不同時(shí)長(zhǎng)HIIT與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后大鼠O2max及血液心血管風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的變化

王林佳，蘇 浩，梁春瑜，嚴(yán) 翊，趙 巖，張一民

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王林佳，蘇 浩，梁春瑜，嚴(yán) 翊，趙 巖，張一民

高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)；中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)；最大耗氧量；心血管風(fēng)險(xiǎn)

雖然運(yùn)動(dòng)期間出現(xiàn)心臟病與猝死的情況較為罕見(jiàn)，但不恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)很容易造成心血管風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生[11]。心源性運(yùn)動(dòng)猝死能夠占到運(yùn)動(dòng)性猝死的80%以上，血液中與心血管風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的指標(biāo)如肌酸激酶(Creatine Kinase,CK)，谷草轉(zhuǎn)氨酶(Aspartate transaminase,AST)及血管緊張素II(AngiotensinII,AngII)能較好的預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)中心血管風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組

120只6周齡清潔級(jí)雄性Wistar大鼠,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供。許可證號(hào):SCXK(京)2002-0001。隨機(jī)分為4組(N=30)：2周組(C組)、4周組(D組)、6周齡(E組)、10周齡(F組)。每組中均隨機(jī)分為安靜對(duì)照、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)與HIIT運(yùn)動(dòng)3種干預(yù)方式，每種干預(yù)方式各10只大鼠。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類(lèi)動(dòng)物飼料飼養(yǎng)，大鼠自由進(jìn)食和飲水(表1)。

表 1 大鼠實(shí)驗(yàn)分組Table 1 Experimental Group of Rats

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

表 2 大鼠測(cè)試方案Table 2 The Test Plan of O2max

1.2.2 運(yùn)動(dòng)方案

安靜對(duì)照組：不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，正常喂養(yǎng)，喂養(yǎng)天數(shù)與運(yùn)動(dòng)組一致。

表 3 大鼠HIIT運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案Table 3 The Test Plan of High-intensity Interval Training

所有運(yùn)動(dòng)組在正式實(shí)驗(yàn)前3天進(jìn)行預(yù)適應(yīng)，進(jìn)行5～10 min跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，速度為5～10 m/min，坡度為0。

1.3 取材

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

測(cè)試指標(biāo)：肌酸激酶(CK)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、血管緊張素II(AngII)

測(cè)試方法：1)采用DGKC法測(cè)定大鼠血清中肌酸激酶活性，試劑盒為北京利德曼生化股份有限公司大鼠肌酸激酶測(cè)定試劑盒；2)采用IFCC速率法測(cè)定大鼠血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶活性，試劑盒為北京利德曼生化股份有限公司大鼠天門(mén)冬氨酸轉(zhuǎn)移酶/谷草轉(zhuǎn)氨酶試劑盒；3)采用酶聯(lián)免疫法(ELISA)測(cè)定及大鼠血清血管緊張素II含量。試劑盒為美國(guó)Phoenix Pharmaceuticals公司大鼠AngII試劑盒。

測(cè)試儀器：日立7020型全自動(dòng)生化分析儀、美國(guó)BIO-RAD伯樂(lè)iMark-680型酶標(biāo)儀。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理，采用單因素方差分析，統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水平為P< 0.05。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表 4 大鼠測(cè)試結(jié)果(ml/kg/hr)

注：*表示與相同時(shí)間安靜組對(duì)比P<0.05 ；#表示與相同運(yùn)動(dòng)時(shí)間中等強(qiáng)度組比較P<0.05；◇表示與相同方式運(yùn)動(dòng)2周相比具有顯著性差異(P<0.05)；$表示與相同方式運(yùn)動(dòng)4周相比具有顯著性差異(P<0.05)；&表示與相同方式運(yùn)動(dòng)6周相比具有顯著性差異(P<0.05)，下同。

2.2 肌酸激酶(CK)測(cè)試結(jié)果

中等強(qiáng)度組及HIIT組大鼠血清CK水平10周內(nèi)無(wú)明顯變化，但在第2周至6周時(shí)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，6周后出現(xiàn)小幅度下降(表5)。第4周、10周時(shí)，中等強(qiáng)度組和HIIT組大鼠血清CK水平均高于安靜組，且HIIT組大鼠血清CK水平低于中等強(qiáng)度組(P<0.05)。

