不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)SHR動(dòng)脈平滑肌MaxiK通道功能重構(gòu)的影響

徐召霞，趙騰騰，柏 平，石麗君

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不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)SHR動(dòng)脈平滑肌MaxiK通道功能重構(gòu)的影響

徐召霞1，趙騰騰2，柏 平3，石麗君4

目的：研究不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）的腸系膜動(dòng)脈的大電導(dǎo)鈣激活鉀通道（MaxiK）功能重塑的影響。方法：54只3月齡雄性SHR隨機(jī)分為3組：低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-L，n=18），中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-M，n=18）和安靜組（SHR，n=18）。18只同齡雄性WKY作為空白對(duì)照組（WKY，n=18），運(yùn)動(dòng)組完成8周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)方案：坡度0°，60 min/d，5 d/w，SHR-L，14 m/min，40%～49%VO2max；SHR-M，20 m/min，55%～65%VO2max。8周運(yùn)動(dòng)結(jié)束后急性酶分離腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（VSMCs）。記錄不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道電流及通道蛋白亞基表達(dá)的影響。結(jié)果：1.運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前，與WKY組相比，SHR安靜組體重（BW）無顯著性差異（P＞0.05），但心率（HR）和平均動(dòng)脈壓（MAP）均顯著升高（P＜0.05），經(jīng)過8周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，SHR-L組和SHR-M組的BW、HR和MAP都較SHR安靜組明顯降低（P＜0.05），且與SHR-L組相比，SHRM組MAP降低程度更為顯著（P＜0.05）；2.與WKY組相比，SHR安靜組MaxiK通道NPo值顯著升高（P＜0.05）；與SHR安靜組相比，經(jīng)過8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，SHR-L和SHR-M組MaxiK通道NPo值明顯降低（P＜0.05），且SHR-M組比SHR-L組的降低作用更為顯著（P＜0.05）；3.與WKY組相比，SHR安靜組β1亞基和α亞基蛋白表達(dá)水平均升高，但β1亞基升高程度較α亞基更明顯，即β1/α比值顯著升高（P＜0.05），與SHR安靜組相比，8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可顯著降低β1/α比值（P＜0.05），而且SHR-M組比SHR-L組的改善作用更為顯著（P＜0.05）。結(jié)論：有氧運(yùn)動(dòng)可以糾正高血壓相關(guān)的腸系膜血管平滑肌MaxiK通道病理性重塑，并由此改善由高血壓引起的該通道的病理改變，延緩并改善高血壓癥狀，在低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)到中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，運(yùn)動(dòng)對(duì)高血壓癥狀的改善作用具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的依賴性。

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度；高血壓；腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道

高血壓是腦卒中、冠狀動(dòng)脈疾病、心臟衰竭以及腎臟疾病等疾病發(fā)展過程中的一個(gè)重要的危險(xiǎn)因素[1]。在慢性高血壓中，為了緩解灌注血壓的升高，動(dòng)脈和小動(dòng)脈經(jīng)歷著廣泛的生物學(xué)和結(jié)構(gòu)適應(yīng)[2]。其中一個(gè)典型的病理性改變就是，血管在應(yīng)對(duì)各種生理刺激時(shí)，其收縮反應(yīng)增強(qiáng)，舒張反應(yīng)減弱，這導(dǎo)致當(dāng)動(dòng)脈和小動(dòng)脈持續(xù)暴露在高血壓環(huán)境時(shí)血管張力升高[3]。高血壓的發(fā)展與VSMCs離子通道的重塑有關(guān)[4]。在腸系膜動(dòng)脈VSMCs中，MaxiK高水平表達(dá)，該通道能夠被膜去極化和細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高而激活，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜超極化，以此對(duì)抗血管收縮[5]。

