单因素方差分析表明，各组大鼠饲养期间日平均摄食总量无显著性差异(F=2.140，P=0.122)，对照组大鼠日平均摄食总量略高于高蛋氨酸组和运动干预组，差异无显著性(表1)。

Tab.1 Comparation of rats'equal daily diet and body weight among groups(，n=10)

Tab.1 Comparation of rats'equal daily diet and body weight among groups(，n=10)

CR:Normal diet group;MR:High methionine diet group;T+MR:High methionine diet plus 90min swimming group**P＜0.01 vs CR;##P＜0.01 vs MR

Group Body weight(g)Before test After test Equal daily diet(g/d)CR 152.5±3.9 384.2±9.5 20.39±2.34 MR 153.4±2.9 268.9±10.1** 19.07±3.15 T+MR 152.4±4.7 240.0±11.3**##19.34±3.86

2.2 大鼠血浆同型半胱氨酸含量比较

与对照组相比，高蛋氨酸组大鼠血浆Hcy含量显著升高(P＜0.01)，是对照组的2倍以上。与高蛋氨酸组相比，运动干预组血浆Hcy显著下降(P＜0.01)，且与对照组相比差异无显著性(表2见下页)。

Tab.2 Comparation of rats'plasma content of the Hcy among groups(，n=10)

Tab.2 Comparation of rats'plasma content of the Hcy among groups(，n=10)

**P＜0.01 vs CR;##P＜0.01 vs MR

Group Homocysteine(μmol/L)CR 8.670±1.881 MR 23.020±3.912**T+MR 11.400±2.199##

2.3 大鼠血浆T-NOS、NO、ET含量和NO/ET比值比较

与对照组相比，高蛋氨酸组血浆T-NOS、NO含量显著下降，血浆ET含量显著升高(P＜0.05)，NO/ET比值显著降低(P＜0.01);与高蛋氨酸组相比，运动干预组大鼠血浆总NOS活力、NO含量和NO/ET比值显著升高(P＜0.05)，血浆内皮素含量下降无显著性，且与对照组相比各项指标差异均无显著性(表3)。

Tab.3 Comparation of rats'plasma of the NOS，NO，ET and NO/ET among groups(，n=10)

Tab.3 Comparation of rats'plasma of the NOS，NO，ET and NO/ET among groups(，n=10)

*P＜0.05，**P＜0.01 vs CR;#P＜0.05 vs MR

Group T-NOS(U/L) NO(umol/L) ET(pg/ml) NO/ET CR 7.314±0.399 60.12±5.75 95.86±4.43 0.639±0.039 MR 5.313±0.700** 45.24±5.09* 105.90±7.67* 0.429±0.062**T+MR 6.353±0.702# 55.68±6.81# 100.30±5.34 0.560±0.095#

3 讨论

Hcy是蛋氨酸代谢的中间产物，血浆Hcy水平升高是导致动脉粥样硬化发生的一个独立危险因素。研究表明，采用高蛋氨酸饲料可以诱导高同型半胱氨酸血症发生。本实验选用雄性健康Wistar大鼠，用含3%蛋氨酸饲料喂养8周后，高蛋氨酸饮食组大鼠血浆同型半胱氨酸含量达(23.02±3.91)μmol/L，是对照组的两倍以上，血浆T-NOS、NO 含量显著下降，ET含量显著升高，表明高蛋氨酸饮食可以诱发大鼠高同型半胱氨酸血症，导致NO/ET失衡，血管张力调节障碍，而血管舒张功能降低是动脉粥样硬化最早的表现[2]。

高同型半胱氨酸血症致内皮功能障碍可能与氧自由基的生成有关[5-6]。高半胱氨酸在胞内合成后，可以通过细胞内外的浓度梯度主动或被动转运到细胞外液，造成血液Hcy异常升高，其-SH自身氧化生成大量的过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O2-◦)和羟自由基(OH◦)，这些活性氧离子一方面可与NO结合，生成具有强烈细胞毒性作用的过氧亚硝酸盐(ONOO-)，引起内皮功能障碍;另一方面，活性氧自由基也可以直接诱导eNOS分子变构而降低T-NOS活性[7]，两者最终导致NO的生成和释放缺陷。研究发现糖耐量异常患者血浆Hcy与ET-1水平呈正相关[8]，提示Hcy可以刺激ET的释放增加。本研究表明高Hcy致NO/ET系统失衡，表现为高ET和低NO，平衡倾向于ET。其原因可能是由于内皮细胞长时间暴露于高Hcy体液中，导致ONOO-生成增加而引起NO的释放和利用下降，同时大量氧自由基的生成也可以降低NOS活性，进一步造成NO的合成减少，从而减弱NO-GC-cGMP途径对ET-1mRNA表达的抑制作用[1]，使ET-1生成增加。

有关运动与高半胱氨酸的关系国内报道较少。Heather K.等[9]报道了采用抗阻训练可以降低超重和肥胖人群的血浆同型半胱氨酸含量，本实验结果显示，有氧运动可以预防由于蛋氨酸摄入过量而引起的血浆Hcy水平升高，可能与其增强Hcy代谢有关。有氧运动作为一种改善血管内皮功能而有效预防动脉硬化的手段之一，已在实践中广泛应用，大量研究报道均表明有氧运动能改善血管内皮功能并促进机体内NO的生成和释放，由于NO可经cGMP途径抑制ET-1的产生，导致NO/ET比值升高。Miyaki A等[10]研究发现有氧运动可以增加超重成年人血浆NO而减少ET含量，本实验研究结果显示运动干预组大鼠血浆NO含量和NOS活性显著升高(P＜0.01)，NO/ET显著提高(P＜0.05)，且运动组各项指标与对照组相比均无显著性差异，表明适宜运动能明显改善高蛋氨酸饮食大鼠血浆NO、ET含量和NO/ET平衡，为预防高同型半胱氨酸血症导致血管张力调节障碍提供理论依据。由此可见，有氧运动可以明显通过提高高蛋氨酸饮食大鼠血管内皮TNOS活力，增加NO的合成与释放，从而调节Hcy引起NO/ET失衡，这可能是有氧运动预防高同型半胱氨酸血症所致血管舒张功能下降诱发AS发生的机制之一。

综上所述，高蛋氨酸饮食可以诱发大鼠高同型半胱氨酸血症，NO/ET系统失衡;长期中等负荷的有氧运动可以降低高蛋氨酸饮食大鼠血浆Hcy水平，明显改善NO/ET失衡，预防高同型半胱氨酸血症。

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