表 5 大鼠血清ck測(cè)試結(jié)果Table 5 The Result of CK in Rats(Unit:U/L)

2.3 谷草轉(zhuǎn)氨酶( AST)測(cè)試結(jié)果

HIIT組與中等強(qiáng)度組大鼠血清AST水平具有相同的變化趨勢(shì)，均為第2～4周下降，第4～6周上升達(dá)到最高值，第6～10周再下降(表6)。

表 6 大鼠AST測(cè)試結(jié)果Table 6 The Result of CK in Rats(U/L)

注：△表示與相同方式運(yùn)動(dòng)4周比較P<0.05。

第2周、4周、6周、10周時(shí)，HIIT組大鼠血清AST水平均低于中等強(qiáng)度組，且2周,6周，10周時(shí)具有顯著性差異。第2周，4周，10周HIIT組大鼠血清AST水平低于安靜組(P<0.05)，6周時(shí)高于安靜組(P<0.05)。第6周、10周時(shí)，中等強(qiáng)度組大鼠血清AST水平高于安靜組(P<0.05)。

2.4 血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) 測(cè)試結(jié)果

HIIT組大鼠及中等強(qiáng)度組大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，在10周時(shí)達(dá)到最高值(P<0.05，表7)。HIIT組上升幅度更大。

表 7 大鼠AngⅡ測(cè)試結(jié)果Table 7 The Result of Ang Ⅱin Rats(Pg/ml)

注：&表示與相同運(yùn)動(dòng)方式2周組比較P<0.05；◇表示大鼠AngⅡ與以相同方式運(yùn)動(dòng)4周比較P<0.05；△表示大鼠AngⅡ與以相同方式運(yùn)動(dòng)6周比較P<0.05。

2周HIIT組大鼠AngⅡ水平低于中等強(qiáng)度組(P<0.05)及安靜組。4周HIIT組與中等組相比值略低但無(wú)顯著性差異，且2組均顯著低于安靜組。6周HIIT組與安靜組相比明顯升高(P<0.05)，與中等強(qiáng)度組相比較高，但無(wú)顯著性差異。10周HIIT組大鼠AngⅡ水平明顯高于安靜組及中等強(qiáng)度組(P<0.05)。

3 分析與討論

3.2 不同時(shí)長(zhǎng)HIIT與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血清CK影響的比較

臨床上常將與心肌損傷相關(guān)的酶，如CK及其同功酶CK-MB、乳酸脫氫酶(LDH)及其同功酶LDH1、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)和α-羥丁酸脫氫酶(α-HBDH)等合稱(chēng)為心肌酶譜,用于診斷心肌梗塞、心肌缺血等心血管疾病。在運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中常采用CK，AST等心肌酶系指標(biāo)評(píng)估心血管風(fēng)險(xiǎn)[1]。經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后酶活性會(huì)發(fā)生變化，對(duì)CK、AST及同功酶的含量測(cè)試可反應(yīng)心肌能量代謝狀況及心肌膜系統(tǒng)的損傷與否。

CK是心肌損傷的標(biāo)志性指標(biāo)。當(dāng)心臟發(fā)生病變時(shí)，如AMI(急性心肌梗塞)，心肌組織中的CK會(huì)釋放入血，導(dǎo)致血清CK值升高[9]。缺氧亦是血清CK水平升高的誘因，當(dāng)心臟出現(xiàn)缺氧而造成心肌受損的情況下，心肌酶數(shù)值也出現(xiàn)升高的跡象。同時(shí)，遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明[2，5]，心電圖出現(xiàn)異常時(shí)研究對(duì)象出現(xiàn)心肌酶升高的比例較未出現(xiàn)心電圖異常人群比例增高。因此，血清CK水平可以用于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)中心血管風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的預(yù)測(cè)。