很多研究表明，腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的改變與高血壓有關(guān)，但是這些研究目前尚不一致。本實(shí)驗(yàn)室前期的研究發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)可以誘導(dǎo)Wistar大鼠胸主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞MaxiK通道活動(dòng)增加。在原發(fā)性高血壓大鼠（SHR）中MaxiK通道是否出現(xiàn)功能重塑，而且有氧運(yùn)動(dòng)已被公認(rèn)作為治療高血壓的有效措施，那么在該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭杏醒踹\(yùn)動(dòng)是否會(huì)通過調(diào)控MaxiK通道功能重塑改善SHR血管功能，以及此種調(diào)控作用是否存在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度—效應(yīng)關(guān)系，目前尚沒有進(jìn)行相應(yīng)的研究。

本研究是以SHR和WKY腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞為研究對(duì)象，采用電生理膜片鉗全細(xì)胞記錄模式和內(nèi)面向外記錄模式記錄腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道電流，并結(jié)合Western blot技術(shù)分析MaxiK通道蛋白亞基表達(dá)變化，探討腸系膜動(dòng)脈平滑肌中MaxiK通道電流病理改變的分子機(jī)制，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)該通道結(jié)構(gòu)和功能重塑的影響，以及不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與MaxiK通道重塑的關(guān)系，這將為運(yùn)動(dòng)改善高血壓血管功能提供實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

實(shí)驗(yàn)采用54只3月齡雄性SHR和18只3月齡雄性WKY（均購(gòu)自北京維通利華公司）。SHR隨機(jī)分到3個(gè)組中：安靜對(duì)照組（SHR-C，n=18），低強(qiáng)有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-L，n=18），中強(qiáng)有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-M，n=18）。WKY-C（n=18）作為空白對(duì)照組。所有的動(dòng)物分籠飼養(yǎng)，每籠4只，控制光照（12 h晝，12 h夜）和溫度（（22±1）°C）條件，自由進(jìn)食飲水。研究方案符合第八版《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的護(hù)理和使用指南》（Washington，DC：The National Academies Press，2011），并嚴(yán)格遵守《北京體育大學(xué)動(dòng)物護(hù)理和使用條例》。

1.2 訓(xùn)練方案

運(yùn)動(dòng)組先經(jīng)過一周的適應(yīng)性訓(xùn)練，之后進(jìn)行8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，坡度0°，60 min/d，5 d/w。依照組別分別給予不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，即低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-L：14 m/min，40～49%VO2max），中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)組（SHR-M：20 m/min，55～65%VO2max）。強(qiáng)度設(shè)置參考文獻(xiàn)[6-7]。運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)頻率均與運(yùn)動(dòng)方案保持一致。SHR安靜對(duì)照組和WKY空白對(duì)照組不做運(yùn)動(dòng)干預(yù)。

1.3 大鼠尾動(dòng)脈無創(chuàng)血壓測(cè)定

采用智能無創(chuàng)血壓測(cè)試儀BP-2010A（購(gòu)自北京軟隆生物公司）測(cè)量大鼠安靜時(shí)的尾動(dòng)脈血壓和心率。為避免環(huán)境應(yīng)激對(duì)大鼠血壓帶來的影響，嚴(yán)格控制測(cè)試時(shí)間和環(huán)境溫度，保持測(cè)試環(huán)境安靜，溫暖。運(yùn)動(dòng)組大鼠血壓的測(cè)試安排在運(yùn)動(dòng)兩天后進(jìn)行。測(cè)量結(jié)束，軟件根據(jù)脈搏波曲線自動(dòng)擬合計(jì)算出大鼠的收縮壓（SBP）和心率（HR）等。

