不同強(qiáng)度健步走鍛煉對(duì)中老年人血清一氧化氮含量的影響

任可欣，陶 袁

(吉林師范大學(xué) a.體育學(xué)院；b.數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000)

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不同強(qiáng)度健步走鍛煉對(duì)中老年人血清一氧化氮含量的影響

任可欣a，陶 袁b

(吉林師范大學(xué) a.體育學(xué)院；b.數(shù)學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000)

探討不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)中老年人血清一氧化氮和一氧化氮合酶的影響，進(jìn)而尋找預(yù)防心血管疾病最適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。通過實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為中老年人在進(jìn)行健身運(yùn)動(dòng)時(shí)，比較適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是100-120次/分。此種強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可以增加體內(nèi)NO含量，進(jìn)而有效地預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。

一氧化氮；一氧化氮合酶；運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度；中老年人

一氧化氮(Nitric Oxide)是血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌的舒張因子。人體隨著年齡的增長(zhǎng)，內(nèi)皮細(xì)胞凋亡導(dǎo)致NO產(chǎn)生減少，損害內(nèi)皮依賴性舒張功能，進(jìn)而引起動(dòng)脈粥樣硬化等多種心血管疾病的發(fā)生[1,2]。

大量研究證明，運(yùn)動(dòng)是預(yù)防和治療心血管疾病的有效措施[3,4]，但關(guān)于有效的適宜運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的相關(guān)報(bào)道，還不多見。本文較深層次探討了不同強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)對(duì)中老年人血清一氧化氮和一氧化氮合酶的影響，進(jìn)而尋找預(yù)防心血管疾病的最適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

一、研究對(duì)象和研究方法

1.研究對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)選取吉林省四平市某社區(qū)居民36人，隨機(jī)分為小強(qiáng)度組(L組)、中等強(qiáng)度組(M組)大強(qiáng)度組(H組)，每組12人。受試者年齡55-62歲，職業(yè)為教師、醫(yī)生、干部等，均身體健康，排除高血壓、高血脂、心血管疾病、糖尿病等慢性器質(zhì)性病變，均未進(jìn)行過任何形式的有規(guī)律的體育鍛煉。兩組基本情況列于表1，各指標(biāo)間無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

表1 研究對(duì)象的基本情況(n=12)

L，小強(qiáng)度組(low);M，中等強(qiáng)度組(middle);H，大強(qiáng)度組(high)。

2.研究方法

(1)運(yùn)動(dòng)形式。健步走。

(2)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。以運(yùn)動(dòng)心率、主觀感覺疲勞等級(jí)表(RPE)和行走速度相結(jié)合的方式控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度[5]。本實(shí)驗(yàn)中L組(小強(qiáng)度組)心率控制在100～110次/分。M組(中等強(qiáng)度組)心率控制在110～120次/分。H組(大強(qiáng)度組)心率控制在120～130次/分。在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行1周的適應(yīng)性訓(xùn)練，使受試者掌握以脈搏、RPE和行走速度綜合控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的方法。

(3)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與頻率。每周4次，每次45分鐘，其中達(dá)到靶心率的時(shí)間為30分鐘，共計(jì)12周。

(4)實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)前發(fā)放基本情況調(diào)查表；進(jìn)行身高、體重、安靜時(shí)心率、血壓的測(cè)量；與受試者簽訂合作協(xié)議。凡身體健康、無規(guī)律運(yùn)動(dòng)史和無煙酒嗜好者參加本實(shí)驗(yàn)。采血前24 h內(nèi)要求低硝酸鹽飲食(如少食火腿、腌肉等)，采血前12 h不進(jìn)食任何食物。受試者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室休息15分鐘后抽取安靜狀態(tài)下肘靜脈血4 ml，離心分離血清，立即測(cè)量NO含量和TNOS、cNOS、iNOS活性。采血當(dāng)日，受試者在專門教練的指導(dǎo)下開始健步走。12周后，再抽取三組受試者安靜狀態(tài)下肘靜脈血4ml，進(jìn)行同樣處理，測(cè)量NO含量和cNOS、iNOS活性。所有受試者在實(shí)驗(yàn)期間都不服用外源性NO藥物(如硝酸甘油、硝普鈉、利尿劑、阿司匹林等)。

