有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響

1、有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響llegeofPhysicalEducation,GuizhouNormalUniversity,Guiyang550001,China:2.CollegeofSposScienceofHumanBody,BeijingSpotsUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Theauthorsfirstselectedandimprovedthemethodsfortestingandanalyzingheartratevariability(HRV)andarterialbaroreflexsensitivity(

2、BRS),andthenusednormalratsastheirexperimentalsubjecttoobserveandcomparethedifferencesofsuchindexesascaudalarterialbloodpressureandpulse,internalpressureofleftventricle,myocardialcontractionforce,HRVandBRSbetweentheratsinthe8-weekmediumintensityswimmingexercisegroupandtheratsinthecalmcontrolgroup,SOa

3、stoanalyzetheeffectoflongtermaerobicexerciseonthemodulatingfunctionofcardiovascularautonomicnerve,andtoprovideexperimentalevidenceforthechangeofthebalancedstateofcardiovascularautonomicnerve.Theauthorsrevealedthefollowingfindings:Comparedwiththeratsinthecontrolgroup,theratsintheexercisegrouphadmyoca

4、rdialhypertrophy,boostedcardiacbloodpumpingfunction,increasedBRSmediatedbycardiacsympatheticnerve,unaffectedBRSmediatedbycardiacvagusnerve,andincreasedlevelofvariabilityoftonicityofcardiacsympatheticnerveandcardiacvagusnerve.Thesefindingssuggestthatlongtermaerobicexercisecanboostthemodulatingfunctio

5、nofcardiovascularautonomicnerve,andenablestheharmonizingandcounteractingrelationbetweensympatheticnerveandparasympatheticnervetoestablishanewbalanceatahigherfunctionalleve1.Keywords:aerobicexercise;cardiacbloodvessel;autonomicnerve;heartratevariabil;arterialbaroreflexsensitivity長期有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和健身鍛煉可以改善心血

6、管及其支配神經(jīng)的結(jié)構(gòu)和功能,既往研究較多關(guān)注心肌結(jié)構(gòu)和心臟泵血功能,而較少研究自主神經(jīng)對(duì)心血管的調(diào)節(jié)功能的影響.由于心電和血壓動(dòng)態(tài)監(jiān)測及分析技術(shù)的進(jìn)展,使得以心收稿日期:2006.12.31作者簡介:王松濤(1973一),男,講師,博士,研究方向:群眾健康的運(yùn)動(dòng)和營養(yǎng)干預(yù).體lm42體育學(xué)刊第14卷率變異性(heartratevariability,HRV)和動(dòng)脈壓力反射敏感性(arterialbaroreflexsensitivity,BRS)為主要工具的自主神經(jīng)功能評(píng)價(jià)在臨床應(yīng)用中得以開展,但HRV和BRS應(yīng)用于體育領(lǐng)域起步較晚,國外較早的研究見于1989年,國內(nèi)較早的報(bào)道見于1997年,

7、而且國內(nèi)一直開展緩慢,只是在近兩年逐漸引起體育界的重視,出現(xiàn)少量報(bào)道,但實(shí)驗(yàn)性研究不多.而且現(xiàn)有研究中,對(duì)于HRV和BRS的測試及分析方法也存在差異,導(dǎo)致研究結(jié)果缺乏可比性,甚至相互矛盾.基于上述情況,本研究首先對(duì)HRV和BRS的測試及分析方法進(jìn)行了選取和改良,然后以正常大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,觀察比擬尾動(dòng)脈血壓和脈搏,左室內(nèi)壓和心肌收縮力,心率變異性,動(dòng)脈壓力反射敏感性等指標(biāo)在8周中等強(qiáng)度游泳運(yùn)動(dòng)組大鼠和安靜對(duì)照組大鼠之問的差異,分析長期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響,為心血管自主神經(jīng)平衡狀態(tài)發(fā)生改變提供實(shí)驗(yàn)證據(jù).1實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法1.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象健康雄性SpragueDawley大鼠30只,兩