測(cè)量步驟包括：（1）儀器預(yù)熱。首先連接測(cè)試儀器面板上壓力輸出接口與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，傳感器與機(jī)體，進(jìn)氣口與出氣口等裝置。打開BP-2010A電源，按動(dòng)加熱箱控制面板上的溫度按鍵，設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需的加熱溫度（一般為37°C）。（2）固定大鼠。在大鼠固定前要盡量讓其保持自由活動(dòng)狀態(tài)，將清醒的實(shí)驗(yàn)大鼠置于特制的鼠籠內(nèi)固定，保持正常體位，將鼠籠放入加熱箱內(nèi)。將壓力傳感器穿過大鼠鼠尾，并固定于鼠尾根部。（3）心率、血壓測(cè)定。從測(cè)試儀器面板上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目菜單中選擇“無創(chuàng)血壓測(cè)量”命令，選擇工具條上“啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)”按鈕，待界面出現(xiàn)穩(wěn)定的脈搏波后即可啟動(dòng)開始按鈕，實(shí)驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)合適的增益值的大小來防止信號(hào)飽和或放大倍數(shù)過小，得到最佳的阻斷波形，即可保存以供血壓、心率分析。2次測(cè)量間隔時(shí)間要保證大鼠心率已恢復(fù)正常。

1.4 膜片鉗電生理實(shí)驗(yàn)

1.4.1 腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞分離[8]取出大鼠的腸系膜動(dòng)脈及其分支，并置入4°C的無鈣分離液中。分離液組成（mM）：137 NaCl，5.6 KCl，1 MgCl2，10 Glucose，10 HEPES，0.42 Na2HPO4，0.44 NaH2PO4，4.2 NaHCO3。將腸系膜動(dòng)脈周圍的結(jié)締組織仔細(xì)剝離以后，取二級(jí)及以下動(dòng)脈分支，將其剪成約1～2 mm的小段并放入分離酶液中。為保證酶的消化效果，應(yīng)在放入動(dòng)脈之前將分離酶液預(yù)熱到37°C。將含動(dòng)脈段的分離酶液置于37°C恒溫水浴鍋中，消化期間可輕柔晃動(dòng)分離酶液，以利于酶與動(dòng)脈段充分接觸。動(dòng)脈組織消化38～45 min后取出，置于分離VSMCs的緩沖液中，在室溫漂洗2～3次以終止消化。用鈍頭滴管緩慢并輕柔吹打約25次，用2 mm尼龍紗網(wǎng)過濾細(xì)胞懸液并滴入特制的浴槽，置于4°C冰箱，貼壁保存?zhèn)溆?。為保證電生理實(shí)驗(yàn)細(xì)胞的良好活性狀態(tài)，所有實(shí)驗(yàn)于獲取細(xì)胞后6 h內(nèi)完成。

1.4.2 全細(xì)胞和內(nèi)面向外模式記錄腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道電流 在室溫下采用電壓鉗方式進(jìn)行全細(xì)胞K+電流的測(cè)定。所測(cè)電流信號(hào)經(jīng)Axon 700B amplifier（Axon Instruments Inc.，F(xiàn)oster City，CA，USA）放大，低通濾波2 000 Hz，采樣頻率10 000 Hz。硼硅玻璃電極中灌注電極內(nèi)液，內(nèi)液成分（mM）：110 K-Asp，30 KCl，1 EGTA，3 Na2ATP，0.85 CaCl2，10 Glucose，10 HEPES，KOH調(diào)pH至7.2。浴液的成分（mM）：134 NaCl，6 KCl，1 MgCl2，1.8 CaCl2，10 glucose，10 HEPES（pH為7.4）。電流-電壓（I-V）關(guān)系從電壓鉗細(xì)胞中得出，將細(xì)胞鉗制在-80 mV，給予連續(xù)電壓刺激到+70 mV，階躍為10 mV，刺激時(shí)間為350 ms。Iberiotoxin（IBTX）作為MaxiK通道的特異性阻斷劑，常用來鑒定MaxiK通道電流。本研究在浴液中加入100 nM IBTX用以鑒定MaxiK電流。為了消除細(xì)胞大小對(duì)通道電流的影響，腸系膜動(dòng)脈MaxiK膜電流通過膜電容的校準(zhǔn)，獲取電流密度。

