有氧运动对原发性高血压大鼠的降压作用及对骨骼肌VEGF、eNOS表达的影

有氧运动对原发性高血压大鼠的降压作用及对骨骼肌VEGF、

eNOS表达的影响

马志勇;赵永才

【摘 要】目的:了解运动训练对原发性高血压大鼠骨骼肌血管调节因子的影响,探讨

运动降压的机制.方法:原发性高血压大鼠随机分为对照组(SHR-C)和训练组(SHR-T),

配对正常血压大鼠对照组(WKY-C)(n=7).SHR-T进行10周游泳训练,每周训练5d,

每天运动1次,第1周每次运动40 min,第2周50 min,第3周增加到60 min后保

持不变,直至训练完毕.SHR-T训练结束24h后大鼠全部处死并提取比目鱼肌,RT-

PCR和免疫印迹法测定血管内皮生长因子(VEGF)等指标.结果:与WKY-C比

较,SHR-C骨骼肌VEGF、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)蛋白明显低于对照组(P＜

0.05),训练前SHR-C、SHR-T两组血压显著性高于WKY-C(P＜ 0.01);训练结束后,

与SHR-C比较,SHR-T血压显著性降低(P＜0.05),心率降低更加显著(P＜

0.01),VEGF mRNA及蛋白、VEGFR2、eNOS均显著性升高(P＜0.05).结论:氧运

动训练能明显降低高血压大鼠血压,促进骨骼肌VEGF mRNA和蛋白水平的表达,同

步提高VEGFR2、eNOS蛋白含量,血管生长因子水平增加有利于血管生成并产生

降压效应.

【期刊名称】《中国应用生理学杂志》

【年(卷),期】2014(030)004

【总页数】5页(P320-324)