8、月齡,體重183214g(合格證號(hào)0050484,級(jí)別SPF/VAF,北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)提供).分籠飼養(yǎng),每籠5只,自由進(jìn)食進(jìn)水.自然光照,室溫2229,相對(duì)濕度55%65%.1.2實(shí)驗(yàn)方法(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組與訓(xùn)練安排大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)3d后,按體重排序進(jìn)行編號(hào),隨機(jī)分為8周有氧運(yùn)動(dòng)組(簡稱運(yùn)動(dòng)組)和安靜對(duì)照(簡稱對(duì)照組),分組情況見表1.表1實(shí)驗(yàn)分組情況()g1)與對(duì)照組比擬P<O01對(duì)照組:為正常籠內(nèi)生活,不施加運(yùn)動(dòng)干預(yù).在運(yùn)動(dòng)組每日訓(xùn)練的同時(shí),下水浸濕后即撈出,吹干.運(yùn)動(dòng)組:游泳池水面面積1.13m,水深60cm,水溫(332).每個(gè)泳池分配5只大鼠.游泳訓(xùn)練共持續(xù)8周,每周訓(xùn)練

9、6d,休息1d.訓(xùn)練分3個(gè)階段:第1周為適應(yīng)性訓(xùn)練,逐漸增加游泳時(shí)間,使第1周末游泳時(shí)間到達(dá)1h,第23周每天游泳1h;第45周每天游泳1.5h;第68周每天游泳2h.(2)尾動(dòng)脈血壓,脈搏和動(dòng)脈壓力反射敏感性測試1)測試儀器:BESNII型多通道動(dòng)物無創(chuàng)測壓系統(tǒng)(南京德賽生物技術(shù)),系統(tǒng)硬件包括多通道尾動(dòng)脈測壓儀,脈搏傳感器和加壓尾套,尾部加熱器,動(dòng)物固定盒及放置架,計(jì)算機(jī)監(jiān)控和分析系統(tǒng).2)實(shí)驗(yàn)操作步驟:清醒安靜狀態(tài)下尾動(dòng)脈血壓和脈搏的測定.正式測試前2周每日按實(shí)驗(yàn)方案對(duì)大鼠進(jìn)行測試1次,讓大鼠熟悉測試過程,防止正式測試時(shí)產(chǎn)生應(yīng)激反響.測試當(dāng)天,在大鼠清醒狀態(tài)下,測定尾動(dòng)脈收縮壓,舒張壓,

10、脈搏,連測3次,取平均值.環(huán)境溫度(251),恒溫水浴溫度(401).清醒狀態(tài)下動(dòng)脈壓力反射敏感性的測定.將大鼠裝入固定盒,在水平體位連續(xù)測3次血壓和心率,間隔1520s.休息3min后,將大鼠尾部固定,頭部抬高50.(正立位傾斜應(yīng)激),監(jiān)測3min內(nèi)的血壓和心率,間隔1520S.休息3min后,將大鼠尾部固定,頭部降低50.(倒立位傾斜應(yīng)激),監(jiān)測3min內(nèi)的血壓和心率,問隔1520s.3)壓力反射敏感性(BRS)的計(jì)算:首先獲得大鼠清醒安靜狀態(tài)下的心率(HR)和血壓(BP),然后將體位變化過程中采集的心率和血壓信號(hào)進(jìn)行分類,剔除收縮壓和RR問期變化方向不一致的數(shù)據(jù),將收縮壓和RR間期同步增

11、大的數(shù)據(jù)用于計(jì)算壓力反射心動(dòng)減慢指數(shù)(反映血壓升高反射性引起心率下降時(shí)的壓力反射敏感性),而收縮壓和RR問期同步降低的數(shù)據(jù)用于計(jì)算壓力反射心動(dòng)增快指數(shù)(反映血壓降低反射性引起心率增快時(shí)的壓力反射敏感性),全部數(shù)據(jù)用于計(jì)算壓力反射總體敏感性.BRS=(AHHR)/(ABP/BP)BRS:AHR/BP(3)心電圖監(jiān)測和心率變異性分析1)心電監(jiān)測:大鼠經(jīng)15mg/mL的戊巴比妥鈉腹腔麻醉(0.0025mug體重),仰臥固定,標(biāo)準(zhǔn)射敏感性實(shí)驗(yàn)觀察期結(jié)束時(shí),壓力反射總體敏感性(絕對(duì)值和相對(duì)值)在運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組間均未出現(xiàn)明顯差異(P>O.05).但運(yùn)動(dòng)組的壓力反射心動(dòng)增快指數(shù)(絕對(duì)值和相對(duì)值)高于對(duì)