單通道電流的記錄是采用內(nèi)面向外的記錄模式。在電極內(nèi)液和浴液對(duì)稱性高鉀（145 mM）時(shí)記錄得到的腸系膜動(dòng)脈MaxiK單通道原始電流[8]。膜片上通道的數(shù)量（N）和開放概率（Po）作為通道穩(wěn)態(tài)活動(dòng)的指標(biāo)。

1.5 Western blot實(shí)驗(yàn)

采用蛋白免疫印記法將目標(biāo)蛋白分離和提純。向幾條相鄰的泳道中加入等質(zhì)量的總蛋白（20 ug），實(shí)驗(yàn)所用一抗是多克隆抗體anti-KCa1.1（1：300）和多克隆抗體anti-sloβ1（1：300），均購(gòu)自Alomone Labs，二抗為anti-rabbit IgG-HRP（1：4 000），購(gòu)自Sigma-Aldrich。ChemiDOC XR（Bio-Rad）系統(tǒng)采集蛋白免疫反應(yīng)條帶，Quantity One（Bio-Rad）軟件分析條帶灰度值。各條帶通過內(nèi)參β-actin標(biāo)準(zhǔn)化定量，然后在各組間進(jìn)行比較。

1.6 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均以mean±SEM表示，兩組數(shù)據(jù)比較采用T檢驗(yàn)，多組間數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析，P＜0.05有顯著性差異，P＜0.01有非常顯著性差異。N代表每組中動(dòng)物的數(shù)量，n代表每組中細(xì)胞的數(shù)量。

2 結(jié)果

2.1 腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞形態(tài)鑒定

采用急性酶消化腸系膜動(dòng)脈獲得單個(gè)散在，形態(tài)完整，貼壁良好的平滑肌細(xì)胞。采用倒置生物顯微鏡（Olympus，IX71-F22PH，Japan）觀察細(xì)胞呈梭形或香蕉形，表面光滑，折光性好，立體感強(qiáng)，邊界清晰而完整，這反映細(xì)胞活性狀態(tài)良好。獲取的各組細(xì)胞，如圖1所示，可見各組細(xì)胞在形態(tài)、大小上無顯著性差異，提示高血壓和有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)細(xì)胞的形態(tài)無顯著影響。

圖1 急性酶消化法分離的大鼠腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞Figure1 Rat Mesenteric Arterial Smooth Muscle Cells Isolated By Acute Enzymatic Digestion注：A，WKY；B，SHR；C，SHR-L；D，SHR-M。

2.2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠基礎(chǔ)指標(biāo)影響的比較

大鼠心血管方面的指標(biāo)包括：體重（BW）、平均動(dòng)脈壓（MAP）、心率（HR）等，這些指標(biāo)反映心血管系統(tǒng)的基本功能狀態(tài)。本研究通過采集實(shí)驗(yàn)前后相關(guān)指標(biāo)，以此分析有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠基礎(chǔ)指標(biāo)的影響。WKY組、SHR組、SHR-L組以及SHR-M各組動(dòng)物的BW、MAP、HR，如圖2所示。在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前，4組動(dòng)物的體重相比并無顯著性差異。8周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，SHR-L和SHR-M的體重與SHR對(duì)照組相比明顯降低（P＜0.05），但不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組之間并無顯著性差異（P＞0.05）。運(yùn)動(dòng)前SHR平均動(dòng)脈壓（（185.2±6.0）mmHg）高于WKY（（118.0±5.3）mmHg），P＜0.05。但是，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)MAP明顯降低。與SHR-L組相比較，MAP在SHR-M組中降低的更為明顯（SHR-L：（173.4± 5.4）mmHg；SHR-M：（160.1±5.1）mmHg，P＜0.05）。SHR組的心率高于WKY，但SHR-L和SHR-M組的心率都較SHR對(duì)照組明顯降低，而SHR-L和SHR-M組之間沒有顯著性差異，P＞0.05。