【关键词】运动;游泳;高血压;血管内皮生长因子;血管生成

【作 者】马志勇;赵永才

【作者单位】唐山师范学院体育系,河北唐山063000;唐山师范学院体育系,河北唐

山063000

【正文语种】中 文

【中图分类】G804-2

高血压是危害人类健康的疾病之一，易引发心脑血管疾病，目前仍以药物治疗为主，

近年来非药物治疗受到重视。运动疗法具有良好治疗效果，而且国内外较多研究证

实规律的有氧运动可降低高血压患者血压，减少并发症的发生，降低对药物的依赖，

改善患者的生活质量［1，2］。但运动降低血压的分子机制相对来说研究较少，

运动疗法降低血压通过哪些途径，相关机制还不清楚。

高血压与血管的生长和通畅有关，而血管内皮生长因子（endothelialgrowth

factor，VEGF）与血管生长调节有关，是高血压疾病研究的热点。VEGF能特异

性地作用于血管内皮细胞，是血管内皮细胞特异的有丝分裂素，具有增加微静脉、

小静脉通透性，促进血管内皮细胞分裂、增殖以及诱导血管形成等作用［3］。肌

肉大量毛细血管生成受多种因素影响，常规体力活动可以保持和维持机体骨骼肌毛

细血管的水平，运动可以促进毛细血管密度的提高，这一过程与血管剪切力增加、

肌纤维牵拉、能量代谢增加及肌肉氧分压改变有关系，这些研究在锻炼群体上已得

到验证［4］。另外骨骼肌是血液重要储存器官，其毛细管数量多少和通畅性将会

直接影响到血压的高低，因此骨骼肌中VEGF及其受体（endothelial growth

factor receptor，VEGFR）等血管生长调节因子会影响到骨骼肌毛细血管的生长，

进而影响血压。研究［5］发现在骨骼肌静置萎缩模型中，骨骼肌毛细血管密度下

降，而通过血管紧张素的治疗发现骨骼肌毛细血管密度得以维持，同时VEGF及

VEGFR的含量和毛细血管密度保持正向关联。因此有必要研究运动对骨骼肌

VEGF、内皮型一氧化氮合酶（endothelial NO syntha，eNOS）等血管调节

因子的影响，这对了解运动治疗高血压的内在机制具有重要意义。本研究考察游泳

运动训练对高血压大鼠血压、骨骼肌VEGF、VEGFR、eNOS等因子的影响，分析

血压变化与肌肉血管调节因子的联系，探索运动降压分子调节机制。

1 材料与方法

1.1 研究对象及分组

3个月龄雄性原发性高血压（spontaneous hypertensive rat，SHR）大鼠14只

（北京维通利华有限公司提供，SPF级，280 g左右），随机分为2组（n＝7）：

高血压对照组（SHR-C），高血压运动训练组（SHR-T）；同样月龄正常血压

（WKY）大鼠7只作为正常血压对照组（WKY-C），分笼饲养，室温 20℃～

25℃，湿度40%～60%，自然光照，自由饮食，定期消毒灭菌。

1.2 运动方式

SHR-T大鼠在自制泳池中先进行1周适应性训练，然后进行10周无负重游泳训

练，每周训练5 d，每天运动1次，第1周每次运动40 min，第2周50 min，

第3周增加到60 min后保持不变，直至训练完毕，WKY-C、SHR-C组不运动。

SHR-T训练结束24 h后三组大鼠引颈处死，提取比目鱼肌，液氮速冻后冷冻保存，

进行后续PCR和免疫印迹等测定。

1.3 检测指标及方法

1.3.1 血压和脉搏检测方法 实验大鼠清醒状态下，使用无创伤鼠尾加压阻断法测

量大鼠安静收缩压（systolic blood pressure，SBP），以鼠尾光电容积脉搏波随

尾套压力下降而重新出现作为收缩压的检测信号，检测严格按照RBP-1型大鼠血

压计说明书进行。运动方案开始前一周大鼠熟悉血压检测环境和仪器，训练开始前

及结束后下午5点所有大鼠测压1次，同时记录心率（heart rate，HR）。

1.3.2 免疫印迹法分析 VEGF、VEGFR2和 eNOS的表达 使用提取的冷冻肌组织

提取总蛋白，称取适量肌组织后加入含有PMSF的RIPA裂解液（碧云天生物科技

研究所提供），用玻璃匀浆器匀浆，直至充分裂解，然后低温14 000×g离心5

min。按常规操作提取蛋白并上样，其常规程序为：6%～15%聚丙烯酰胺凝胶电

泳（SDS-PAGE）分离蛋白；将带有目的条带的凝胶进行湿转，一抗：VEGF

（1∶500）、VEGFR2（1∶500）、eNOS（1∶1 000），VEGF、VEGFR2一抗

（北京博奥森生物公司），eNOS一抗（CST公司）；4℃过夜孵育后洗膜，二抗

室温孵育1 h，TBST再洗膜，最后化学发光液孵育印迹膜，凝胶成像系统半定量

分析测得的灰度值，GAPDH表达量作为参照进行结果校正。

1.3.3 RT-PCR检测 VEGFmRNA的含量 取 100 mg肌组织加入 1 ml Trizol

（Invitrogen公司）提取总RNA，严格按照RNA提取试剂盒要求操作，通过检

测RNA样品 A260／A280的比值，确定 RNA的纯度。VEGF引物序列，上游：

5-GGCTCACTTCCAGAAACACG-3，下游：5-GTGCTCTTGCAGAATCTAGTGG-

3，引物由上海生工生物工程技术有限公司合成。实时荧光定量PCR采用SYBR

Green染料法，PCR反应总体积为25μl，包括 2μl反转录产物，12.5μl SYBR

