低水温游泳运动对动脉粥样硬化大鼠主动脉结构及CRP、IL-6、ET的影响

王 禾，梁巧琴

（1.沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁沈阳110102；2.贵州民族大学体育学院，贵州贵阳550025）

◄运动人体科学

低水温游泳运动对动脉粥样硬化大鼠主动脉结构及CRP、IL-6、ET的影响

王 禾1，梁巧琴2

（1.沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁沈阳110102；2.贵州民族大学体育学院，贵州贵阳550025）

观察低水温游泳运动对动脉粥样硬化大鼠主动脉结构及CRP、IL-6、ET的影响，探讨低水温游泳运动对减轻动脉粥样硬化慢性炎症的作用。研究表明:低水温游泳运动可改善机体慢性炎症状态和维护血管内皮完整性，其低水温游泳组降低机体炎症状态优于常温游泳组，提示低水温游泳运动对改善动脉粥样硬化的发生与发展具有一定调节作用。

低水温游泳；动脉粥样硬化；主动脉结构；炎性因子；内皮素

通过动物实验模型，观察低水温游泳与常温游泳运动的比较，探讨不同运动方式对改善或影响动脉粥样硬化发生、发展的作用与效果，为冬泳科学健身和防治老年慢性疾病提供理论依据。

1 材料与方法

实验材料取自7～8周龄健康雄性Wistar大鼠90只（沈阳医学院实验动物研究中心提供），分为正常对照组9只（给予国家标准动物混合饲料），建立动脉粥样硬化模型组81只。建模方案［1-2］:在标准饲料中添加1%胆固醇、5%猪油、0.35%胆酸钠和0.61%丙基硫氧嘧啶，按70万单位／kg的总剂量灌胃给予维生素D3，分3d灌完，然后给予高脂膳食21d。

经过高脂膳食21d后，取正常对照组和AS造模组各9只大鼠取材验模，观察其血脂以及主动脉组织结构的变化，以确定造模的成功。

表1 高脂饮食21d后两组大鼠的血脂情况比较（mmol／L）

建模成功的标准:AS组大鼠血清TC、TG和LDL均显著高于正常对照组，且超出正常参考值范围［3-4］，同时观察AS组的主动脉组织学切片可见明显的粥样斑块。两组大鼠主动脉切片图显示，正常对照组大鼠的主动脉切片中，血管内皮细胞排列规则，内膜完整。而在AS组大鼠的主动脉切片中，血管内皮细胞脊呈柳叶状隆起，可见内膜缺失、内膜细胞脱落、溃疡形成，结果提示AS动物模型建立成功。

建模成功后，将动脉粥样硬化大鼠分为安静对照4～8组（ASC）、常温游泳4～8组（ASE）和低水温游泳4～8组（ASW），每组12只。

图2 对照组大鼠主动脉切片（30KV，100X）

运动方案:安静对照组（ASC）大鼠不进行任何训练，常温游泳组（ASE）和低水温游泳组（ASW）在建模后进行无负重游泳适应性训练，水温为（34± 2）℃，时间为10min／d，计3 d。正式实验，常温游泳组（ASE）大鼠运动50 min／d；低水温游泳组（ASW）大鼠第1周为水温（15±2）℃，运动时间20 min／d，第2周起水温为（6±2）℃、运动时间7 min／d。之后维持此运动量，运动组均为5 d训练／周，运动时间为4～8周，运动期间继续给予高脂饲料。

取材与指标测试:分别于实验第4周末和第8周末，进行各组大鼠取材。大鼠禁食12 h后，腹主动脉取血，经高速冷冻离心10 min制备血清，迅速分离主动脉（从主动脉根部至腹主动脉分叉处），主动脉弓下约1 cm处取5 mm主动脉组织投入10%甲醛溶液中固定，于-80℃低温冰箱储存。指标测试:采用酶免法测定CRP（试剂盒由上海亚培生物科技有限公司提供），放免法测定血清IL-6和血浆ET（试剂盒为北京普尔伟业生物科技有限公司）。大鼠主动脉扫描电镜切片采用JEOL JSM-6360LV、（日本）、能谱仪（Thermo NORAN，vantage，美国）、CMIAS98A图像分析系统（北京航空航天大学）观察。数据处理以平均数±标准差表示，用方差分析进行组间差异显著性检验。

2 结果

2.1 各组动脉粥样硬化大鼠主动脉切片电镜观测图比较（图3-图8）

图3 ASC1组主动脉切片电镜（30KV，100X）

图4 ASE1组主动脉切片电镜（30KV，100X）

由图3-图8可见，运动时间及运动方式不同，对不同组大鼠的主动脉结构影响不一。1）动脉粥样硬化安静组:4周的大鼠主动脉可见内皮细胞柳叶状突起，内皮细胞脊部分消失，表浅溃疡样变化，且有虫蛀样改变；8周的大鼠主动脉可见多处溃疡、虫蛀状改变，但内膜脱落情况较运动4周的大鼠严重。2）动脉粥样硬化常温游泳组:运动4周的大鼠主动脉可见部分内膜细胞消失，细胞脊状排列有断续状，少量部位有内膜脱落现象；运动8周的大鼠主动脉可见内皮细胞排列不规则，粗大不规则内皮细胞脊样隆起，有部分缺失、凹陷。3）动脉粥样硬化低水温游泳组:运动四周的大鼠主动脉可见内皮细胞排列紊乱，缺失、点状凹陷，内皮细胞脊部分消失；运动八周的大鼠主动脉可见内膜细胞大部分萎缩，细胞脊状排列消失。