圖2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)BW，MAP和HR的影響Figure2 Effects of Aerobic Exercise on BW，MAP and HR注：*為與WKY組比較具有顯著性差異，P＜0.05；#為與SHR組比較具有顯著性差異，P＜0.05；※為與SHR-L組比較具有顯著性差異，P＜0.05。各組中n=12。

2.3 腸系膜動(dòng)脈MaxiK全細(xì)胞電流密度的比較

全細(xì)胞K+電流如圖3所示。數(shù)據(jù)分析顯示，SHR組MaxiK通道全細(xì)胞電流密度明顯高于WKY組，而有氧運(yùn)動(dòng)可以有效降低全細(xì)胞電流幅值，并且這一作用具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依賴性。在加入IbTX（100 nM）處理10 min后，全細(xì)胞K+電流被明顯抑制，被抑制的成分即為IbTX敏感的MaxiK電流。

圖3 WKY，SHR，SHR-L和SHR-M的腸系膜動(dòng)脈平滑肌全細(xì)胞K+電流Figure3 Whole-cell K+Currents in Mesenteric Arterial Myocytes from WKY，SHR，SHR-L，and SHR-M.注：A，在去極化電壓脈沖下全細(xì)胞K+電流，Control為對(duì)照組，IbTX為加入100 nM IbTX。B為I-V曲線。

為了進(jìn)一步排除細(xì)胞大小對(duì)全細(xì)胞電流的影響，我們通過比較各組電流密度（即全細(xì)胞電流/膜電容）來表示高血壓和有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MaxiK通道電流的影響。各組膜電容和MaxiK通道全細(xì)胞電流密度大小見表1。由此可知，4組全細(xì)胞膜電容無顯著性差異，而SHR組MaxiK電流密度最大，有氧運(yùn)動(dòng)能夠有效抑制這種病理性改變，且在一定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度范圍內(nèi)具有強(qiáng)度依賴性。

表1 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞MaxiK通道全細(xì)胞電流密度和電容的影響Table1 The Influence of Aerobic Exercise on Whole-cell MaxiK Current Density and Capacitance in Rat Mesenteric Arterial Smooth Muscle Cells

2.4 腸系膜動(dòng)脈MaxiK單通道電流特性的比較

為了進(jìn)一步明確SHR腸系膜平滑肌細(xì)胞腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道電流的增加是否與單通道活性增加有關(guān)。我們又進(jìn)行了內(nèi)面向外的單通道記錄模式記錄腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道電流。各組MaxiK通道單通道電流如圖4所示。

圖4 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)腸系膜動(dòng)脈平滑肌MaxiK通道活動(dòng)和門控特性的影響Figure4 Effects of Aerobic Exercise on Hypertension-associated Alterations in MaxiK Channel Activity and Gating Properties in Mesenteric Arterial Myocytes.注：圖為鉗制電位為+40 mV，1 μM[Ca2+]free時(shí)各組記錄到的腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞MaxiK單通道電流。

鉗制電位為+40 mV，1 μM[Ca2+]free，各組MaxiK通道開放概率（NPo）值和單通道電導(dǎo)（G）見表2。數(shù)據(jù)顯示，有氧運(yùn)動(dòng)并沒有改變腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的電導(dǎo)。這提示，有氧運(yùn)動(dòng)降低腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道活動(dòng)是通過降低該通道NPo而實(shí)現(xiàn)的。

表2 有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞MaxiK通道門控特性的影響Table2 Aerobic Exercise Modifying MaxiK Channel Gating Properties in VSMCs from Rat Mesenteric Arterial