Green Master Mix，2μl目的基因引物和 8.5μl灭菌三蒸水，以β-actin基因为内

参，以2-ΔΔCt计算 mRNA相对表达值。

1.4 统计学方法

数据以均数±标准差表示，统计处理用SPSS 16.0软件进行分析，采用双因素方差

分析法分析各组数据。

2 结果

2.1 运动训练前后各组大鼠血压、心率的变化

训练前各组血压有差异，具体为SHR-C、SHR-T大鼠血压高于WKY-C大鼠血压，

具有非常显著性差异（P＜0.01）；而 SHR-C、SHR-T两组由原发性高血压大鼠

随机分组，血压无显著性差异（P＞0.05）；运动训练对SHR-T组血压产生影响，

SHR-T组血压无论是与运动前自身还是与运动后SHR-C组比较，血压均显著性降

低（P＜0.05）；运动训练前各组心率无显著性差异（P＞0.05），训练后 SHR-T

组心率与运动前自身、运动后SHR-C、WKY-C比较均显著性降低（P＜0.01，表

1）。

Tab.1 Changes of blood pressure and heart rate before and after training

（¯x±s，n＝7）BP：Blood pressure；HR：Heart rate；WKY-C：

Normotensive Wistar-kyoto control；SHR-C：Spontanous hypertensive

rats control；SHR-T：Spontanous hypertensiue rats training**P＜0.01 vs

WKY-C；＃P＜0.05，＃＃P＜0.01 vs SHR-C；△P＜0.05，△△P＜0.01 vs SHR-T

beforeGroup BP（mmHg ）HR（beats／min ）Before After WKY-C 124±2

128±4 401±9 397±10 SHR-C 178±4**197±6 411±11 413±8 SHR-T

180±3**165±5＃△ 407±7 346±10**＃＃△△Before After

2.2 运动训练后各组大鼠VEGF mRNA的表达结果

RT-PCR结果以WKY-C为对照组，以WKY-C相对值为1，对比各组大鼠实验后

骨骼肌VEGFmRNA表达的差异，WKY-C和SHR-C两组大鼠VEGFmRNA

（1.00±0.20，0.92±0.11）无显著性差异，本次实验检测没有发现高血压大鼠

VEGFmRNA的异常，其表达只有低于WKY-C组的趋势，但SHR-T组的

VEGFmRNA表达（1.23±0.16）显著性高于 WKY-C、SHR-C组（P＜0.05，图

1）。

Fig.1 VEGFmRNA expression in different groups after exerci training

VEGF：Vascular endothelial growth factor；WKY-C：NormotensiveWistar-

kyoto control；SHR-C：Spontanoushypertensive rats control；SHR-T：

Spontanous hypertensive rats training*P＜0.05 vs WKY-C；＃P＜0.05 vs

SHR-C

2.3 运动训练后各组大鼠 VEGF、VEGFR2、eNOS蛋白表达结果

免疫印迹测定发现各组 VEGF、VEGFR2、eNOS蛋白表达不同，SHR-C组VEGF

显著性低于WKY-C组（P＜0.05），表明原发性高血压大鼠肌肉VEGF先天低于

正常血压大鼠，而SHR-T组经过运动训练后VEGF表达虽然还低于WKY-C组，

但却显著性高于SHR-C组（P＜0.05），表明运动训练能够提高 VEGF表达；

WKY-C组和SHR-C组VEGFR2表达无显著差异，但经过训练后SHR-T组

VEGFR2表达显著高于前两组（P＜0.05）；SHR-C组 eNOS表达显著性低于

WKY-C（P＜0.05），但 SHR-T组训练后 eNOS表达高于 SHR-C组，有非常显

著性差异（P＜0.01，表 2）。

Tab.2 Expressions of VEGF、VEGFR2 and eNOS in different groups（¯x±s，

n＝7）VEGF：Vascular endothelial growth factor；VEGFR2：Vascular

endothelial growth factor receptor2；eNOS：EndothelialNO syntha；

WKY-C： Normoten sive Wistar-kyoto control； SHR-C：Spontanous

hypertensive rats control；SHR-T：Spontanous hypertensive rats

training*P＜0.05 vs WKY-C；＃P＜0.05，＃＃P＜0.01 vs SHR-CGroup VEGF

VEGFR2 eNOS WKY-C 1.72±0.22 0.42±0.09 0.28±0.06 SHR-C

1.28±0.13*0.37±0.11 0.15±0.07*SHR-T 1.57±0.17＃ 0.60±0.15*＃

0.45±0.12*＃＃