(5)檢測(cè)指標(biāo)及方法。NO含量用硝酸還原酶法測(cè)定，NOS活性用分光光度計(jì)法測(cè)定(每毫升血清每分鐘生成1 nmol NO為一個(gè)酶活力單位)。試劑盒購(gòu)于南京建成生物工程研究所，實(shí)驗(yàn)儀器為荷蘭威圖Ⅱ型半自動(dòng)生化分析儀。

(6)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。全部數(shù)據(jù)用spss18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理分析，結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)表示。均值差異的顯著性檢驗(yàn)組間采用非配對(duì)t檢驗(yàn)，組內(nèi)采用配對(duì)t檢驗(yàn)。顯著水平P<0.05，極顯著水平P<0.01。

二、結(jié) 果

小強(qiáng)度組(L)、中等強(qiáng)度組(M)和大強(qiáng)度組(H)實(shí)驗(yàn)前血清NO含量和NOS活性無差異。實(shí)驗(yàn)后，3個(gè)組血清NO含量與鍛煉前相比較均有增加，其中小強(qiáng)度組鍛煉前后NO含量有極顯著性差異(P<0.01)，中等強(qiáng)度組鍛煉前后NO含量有顯著性差異(P<0.05)，大強(qiáng)度組沒有明顯差異。

實(shí)驗(yàn)后，3個(gè)組TNOS活性與鍛煉前相比較均有增加，其中小強(qiáng)度組鍛前后TNOS活性有極顯著性差異(P<0.01)，中等強(qiáng)度組鍛煉前后TNOS活性有顯著性差異(P<0.05)，大強(qiáng)度組沒有明顯差異。

3個(gè)組cNOS活性與鍛煉前相比較均有增加，其中小強(qiáng)度組鍛煉前后cNOS活性有極顯著性差異(P<0.01)，中等強(qiáng)度組鍛煉前后cNOS活性有顯著性差異(P<0.05)，大強(qiáng)度組沒有明顯變化。

小強(qiáng)度組和中等強(qiáng)度組iNOS活性鍛煉前后沒有明顯變化，大強(qiáng)度組iNOS活性鍛煉后比鍛煉前有所增加，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)過程中NO含量(μmol/l)和NOS活性(U/ml)的變化(n=12)

*與實(shí)驗(yàn)前比較P<0.05；△與實(shí)驗(yàn)前比較P<0.01。L，小強(qiáng)度組(low);M，中等強(qiáng)度組(middle);H，大強(qiáng)度組(high)。

三、分析與討論

1.不同強(qiáng)度健步走對(duì)血清NO含量和TNOS活性的影響

在人體細(xì)胞內(nèi)，內(nèi)源性NO是以左旋精氨酸(L-arginine)和O2為底物，在NOS(一氧化氮合酶)的催化下合成的。在心血管系統(tǒng)，NO具有調(diào)節(jié)血壓、擴(kuò)張血管、抑制血小板聚集和白細(xì)胞黏附、抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖的作用,因此在防止心血管疾病的發(fā)生發(fā)展方面發(fā)揮重要的保護(hù)作用[6]。中老年人隨著年齡的增長(zhǎng)，內(nèi)皮細(xì)胞功能會(huì)出現(xiàn)異常，其主要機(jī)制為增齡伴隨內(nèi)皮細(xì)胞凋亡導(dǎo)致NO產(chǎn)生減少。因此如何增加中老年人體內(nèi)NO含量是預(yù)防心血管疾病的關(guān)鍵。

搏動(dòng)性血流和血管剪切應(yīng)力(shear stress)是調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞分泌NO的兩個(gè)重要的刺激因素。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示中小強(qiáng)度組鍛煉前后血清NO含量和TNOS活性有顯著變化，且小強(qiáng)度組的變化更顯著(P<0.01)。中老年人經(jīng)過12周適宜負(fù)荷健步走鍛煉后，心血管系統(tǒng)發(fā)生適應(yīng)性變化,改變血流對(duì)心血管內(nèi)皮細(xì)胞的機(jī)械作用，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的剪切應(yīng)力改變，血管剪切應(yīng)力改變使細(xì)胞膜上的Ca2+依賴型K+通道開放，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+增多，Ca2+通過鈣調(diào)素(CaM)激活NOS，調(diào)節(jié)NO的合成，使NO分泌增加[7]。