12、照組,壓力反射性心動(dòng)減慢指數(shù)(絕對(duì)值)低于對(duì)照組,且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<O.05)(見表6).表6清醒狀態(tài)下各組大鼠的壓力反射敏感性(+)1)與對(duì)照組比擬P<0.052.5心率變異性實(shí)驗(yàn)觀察期結(jié)束時(shí),運(yùn)動(dòng)組大鼠的TF,VLF,HF和VLF均高于對(duì)照組大鼠,且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<O.05),而LF/HF在兩組間無明顯差異(P>O.05)(見表71.表7各組大鼠的心率變異性(HRV)(+)比擬與對(duì)照組比擬1)P<0.05;2)P<0【)13討論3.1有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)壓力反射敏感性的影響動(dòng)脈壓力反射是以心血管內(nèi)的壓力,機(jī)械和容量感受器興奮為引發(fā)機(jī)制的一系列反射

13、的總稱,它是調(diào)節(jié)血壓變化的重要神經(jīng)負(fù)反響過程,因此動(dòng)脈壓力反射的敏感性是評(píng)價(jià)自主神經(jīng)對(duì)心血管調(diào)控能力的一個(gè)良好指標(biāo).動(dòng)脈壓力反射敏感性(BRS)是指血壓變化(BP)引起心率變化(HR/ABP計(jì)算.經(jīng)典的BRS檢測是通過物理學(xué)(Valsalva法,Cuff法)或藥理學(xué)的方法誘導(dǎo)血壓波動(dòng),同時(shí)觀察心率的對(duì)應(yīng)變化,但是傳統(tǒng)方法導(dǎo)致的血壓變化通常超越正常的生理變動(dòng)范圍,這種狀態(tài)下的壓力反射機(jī)制可能與正常生理狀態(tài)下的存在明顯差異,影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確牲.而本研究以體位變化作為誘導(dǎo)血壓波動(dòng)的方式,這是一種自發(fā)性反響,是在正常的生理變化范圍內(nèi)測量BRS,因此可以在穩(wěn)定狀態(tài)下真實(shí)地評(píng)價(jià)心血管壓力反射的敏感性.本

14、研究應(yīng)用壓力反射性心動(dòng)減慢指數(shù)和壓力反射性心動(dòng)增快指數(shù)分別評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)的功能,避免了只計(jì)算壓力反射總體敏感性可能會(huì)掩飾運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)交感和副交感神經(jīng)產(chǎn)生不同性質(zhì)或不同程度影響的缺陷.在計(jì)算動(dòng)脈壓力反射敏感性時(shí),還應(yīng)考慮絕對(duì)值和相對(duì)值的區(qū)別,否那么會(huì)得出不同的結(jié)論.NegraoC.E.等的研究認(rèn)為,有氧運(yùn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致副交感神經(jīng)介導(dǎo)的壓力反射性敏感性降低,該結(jié)論的得出是以絕對(duì)值為根底的.NegraoC.E在研究中沒有考慮到兩組實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間根底心率和根底血壓的不同,這種差異可能會(huì)導(dǎo)致壓力反射敏感性的不同.所以在計(jì)算壓力反射敏感性時(shí)應(yīng)該用相對(duì)值代替絕對(duì)值,即用(HR/HR.)/(BP/BP)更合

15、理.基于此,本研究重點(diǎn)分析了相對(duì)指數(shù),研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)組的壓力反射心動(dòng)增快指數(shù)的絕對(duì)值和相對(duì)值均明顯高于對(duì)照組,雖然壓力反射性心動(dòng)減慢指數(shù)的絕對(duì)值明顯低于對(duì)照組,但相對(duì)值兩組間沒有顯著性差異.提示,長期參加有氧運(yùn)動(dòng)可以提高交感神經(jīng)介導(dǎo)的壓力反射心動(dòng)增快敏感性,而對(duì)副交感神經(jīng)介導(dǎo)的壓力反射心動(dòng)減慢敏感性影響不大.3.2有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)心率變異性的影響心率變異性(HRV)是指逐次心跳間期之間的微小變異.具體表現(xiàn)為每個(gè)心動(dòng)周期時(shí)間上的不規(guī)那么變化.HRV信號(hào)中蘊(yùn)含了有關(guān)心血管調(diào)節(jié)的大量信息,對(duì)這些信息的提取和分析可以定量評(píng)估心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)活動(dòng)的緊張性波動(dòng),均衡性及其對(duì)心血管活動(dòng)的影響.因此,HRV檢測