图5 ASW 1组主动脉切片电镜（30KV，100X）

2.2 动脉粥样硬化大鼠各组血清CRP、IL-6及血浆ET变化（表2-表4）

表2-表4的结果显示:在4周组中，低水温游泳组、常温游泳组和安静组相比，CRP水平表现出下降的趋势，但差异不显著；在8周实验组中，各组动脉粥样硬化大鼠间CRP水平存在显著性差异（P＜0.01）；但8周组与4周组相比，CRP水平差异不显著（P＞0.05）。

图6 ASC2组主动脉切片电镜（30KV，100X）

图7 ASE2组主动脉切片电镜（30KV，100X）

图8 ASW 2组主动脉切片电镜（30KV，100X）

低水温组与常温游泳组相比，血清IL-6水平有增高趋势，但差异不显著（P＞0.05）；而在4周、8周运动组中，低水温组血清IL-6水平均高于对照组（P＜0.05和P＜0.01）；在4、8周低水温组间相互比较，血清IL-6水平虽也存在升高的趋势，但差异不显著（P＞0.05）。

血浆ET水平在低水温游泳4周组中显著低于安静对照组和常温游泳组（P＜0.01），8周组中也出现相似的结果，而在低水温游泳4周与8周组间的比较中，8周组ET水平降低显著（P＜0.05）。

表2 四周组动脉粥样硬化大鼠血清CRP、IL-6及血浆ET水平的比较

表3 八周组动脉粥样硬化大鼠血清CRP、IL-6及血浆ET水平的比较

表4 四、八周低水温组大鼠血清CRP、IL-6及血浆ET水平的比较

3 讨论

3.1 低水温游泳对动脉粥样硬化大鼠主动脉结构的影响

按照血管内皮细胞损伤和病变的程度，可将动脉粥样硬化发展的病理过程划分为以下几个阶段［5］:轻微损伤、脂质条纹、粥样斑块和纤维斑块期。其中血管内皮受损和功能减退是促发动脉粥样硬化发生、发展的始动因素，在炎性引发以及渐进损伤过程中，组织结构呈现:脂质条纹（脂质在内皮下沉积）→粥样斑块（黏附分子增加）→纤维斑块（平滑肌内皮细胞下迁移）→斑块破裂（内皮完整性破坏，血栓形成）。实验结果表明，8周安静对照组的内皮细胞呈柳叶状突起，脊部分消失，可见多处溃疡和虫蛀状改变，损伤状况较4周安静对照组严重。常温游泳和低水温游泳4周组、8周组血管内皮仍有部分缺失、凹陷和排列紊乱情况，但是内膜细胞状况优于AS安静对照4周组和8周组，说明常温游泳运动和低水温游泳均可对动脉粥样硬化大鼠的主动脉血管内皮产生明显的良性影响，减缓动脉粥样硬化的发生和发展过程，降低血管内皮损伤和恢复内皮的完整性，改善机体的炎症状态。

3.2 低水温游泳对动脉粥样硬化大鼠血清CRP、IL-6及血浆ET的影响

多数人都认为动脉粥样硬化是以慢性炎症过程为基础，炎性细胞因子、血管内皮细胞、血管平滑肌细胞及免疫因素等环节共同参与的综合发生发展过程［6-7］，其中C-反应蛋白、白介素-6以及内皮素等起着重要的调节作用［12］。

C-反应蛋白（CRP）是一种体内发生炎症以及组织感染后所产生的反应蛋白［13-14］，正常人体内含量甚微，但却是机体非特异性炎症反应的敏感标志物之一。目前，研究倾向于运动能降低循环CRP水平，但也有少数报道有氧运动对CRP水平没有影响。运动降低CRP的机制可概括为［8-9］:1）运动能降低体脂水平；2）运动提高胰岛素的敏感性；3）长时间体育运动减少体内自由基；4）与炎症的遗传易感性有关。实验结果显示，动脉粥样硬化大鼠运动后血清CRP水平均有下降，而低水温游泳8周组下降更为明显，说明长时间低水温游泳运动具有降低CRP含量和改善机体炎症状态的作用。

白介素-6（IL-6）被认为是心血管事件的独立标志物，参与不稳定斑块的炎症过程。许多文献报道，运动后IL-6浓度明显升高［10-11］。IL-6释放入血受几种因素的调节，包括运动强度，持续时间和运动方式等。实验结果显示，运动有促进机体IL-6水平升高的趋势，其中低水温组和常温游泳组均高于安静对照组（P＜0.05和P＜0.01），且低水温组高于常温游泳组，而4、8周低水温组间比较也存在升高趋势，差异不显著（P＞0.05）。可能与运动介导IL-6的产生在长期运动后会有适应性的变化，即IL-6对运动的反应减弱有关［12-13］。此外，也有动物实验结果表明，在应激期IL-6水平的提高，是由肾上腺素水平的增高而引起的［14］。