由于運(yùn)動(dòng)6 h后血清CK即恢復(fù)正常水平[8]，本研究取材時(shí)間是在最后一次運(yùn)動(dòng)24 h后，因此取材時(shí)血清CK已恢復(fù)至運(yùn)動(dòng)組的正常水平。本研究中不同運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)結(jié)果顯示，中等強(qiáng)度組及HIIT組大鼠血清CK水平10周內(nèi)無(wú)明顯變化，在第2周至6周時(shí)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，6周后出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這說(shuō)明，制定的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷可引起機(jī)體的應(yīng)激反應(yīng)以適應(yīng)逐漸升高的跑速，6周時(shí)出現(xiàn)最高值，這表明運(yùn)動(dòng)達(dá)到6周時(shí)心血管風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控。

不同運(yùn)動(dòng)方式結(jié)果顯示，第4周、6周、10周時(shí)，中等強(qiáng)度組和HIIT組大鼠血清CK水平均高于安靜組，分析其原因可能是每日訓(xùn)練后大鼠無(wú)法得到完全的恢復(fù)即開(kāi)始新的訓(xùn)練，造成了損傷的累積效應(yīng)。同時(shí)，第4周、6周、10周時(shí)，HIIT組大鼠血清CK水平低于中等強(qiáng)度組。這表明，進(jìn)行10周中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，缺少間歇的持續(xù)性運(yùn)動(dòng)可能容易造成疲勞的積累，大鼠未完全恢復(fù)又進(jìn)行新的運(yùn)動(dòng)，引起血清CK水平較高，從而導(dǎo)致一定的心血管風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 不同時(shí)長(zhǎng)HIIT與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血清AST影響的比較

AST又名天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，與CK同為心肌酶系指標(biāo)。心肌細(xì)胞中含量最高，其次是肝臟、骨骼肌和腎臟。當(dāng)心肌細(xì)胞膜受損完整性被破壞時(shí)，AST可通過(guò)受損的細(xì)胞膜進(jìn)入血液，使血清含量增加，因此，血清中AST活性升高，可用于判斷心肌損傷,并且其增高程度會(huì)隨心肌損傷程度的加重而加大[4]。

本研究中不同運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)結(jié)果顯示，HIIT組與中等強(qiáng)度組大鼠血清AST水平具有相同的變化趨勢(shì)，均為第2至4周下降，第4至6周上升，第6至10周再下降。分析其原因可能是隨著跑動(dòng)速度的逐漸提高，大鼠表現(xiàn)為對(duì)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的逐漸適應(yīng)。

不同運(yùn)動(dòng)方式結(jié)果顯示，第2周、4周、6周、10周時(shí)，HIIT組大鼠血清AST水平均低于中等強(qiáng)度組，且2周、6周、10周時(shí)具有顯著性差異。中等強(qiáng)度組大鼠血清AST水平均高于安靜組，且6周及10周時(shí)具有顯著性差異。這提示我們，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生心肌損傷的風(fēng)險(xiǎn)可能高于HIIT組。但仍有相關(guān)研究表明，測(cè)定結(jié)果中如果出現(xiàn)單純的AST升高，并不能輕易地就認(rèn)為是心肌損傷。主要是因?yàn)椋?)AST特異性低。還存在于除了心肌外的其他器官中[6]。2)轉(zhuǎn)氨酶非常敏感，在1天之內(nèi)的不同時(shí)間段檢查，轉(zhuǎn)氨酶水平都有可能產(chǎn)生波動(dòng)，因此，取材時(shí)間的差異也會(huì)對(duì)最終結(jié)果造成影響。

3.4 不同時(shí)長(zhǎng)HIIT與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠血清AngⅡ影響的比較