血清中NO含量不僅取決于它的合成，還取決于NO的降解。NO的主要降解途徑是與超氧陰離子(O-2)發(fā)生反應(yīng)。SOD(超氧化物歧化酶)是生物體內(nèi)唯一的底物為O-2的抗氧化酶，它能歧化O-2生成O2和H2O2[8]。大強(qiáng)度組鍛煉前后NO含量雖有增高，但沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可能與大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后SOD含量降低有關(guān)[9]。

2.不同強(qiáng)度健步走對(duì)cNOS和iNOS活性的影響

NOS是NO合成的限速因子，目前已克隆出三種NOS基因，即內(nèi)皮細(xì)胞NOS(eNOS)、神經(jīng)NOS(nNOS)和誘生型NOS(iNOS)。其中eNOS和nNOS需Ca2+激活，具Ca2+/CaM依賴性，又合稱為結(jié)構(gòu)型NOS(cNOS)，主要出現(xiàn)在血管內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞，生理的狀態(tài)下即有表達(dá)，但其催化生成的NO量很少，釋放迅速，持續(xù)時(shí)間短。iNOS為Ca2+/CaM非依賴性酶，主要靠酶基因啟動(dòng)和表達(dá)的誘導(dǎo)。iNOS誘導(dǎo)合成的NO量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，主要在病理情況下起作用。

本研究顯示，中老年人經(jīng)過12周中小強(qiáng)度的健步走可以明顯的增高cNOS的活性，而不明顯增加iNOS活性。據(jù)國(guó)外學(xué)者報(bào)道，小豬經(jīng)16周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后,其分離的冠脈阻力血管內(nèi)皮細(xì)胞eNOS基因表達(dá)明顯上調(diào)[10]。小鼠經(jīng)4周中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后,腓腸肌纖維中nNOS基因表達(dá)為訓(xùn)練前240 %[11]。eNOS和nNOS基因表達(dá)增強(qiáng)的結(jié)果使cNOS活性升高,進(jìn)而TNOS的活性增強(qiáng)，NO的合成量增加。

本實(shí)驗(yàn)過程中，各組均未見iNOS有明顯的升高。iNOS在生理狀態(tài)下不大量表達(dá)，iNOS一旦誘導(dǎo)生成，會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)NO的大量生成，除了引起強(qiáng)烈的血管舒張和血壓降低,導(dǎo)致休克發(fā)生以外,還因生成過氧化亞硝酸陰離子(ONOO-)，而對(duì)機(jī)體組織器官造成損傷。所以，NO對(duì)人體是一把“雙刃劍”，在低濃度調(diào)節(jié)生理功能，在高濃度則誘導(dǎo)或加重組織細(xì)胞損傷。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，中小強(qiáng)度的健步走鍛煉是通過上調(diào)cNOS基因表達(dá)而不是iNOS的表達(dá)刺激NO合成，此種運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)人體發(fā)揮的可能是保護(hù)作用。

四、結(jié) 論

中老年人經(jīng)過12周中低強(qiáng)度健步走鍛煉后，可以明顯提高體內(nèi)NO含量，并且NO含量的增加是通過上調(diào)cNOS基因表達(dá)而不是iNOS的表達(dá)。因此建議，中老人在進(jìn)行健身運(yùn)動(dòng)時(shí)，比較適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是100-120次/分，尤其是100-110次/分效果最佳。此種強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可以增加體內(nèi)NO含量，進(jìn)而有效地預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。

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(責(zé)任編輯 董邦國(guó))

Effects of Different Walking Intensity on the Serum of the Middle-aged and the Aged

REN Ke-xin1, TAO Yuan2

(1.College of Physical Education, Jilin Normal University; 2. College of Mathematics, Jilin Normal University, Siping Jilin 136000, China)

This paper discusses the effect of different exercise intensity on the nitric oxide and nitric oxide synthase of the middle-aged and the aged with the purpose of getting the most appropriate training intensity for them to guard against cardiovascular disease. Experiments have demonstrated that the most suitable sports intensity for them to exercise their bodies is between 100 and 120 times per minutes. Such intensity can enhance the content of NO in their bodies and prevent them from contracting cardiovascular disease.

NO ; NOS ; exercise intensity; the middle aged and the aged

2016-08-25；最后

2016-09-10

吉林省教育廳“十二五”社會(huì)科學(xué)研究課題(吉教科文合字(2015)第155號(hào))。

任可欣(1976-)，女，吉林四平人，副教授，主要從事中老年運(yùn)動(dòng)保健與康復(fù)研究。

2096-1383(2016)06-0600-03

G804.5

A