内皮素（ET）是一种具有收缩血管功能，促进SMC增殖和提高心肌收缩力的调节肽。目前，关于运动对ET分泌影响的报道不多，也存在学者研究的不同结果。本实验显示，运动周期与运动方式对ET影响具有显著性意义（P＜0.05）。其中8周组大鼠ET值明显低于4周组（P＜0.05）；低水温组和常温游泳组ET水平均显著低于安静组（P＜0.01），且低水温游泳组低于常温游泳组（P＜0.05）。有相关研究报道，耐力训练后ET水平明显增高和大强度训练可使机体ET分泌增多，而本研究结果与上述不同，低水温游泳和常温游泳具有降低血浆ET水平的作用，其原因可能与NO反馈性抑制作用和血管内皮细胞对运动适应性反应有关［15-16］。此外，长期适宜的运动可以引起内皮细胞形态结构的变化，导致内皮细胞代谢活跃而改善其内分泌功能。

4 结论

低水温游泳运动有改善机体慢性炎症状态和维护大鼠主动脉血管内皮的完整性，提示低水温游泳运动对改善动脉粥样硬化的发生、发展具有一定调节作用。

［1］温进坤，韩 梅.一种快速建立大鼠动脉粥样硬化模型的实验方法［J］.中国老年学杂志，2001，21（1）:50-52.

［2］郭延松，吴宗贵，杨军柯.三种大鼠动脉粥样硬化模型复制方法的比较［J］.中国动脉硬化杂志，2003，11（5）:465-469.

［3］孙敬方.动物实验方法学［M］.北京:人民卫生出版社，2001:: 87.

［4］杨小毅.一种纯系小鼠动脉粥样硬化模型的建立［J］.中国动脉硬化杂志，1995，3（2）:182.

［5］温绍军，叶 平，李家增.动脉粥样硬化与易损斑块［J］.中华内科杂志，2006，45（3）:259-260.

［6］任玉华，张晓刚.炎症在动脉粥样硬化发生与发展中的表现及作用［J］.心血管病学进展，2008（5）:792-794.

［7］张红霞，刘剑刚.动脉粥样硬化发病机制和验证反应关系研究进展［J］.中国心血管杂志，2005，10（5）:385-387.

［8］钟芝茵，周 喆.炎性标志物与动脉粥样硬化［J］.医学综述，2008，14（11）:1627-1629.

［9］胡江亭，张蕴琨.运动、C反应蛋白与心血管疾病研究进展［J］.中国运动医学杂志，2007，26（3）:374-380.

［10］Ostrowski K，Rohde T，Asp S，et al.Chemokines are elevated in plasma after strenuous exercise［J］.Eur J Cell Physiol，2001，84（6）:244-245.

［11］Toft AD，Ostrowski K，Asp S，et al.The effects of n-3 PUFA on the cytokine response to strenuous exercise［J］.JCell Physiol，2000，89（10）:2401-2405.

［12］刘大川.运动与白细胞介素-6［J］.体育科学，2004，24（8）:46-48.

［13］何 伟.运动与细胞因子的研究进展［J］.体育科学，2005，25（7）:63-67.

［14］Ostrowski K，Hermann C，Bangash A，et al.A traum-like elevation of plasma cytokines in humans in response to treadmill running［J］. JPhysiol，1998，513（3）:889-894.

［15］金 丽，葛新发.不同负荷训练对男子皮艇运动员血清一氧化氮合酶的影响［J］.武汉体育学院学报，2001，35（5）:53.

［16］温绍军，叶 平.动脉粥样硬化与易损斑块［J］.中华内科杂志，2006，45（3）:259-260.

责任编辑:郭长寿

Effects of Low Tem perature Sw imm ing on Aorta Structure and CRP，IL-6，ET in Atherosclerosis Rats

WANG He1，LIANG Qiaoqin2
（1.School of Sports Science，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China；2.School of Physical and Health，Guizhou University for Nationalities，Guiyang 550025，Guizhou，China）

The aim is to discusswhether low temperature sw imm ing can alleviate the chronic inflammatory reaction of AS，through observing the effects on aorta structure and CRP，IL-6，ET in atherosclerosis rats.Results show that low temperature sw imm ing can improve the state of chronic inflammation and preserve the integrity of vascular endothelia；the group w ith low temperature on reducing the body’s inflammation state is better than that of group w ith normal temperature，which proves that low temperature sw imm ing has a certain adjustment to improve the development of atherosclerosis.

low temperature sw imm ing；atherosclerosis；aorta structure；inflammatory factor；endothelin

G804.52

：A

：1004-0560（2014）02-0086-04

2013-12-10；

2014-02-25

国家体育总局重点研究领域攻课题（项目编号:201213074）。

王 禾（1957—），男，教授，主要研究方向为运动医务监督。