AngⅡ是腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renh-angiotensin system，RAS)的重要組成部分。它的作用是引起血管收縮，升高血壓，促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)釋放醛固酮。Harrison[12]等研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ作用于血管平滑肌，可產(chǎn)生強(qiáng)烈的縮血管作用,增大外周阻力，增高動(dòng)脈血壓。AngⅡ?qū)\(yùn)動(dòng)的影響則表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)后血漿AngⅡ水平明顯升高，并隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間的增加，血漿AngⅡ呈持續(xù)上升趨勢(shì)。這提示我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中，AngⅡ的升高使血管收縮加強(qiáng)，促進(jìn)靜脈回流，保證血液重新分配，以滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)器官和組織對(duì)氧的需求，從而繼續(xù)保持高水平的運(yùn)動(dòng)能力[14，16]。同時(shí)，AngⅡ也具有正反兩方面的作用，若AngⅡ生成增多，其強(qiáng)烈的縮血管作用會(huì)持續(xù)性增加心臟的外周阻力，在循環(huán)中就表現(xiàn)為高血壓。當(dāng)其作用于組織時(shí)則引起結(jié)構(gòu)重塑，當(dāng)器官的組織結(jié)構(gòu)重塑發(fā)展到一定程度時(shí)就無(wú)法發(fā)揮正常的生理功能，則表現(xiàn)出相應(yīng)的癥狀如的心肌梗塞，腦卒中等。如AngⅡ作用于平滑肌細(xì)胞膜上的特異性受體時(shí)，可刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)皮素,引起心臟冠狀動(dòng)脈收縮導(dǎo)致心肌毛細(xì)血管密度降低，加重心肌缺血缺氧性損傷[7]。因此， AngⅡ不僅是造成高血壓的原因，也是造成心、腦、腎等器官損害的原因。這在李維根等[3]的報(bào)道中可以證實(shí)，急性衰竭性運(yùn)動(dòng)后心肌組織呈嗜酸性缺血缺氧性改變，心肌AngⅡ含量降低了43%，血漿AngⅡ的含量在運(yùn)動(dòng)后增加了83%，說(shuō)明血漿和心肌局部AngⅡ的釋放增多可能參與了心肌病理改變的發(fā)生過(guò)程。

不同運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)結(jié)果顯示， HIIT組大鼠及中等強(qiáng)度組大鼠血清AngⅡ水平均在4周后出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，且HIIT組上升幅度更大。分析其原因可能是由于4周時(shí)大鼠為適應(yīng)逐漸提高的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷要提高AngⅡ水平以滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)時(shí)較高的需氧量，同時(shí)HIIT的強(qiáng)度較大AngⅡ水平也更高。

不同運(yùn)動(dòng)方式結(jié)果顯示，第2周時(shí)，HIIT組大鼠血清AngⅡ水平低于中等強(qiáng)度組(P<0.05)及安靜組。第4周時(shí)，HIIT組與中等組大鼠血清AngⅡ水平相比值略低但無(wú)顯著性差異，且2組均顯著低于安靜組。表示經(jīng)過(guò)4周訓(xùn)練后， HIIT及中等強(qiáng)度組大鼠都需要較高水平的AngⅡ以維持高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。第6周時(shí)，HIIT組與安靜組大鼠血清AngⅡ水平相比明顯升高(P<0.05)，與中等強(qiáng)度組相比較高，但無(wú)顯著性差異。第10周時(shí)，HIIT組大鼠血清AngⅡ水平明顯高于安靜組及中等強(qiáng)度組(P<0.05)。這表明，正常水平的AngⅡ已無(wú)法滿(mǎn)足10周時(shí)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，機(jī)體通過(guò)AngⅡ的升高使心輸出量增，心率加快以滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)器官和組織對(duì)氧的需求。10周HIIT訓(xùn)練后血清AngⅡ水平較高，其縮血管作用會(huì)持續(xù)性增加心臟的外周阻力，增高動(dòng)脈血壓，因此10周HIIT訓(xùn)練具有一定的引起血壓升高的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

1.10周HIIT訓(xùn)練能夠更快更好地改善大鼠心肺耐力。

2.HIIT與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠均存在一定的心血管風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在超過(guò)6周的訓(xùn)練中進(jìn)行心血管風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控。

3.10周HIIT訓(xùn)練大鼠血壓上升的風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)于中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

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WANG Lin-jia，SU HAO，LIANG Chun-yu，YAN YI，ZHAO YAN，ZHANG Yi-min

1002-9826(2016)06-0081-05

10.16470/j.csst.201606013

2016-09-02；

2016-10-25

北京體育大學(xué)科研課題資助(2014YB017)。

王林佳(1993-)，女，山東聊城人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生化，E-mail：489499191@qq.com；蘇浩(1982-)，男，山東平度人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生物化學(xué)、運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，Tel：(010)62989584,E-mail:：suhao1982@163.com；梁春瑜(1992-),女,壯族,廣西南寧人,在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生化，E-mail:：liangxiaochuna@sina.com。作者單位：北京體育大學(xué)，北京 100084 Beijing Sport University,Beijing 100084,China.

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