2.5 腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道α、β1亞基表達(dá)的比較

Western blot測(cè)定腸系膜動(dòng)脈腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道亞基的表達(dá)。如圖5（A-C）所示，高血壓能夠引起α、β1亞基的顯著增加，SHR組α和β1亞基的表達(dá)量分別是WKY組的1.6倍和4.4倍，SHR組的β1/α比值是WKY組的2.5倍。經(jīng)過8周有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以降低由高血壓引起的α、β1亞基表達(dá)的上調(diào)，而這種作用在SHR-M組比SHR-L組表現(xiàn)更為顯著。以上數(shù)據(jù)提示，無論是組織還是細(xì)胞水平，與α亞基相比，高血壓能夠引起β1亞基表達(dá)的升高更為明顯，有氧運(yùn)動(dòng)能夠改善并逆轉(zhuǎn)MaxiK通道亞基的病理性改變，且在一定范圍內(nèi)具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依賴性。

3 討論

圖5 腸系膜動(dòng)脈平滑肌腸系膜動(dòng)脈MaxiK α和β1亞基蛋白表達(dá)Figure5 Protein in Mesenteric Arterial MaxiK α and β1 Subunits in Mesenteric Smooth Muscle Cells.注：A.分別代表腸系膜動(dòng)脈MaxiK α亞基，β1亞基和β-actin的West?ern blot條帶。B代表腸系膜動(dòng)脈MaxiK α和β1亞基蛋白的灰度值。C代表β1/α比值。每組n=6。*指與WKY相比具有非常顯著性差異，P＜0.01；#指與SHR相比具有非常顯著性差異，P＜0.01；※指與SHR-L相比具有非常顯著性差異，P＜0.01。

運(yùn)動(dòng)鍛煉與健康促進(jìn)兩者之間的關(guān)系已經(jīng)確認(rèn)[9-11]。在疾病的發(fā)病率，總死亡率和眾多慢性疾病的研究中已經(jīng)揭示了不同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與健康促進(jìn)之間的關(guān)系[11-13]。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)[8]，經(jīng)過8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，高血壓大鼠的心率、體重、平均動(dòng)脈壓都明顯降低。這些積極的影響表明有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練具有效性。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，高血壓大鼠在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠有效地降低MAP，且這一作用具有運(yùn)動(dòng)劑量的依賴性[9]。

研究發(fā)現(xiàn)，腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中MaxiK通道蛋白具有高表達(dá)的特性，該通道蛋白表達(dá)升高的變化趨勢(shì)可能作為一種緩沖血管收縮的內(nèi)源性代償機(jī)制，尤其是在高血管張力發(fā)生過程中，阻力動(dòng)脈血管平滑肌持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)力收縮的情況下[14-15]。在以往的多篇研究中也報(bào)道過高血壓發(fā)生時(shí)VSMCs的腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道蛋白表達(dá)上調(diào)[16-20]。

本研究通過電生理膜片鉗實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與WKY相比，SHR組的腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的全細(xì)胞K+電流明顯增強(qiáng)。這一發(fā)現(xiàn)與以往多種高血壓模型的主動(dòng)脈和腸系膜動(dòng)脈的研究結(jié)果一致[21-22]。單通道記錄結(jié)果也顯示，與WKY相比，SHR組的通道活動(dòng)（NPo）明顯增強(qiáng)。本研究同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠下調(diào)由高血壓引起的NPo值的升高趨勢(shì)，而且，與低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)相比，中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)高血壓引起的腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道功能病變的改善效果更為顯著。

本實(shí)驗(yàn)室前期在對(duì)正常血壓大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以有效降低大鼠的SBP，而對(duì)DBP和MAP沒有影響，而且運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)正常血壓大鼠的腸系膜動(dòng)脈平滑肌腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道活動(dòng)[8]。在本研究中我們發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)正常大鼠和高血壓大鼠血壓的影響具有一致性，但是，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)它們的腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道表達(dá)和活動(dòng)的影響存在差異。在對(duì)這2種模型的研究中，有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)其腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道表達(dá)的矛盾結(jié)論存在很多可能的解釋。在多種動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以通過改變腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的門控特性進(jìn)而影響其活動(dòng)[8，23-24]，即運(yùn)動(dòng)可以激活腸系膜動(dòng)脈的MaxiK通道。但是，在高血壓大鼠中，為了對(duì)抗慢性持續(xù)升高的灌注血壓，腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞MaxiK通道的功能表現(xiàn)為上調(diào)趨勢(shì)[25]。因此，MaxiK通道功能的上調(diào)被視為高血壓的結(jié)果而不是原因。