3 讨论

3.1 运动训练前后不同组别大鼠血压、心率的差异

原发性高血压以药物治疗为主，但易产生依赖。体育运动，具有良好降压效果。有

氧运动降低患者血压的研究较多，大多数研究采用有大量肌群参与的长时间动力性

运动，如健走、慢跑、游泳以及中国传统体育项目，发现具有良好效果［6，7］。

研究发现训练前SHR-C组和SHR-T组血压显著性高于WKYC组（P＜0.01），

表明本研究高血压大鼠模型符合研究要求。SHR-T组训练后血压明显低于SHR-C

组和自身训练前水平（P＜0.05），表明本研究的游泳训练对高血压大鼠产生良好

效果，能有效降低大鼠血压。本研究和以前高血压动物实验模型研究结果类似，张

陵［8］研究发现游泳训练使SHR大鼠血浆肾上腺髓质素显著性增加，且血压降

低，认为运动训练可增加肾上腺髓质素，进而舒张血管，降低血压。另一篇研究

［9］也发现SHR大鼠大鼠进行运动训练能改善血浆前列环素／血栓烷平衡，降

低血压及血栓形成。由此可见，有氧运动能够降低原发性高血压大鼠血压。另外本

研究发现3个组大鼠安静心率无显著性差异，SHR-T组训练后心率显著性低于

SHR-C组和训练前自身（P＜0.01），也显著性低于WKY-C组（P＜0.01），表

明有氧训练对心血管机能产生良好适应，安静心率降低和血压下降同步发生，安静

心率降低可能与心肺耐力水平增加有关，心率下降是心血管系统适应的结果。

3.2 运动训练后不同组别大鼠VEGF、VEGFR2及eNOS的差异

关于高血压的形成认为和外周器官骨骼肌有一定关系，认为这类人群先天或后天缺

乏体力活动等因素易引起血管过度收缩，导致部分微动脉阻塞，进而引起毛细血管

充盈不足，容易引发毛细管密度减少和微循环障碍等问题［10，11］。VEGF属

于生血管因子，VEGF通过与血管内皮相应受体结合促进内皮细胞增殖，同时可增

加血管通透性使内皮细胞迁移，诱导血管生成，是目前认为最强烈的血管生成因子

［3］。另外 eNOS广泛分布于存在于血管内皮细胞、血小板、肾小管上皮细胞等

细胞中，通过催化L-精氨酸产生NO，在心血管系统中，具有维持血管正常舒张

功能，促进血管内皮细胞损伤、修复及抑制血小板聚集等功能［12］，降低

eNOS基因表达，易出现血管内皮损伤和血压升高［13］。

目前认为肌肉血管生长与VEGF、VEGFR2及eNOS有密切关系，认为eNOS能

够刺激VEGF产生，促进血管内皮细胞生长并对抗凋亡［14］。还有研究发现在

成年小鼠组织器官中敲除基因或抑制VEGF表达，能显著性降低组织毛细血管密

度并提高凋亡水平［15］。另外VEGF促进血管生长的途径与VEGFR2关系最为

密切，两者结合能引起内皮细胞生长和迁移［16］，并且研究发现VEGF和

VEGFR2结合主要通过PI3K信号途径和其下游Akt信号分子传导信号，进一步刺

激eNOS基因的表达，从而引起血管再生和抗凋亡作用［17］。

本研究没有发现SHR-C组VEGFmRNA异常，其表达有低于 WKY-C组的趋势，

但 SHR-T组的VEGFmRNA表达明显高于WKY-C、SHR-C组，说明基础状态下

高血压大鼠VEGFmRNA表达和正常大鼠水平相当，而经过运动训练能显著提升

高血压大鼠VEGFmRNA表达，这为加速VEGF蛋白合成奠定了基础。而对于各

组VEGF蛋白的测定却发现和VEGFmRNA并不完全一致，首先SHR-C组VEGF

显著性低于WKY-C组，表明虽然VEGFmRNA表达两组无显著差异，但高血压大

鼠VEGF蛋白却明显偏低，表明高血压大鼠VEGFmRNA转录后蛋白翻译水平受

到限制，VEGF蛋白过低限制了血管的生长，这也可能是原发性高血压大鼠高血压

形成的一个原因。另外运动训练后SHR-T组VEGF蛋白显著提升，表明运动能有

效促进VEGF的合成，这也是降压的机制之一。本研究和前人的研究结果相似，

宋海霞［18］等人发现跑台训练同样促进了大鼠股四头肌VEGF蛋白显著提高，

认为VEGF表达提高对促进血管生长、减少肌肉缺血有积极作用。结合本研究可

发现无论高血压疾病模型还是健康个体，有氧耐力运动均可提高 VEGF的表达。

SHR-T组训练后VEGFR2、eNOS相比SHR-C组同步升高，而且还明显高于

WKY-C组，这表明VEGFR2和eNOS对运动训练更敏感。

国内研究发现适量运动可以促进大鼠心肌VEGF的表达，毛细血管面积比增加，

但大负荷运动对心肌有损害，抑制VEGF的表达［19］。而国外研究也发现长期

运动锻炼可上调老年大鼠心肌和骨骼肌VEGFmRNA和蛋白水平，增加毛细血管

密度，对抗因衰老而造成心血管调节信号途径的减弱［20，21］。结合本研究，

可认为运动训练可促进肌肉血管生成因子表达，有利于血管生成。毛细血管密度提

高能改善外周血循环效率，可能是运动降压的原因之一。本研究没有检测毛细血管

密度，是不足之处，运动降压机制还需继续研究。

综上所述，原发性高血压大鼠血压高于对照组，骨骼肌VEGF、eNOS蛋白低于对

照组；有氧运动训练能明显降低原发性高血压大鼠的血压，促进骨骼肌

VEGFmRNA、VEGFR2、eNOS等蛋白表达，血管生长因子水平增加有利于血管

生成，可能是运动降压的一个机制。

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