耐力训练对ApoE-/-致AS小鼠主动脉ICAM-1和TNF-α表达的影响

【作者】 刘善云； 连志强；

【机构】 天津体育学院运动训练科学学院；

【摘要】 研究目的:动脉粥样硬化(AS)性心、脑血管疾病严重威胁人类健康,其病理改变以动脉壁脂质沉积、粥样斑块形成及伴随的炎症反应为特征,造成血管部分或完全阻塞进而导致心、脑等多器官缺血、梗死。AS发病机制十分复杂,研究学者曾提出多种有关AS发病机理的假说。近年研究显示,AS是血管内皮损伤后的一种慢性炎症反应过程,许多炎症因子参与了炎性反应,促进AS的形成与发展。内皮细胞粘附分子与AS炎症反应密切相关,由细胞间粘附分子(ICAM-1)介导的白细胞与内皮细胞粘附及其相互作用是贯穿于AS形成与发展的重要环节,ICAM-1在内皮细胞上的表达是循环白细胞聚集、浸润引起一定部位组织损伤和炎症反应的关键,ICAM-1表达上调是导致AS发生的重要前提。肿瘤坏死因子(TNF-α)参与机体炎症及免疫病理反应,在促发炎症级联反应中发挥重要作用,其多种生物学效应与AS有关。运动锻炼是AS综合防治中的重要干预手段之一,但以往研究中大多从血液生化和组织病理学方面阐明运动抗AS的作用。近年研究提示,运动具有显著的抗炎症效果,对一些慢性炎症性疾病将产生有益的影响。为此,本研究在复制实验动物AS模型的基础上,探讨运动能否通过其抗炎效应而对AS形成起到干预作用,为临床应用运动手段防治AS等心血管疾病提供实验与理论依据。研究方法:选取24只雄性8周龄载脂蛋白E基因敲除(ApoE-/-)小鼠,体重20-22g,购自北京大学医学部,饲"西方类型"膳食,将其随机分为AS模型组(H组)和运动干预组(HE组),每组12只。选取12只8周龄C57BL/6J小鼠作为正常对照组(N组),饲以标准动物饲料。各组动物均自由饮食、饮水,自然光照,定期紫外线消毒。令HE组小鼠在动物活动跑台上进行中等强度的耐力性运动(0坡度,跑速13m/min,60min/d,5d/week),持续14周。实验周期结束后,取各组小鼠心脏及主动脉近心端1-1.5cm组织以制备主动脉根部冰冻切片(从主动脉瓣尖出现起作连续横切),切片厚度7μm,在显微镜下观察并选取切片,从主动脉瓣尖出现起每间隔10张选取1张,分别用于主动脉病理分析和炎症因子表达的测定。采用HE染色进行主动脉病理分析,采用免疫组化法测定主动脉组织ICAM-1和TNF-α蛋白表达。显微镜下以细胞浆中染为棕黄色颗粒为阳性细胞,蓝色为苏木素复染细胞核着色。结果判定:选取细胞分布均匀的高倍视野作为观察区,在高倍显微镜下(10×40)每张切片随机选取5个视野,分别计数阳性细胞数,取其平均值。炎症因子表达量用阳性细胞数占细胞总数百分比来表示。研究结果:(1)ApoE-/-小鼠AS模型的建立与N组比较,22周龄ApoE-/-小鼠(H组)主动脉内膜明显增厚,且管壁厚薄不均,病理分析显示,主动脉根部血管内膜上可见由大量泡沫细胞形成的脂纹期病变和纤维斑块病变,表明实验动物已形成典型的AS病变。(2)耐力训练对ApoE-/-小鼠主动脉AS形成的干预效果与H组比较,HE组小鼠主动脉AS病变程度明显减轻,多限于脂纹期病变。表明14周耐力训练具有预防或减少AS形成的作用。(3)耐力训练对ApoE-/-小鼠主动脉炎症因子表达的影响与N组比较,各组ApoE-/-小鼠主动脉组织炎症因子ICAM-1、TNF-α均呈高度表达。H组小鼠ICAM-1表达量显著高于N组(P<0.01);与H组比较,HE组ICAM-1表达显著降低(P<0.01)。H组小鼠TNF-α表达量显著高于N组(P<0.01);与H组比较,HE组TNF-α表达显著降低(P<0.01)。结果提示,22周龄ApoE-/-小鼠主动脉有较高的ICAM-1和TNF-α表达,表明炎症因子与AS早期病变形成有密切关系;而14周耐力训练能有效地降低ICAM-1和TNF-α的表达量。研究结论:14周耐力训练能有效地预防ApoE-/-小鼠AS的形成,并显著降低主动脉炎症因子表达。结合主动脉病理分析提示,ICAM-1和TNF-α表达增加与AS病变的炎症反应有密切关系,而耐力训练通过降低炎症因子在血管内皮的表达,可抑制单核细胞浸润和免疫粘附以及炎症级联反应,进而减轻AS病灶中的炎症反应,从而起到抑制或减轻AS病变发生发展的作用,可能是耐力训练有效防治AS的机制之一。更多还原