此外，與正常血壓鼠相比，高血壓大鼠的KV通道功能明顯降低，這可能也是高血壓發(fā)生時(shí)血管張力升高的一個(gè)原因[26]。KV通道是調(diào)節(jié)膜電位和血管張力的另一個(gè)重要的離子通道。KV通道的減弱可以引起細(xì)胞膜去極化，導(dǎo)致L型鈣通道開放引起Ca2+內(nèi)流。在最近的研究中發(fā)現(xiàn)，一方面，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以明顯抑制SHR胸主動(dòng)脈KV通道的下調(diào)，因此，由KV通道的下調(diào)引起的高血壓可以在一定程度上得到改善；另一方面，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還可以通過抑制腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的功能上調(diào)從而進(jìn)一步降壓。鑒于有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MaxiK通道和KV通道可以產(chǎn)生不同效應(yīng)，所以我們需要進(jìn)一步的研究來明確，有氧運(yùn)動(dòng)的凈效應(yīng)是否是通過誘導(dǎo)SHR腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的重塑來發(fā)揮作用的。

有報(bào)道，高血壓大鼠的血壓與腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的全細(xì)胞K+電流呈正相關(guān)[20]。例如，應(yīng)用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑，ramipril，可以糾正腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的電流密度來降低高血壓大鼠的血壓。此外，ramipril可以減弱SHR大鼠主動(dòng)脈段的TEA引起的收縮[20]。腦動(dòng)脈原位研究也提供了高血壓大鼠腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道功能上調(diào)的證據(jù)[18]。經(jīng)顱向軟腦膜動(dòng)脈內(nèi)注射IbTX（100 nM），研究發(fā)現(xiàn)SHR的動(dòng)脈收縮反應(yīng)較WKY強(qiáng)烈。因此，腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道功能上調(diào)被認(rèn)為是對(duì)抗高血壓發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的微循環(huán)血管床興奮性增加和血管痙攣的適應(yīng)性機(jī)制[2]。有氧運(yùn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的表達(dá)和功能從而起到降低血壓的效果。高血壓大鼠在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠有效地降低MAP，而這一作用具有運(yùn)動(dòng)劑量的依賴性[9]，這與本研究的結(jié)論相一致。

腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的β1亞基能夠調(diào)節(jié)腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的鈣敏感性，介導(dǎo)鈣火花與MaxiK通道激活兩者之間的耦聯(lián)[27-28]。腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道的α和β1亞基的化學(xué)計(jì)量關(guān)系的改變提示機(jī)體的生理病理變化[29-30]。以前的研究表明，高血壓時(shí)無論是主動(dòng)脈還是微動(dòng)脈，形成MaxiK通道孔道的α亞基表達(dá)都會(huì)增加[21，31]。在最近的研究發(fā)現(xiàn)，與WKY相比，SHR的腸系膜動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞α和β1亞基表達(dá)都明顯升高。而且，在SHR腸系膜動(dòng)脈平滑肌中，高血壓誘導(dǎo)的β1亞基上調(diào)高于α亞基，即β1/α比值升高，這導(dǎo)致膜超極化和血管張力降低，從而起到緩沖高血壓引起的一系列病理變化的作用。

本研究有2個(gè)新的發(fā)現(xiàn)，（1）在高血壓持續(xù)影響下，SHR的動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞表現(xiàn)出病理性改變，主要包括與WKY相比，腸系膜動(dòng)脈MaxiKβ1/α比值、MaxiK電流密度和開放概率、以及MaxiK在血管張力調(diào)節(jié)中的作用都發(fā)生相應(yīng)的改變。（2）除了改善SHR基礎(chǔ)生理指標(biāo)以外，有氧運(yùn)動(dòng)還可以使高血壓引起的腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道功能的上調(diào)糾正到正常水平，而這一作用在中強(qiáng)度的表現(xiàn)較低強(qiáng)度效果更為顯著。這些結(jié)果提示，有氧運(yùn)動(dòng)可以糾正SHR外周阻力動(dòng)脈的MaxiK通道的病理改變，并且在一定程度上具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依賴性，即在低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)到中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，這一糾正效果越明顯。

該研究也存在一定的局限性，如研究中只關(guān)注了腸系膜動(dòng)脈非內(nèi)皮調(diào)節(jié)機(jī)制（如VSMCs的MaxiK通道）。有研究證實(shí)，與SHR對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠提高SHR腸系膜小動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的NO生物利用率[7]。因此，其他機(jī)制，例如運(yùn)動(dòng)可以改善與內(nèi)皮NOS（eNOS）表達(dá)/活動(dòng)相關(guān)的氧化應(yīng)激活動(dòng)降低和/或NO生物利用率提高，這些可能也是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練改善高血壓的機(jī)制，還需要進(jìn)行相關(guān)的深入研究。

4 結(jié)論

有氧運(yùn)動(dòng)除了改善高血壓背景下的基礎(chǔ)生理指標(biāo)外，還可以糾正高血壓相關(guān)的腸系膜動(dòng)脈MaxiK通道病理性重構(gòu)，從而改善并逆轉(zhuǎn)高血壓誘發(fā)的病理性變化，而且有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)MaxiK通道病理性重塑的改善作用，在低強(qiáng)度到中強(qiáng)度范圍內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)度依賴性的特點(diǎn)。

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The Effect of Different Intensity Aerobic Exercise on the Remodeling of MaxiK Channel in Mesenteric Artery from SHR

XU Zhaoxia1，ZHAO Tengteng2，BAI Ping3，SHI Lijun4
（Sport Science College，Beijing Sport University，Beijing 100084，China）

Objective：The purpose of this study is to determine the effects of exercise intensity on hypertension-associated changes in large-conductance Ca2+-activated K+（MaxiK）channels in mesenteric arteries from spontaneously hypertensive rats（SHR）.Methods：Male SHR（n=54）were randomly as?signed to three groups：a low-intensity aerobic exercise group（SHR-L），a moderate-intensity aerobic exercise group（SHR-M），and a sedentary group（SHR）.Age-matched male WKY（n=18）were used as normotensive controls.Aerobic exercise groups completed an 8-week exercise training.After 8 weeks of aerobic exercise，the segment of mesenteric arteries was carefully dissected free，and separated into smooth muscle cells by one step digestion.Results：SHR mesenteric arteries MaxiK channel subunit protein expression，β1/α ratio，whole cell current density and single-channel open probability was also in?creased compared with WKY（P＜0.05）.Aerobic exercise reduced systemic blood pressure and normalized hypertension-associated mesenteric arteries（P＜0.05）.MaxiK alterations to normotensive control levels in the SHR（P＜0.05）.These effects were more pronounced in the moderate-intensity group than in the low-intensity group.Conclusions：Aerobic exercise training can effectively correct the pathological adaptation of mesenteric arteries MaxiK channels in sponta?neously hypertensive rats by downregulation of β1/α to restore the vascular function in mesenteric arteries，which are intensity/volume dependent.

exercise intensity;hypertension;mesenteric arteries;MaxiK channel

G 804.7

A

1005-0000（2016）06-479-06

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2016.06.004

2016-08-06；

2016-10-14；錄用日期：2016-10-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：31371201）；體育總局科研課題資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2015B035）

徐召霞（1991－），女，山東日照人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與心腦血管功能調(diào)控。

北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教研室，北京100084。