16、已經(jīng)成為臨床定量分析自主神經(jīng)功能的常用方法.近年來,對(duì)HRV的性質(zhì)也有了更確切的認(rèn)識(shí),HRV反應(yīng)的不是自主神經(jīng)的緊張性,而是自主神經(jīng)調(diào)節(jié)活動(dòng)的波動(dòng)性變化.緊張性是指神經(jīng)傳出沖動(dòng)頻率的大小,而調(diào)節(jié)波動(dòng)性是指傳出沖動(dòng)頻率的周期性變化.因此,HRV代表第2期王松濤等:有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響45迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)緊張I生的變異,大量研究證實(shí),緊張性變異增大是心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能增強(qiáng)的一種表現(xiàn).本研究運(yùn)用頻域分析法,比擬了運(yùn)動(dòng)組大鼠和安靜對(duì)照組大鼠HRV各參數(shù)間的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)組大鼠的TF,VLF,HF和VLF明顯高于安靜對(duì)照組大鼠(P<O.05),而LF/HF無明顯差異

17、0.05),說明長期有氧運(yùn)動(dòng)可以使心率總體變異性增加(TF增高),同時(shí)迷走神經(jīng)緊張性變異增大(HF增高),交感神經(jīng)緊張性變異增大(VLF和LF增高),提示自主神經(jīng)對(duì)心血管活動(dòng)的調(diào)節(jié)功能增強(qiáng),交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)在一個(gè)較高的功能層面上到達(dá)新的平衡(LF/HF不變).3.3有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟重量指數(shù),血壓,心率,左室內(nèi)壓和心肌收縮力的影響既往研究發(fā)現(xiàn)長期運(yùn)動(dòng)可以引起心臟結(jié)構(gòu)和功能的適應(yīng)性變化,表現(xiàn)為心肌肥大,安靜心率和血壓降低,泵血功能提高,心肌收縮力增強(qiáng)等.本研究在8周中等強(qiáng)度游泳運(yùn)動(dòng)組大鼠身上也發(fā)現(xiàn)類似改變.即運(yùn)動(dòng)組大鼠的心臟重量指數(shù)明顯高于對(duì)照組大鼠(P<O.01),說明運(yùn)動(dòng)組大鼠心肌出現(xiàn)

18、肥大現(xiàn)象.另外,在清醒安靜和麻醉狀態(tài)下,運(yùn)動(dòng)組大鼠的心率均明顯低于對(duì)照組.清醒安靜狀態(tài)下血壓(尾動(dòng)脈收縮壓,舒張壓和平均動(dòng)脈壓)兩組沒有顯著性差異.反映心肌收縮和舒張功能的指標(biāo)dp/dt,I-dp/dtI和IEDPI在運(yùn)動(dòng)組大鼠明顯高于對(duì)照組.上述研究結(jié)果說明8周中等強(qiáng)度游泳訓(xùn)練后,運(yùn)動(dòng)組大鼠的心臟功能明顯提高.運(yùn)動(dòng)組大鼠心臟功能的提高與心肌肥大導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性改變有關(guān),同時(shí)也與自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的改善密不可分.4結(jié)論有氧運(yùn)動(dòng)組大鼠的心臟產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能上的良好適應(yīng),表現(xiàn)為心肌呈現(xiàn)生理眭肥大,安靜心率降低,心肌收縮和舒張功能增強(qiáng).有氧運(yùn)動(dòng)組大鼠的心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能明顯增強(qiáng),表現(xiàn)在交感神經(jīng)介導(dǎo)的動(dòng)脈

19、壓力反射敏感性增強(qiáng),迷走神經(jīng)介導(dǎo)的動(dòng)脈壓力反射敏感性未受到影響,交感神經(jīng)緊張性變異和迷走神經(jīng)緊張眭變異的程度增大.提示交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)兩者對(duì)心血管的調(diào)節(jié)功能均增強(qiáng),并且在一個(gè)較高的功能層面上到達(dá)平衡,這種平衡狀態(tài)的重建可能是有氧運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心血管健康的自主神經(jīng)機(jī)制所在.參考文獻(xiàn):1】ArailSaulJAlbrechtP,eta1.Modulationofcardiacautonomicactivityduringandimmediatelyafterexercise【J】.AmJPhysiol,1989,256(1pt2):HI32141.2】畢春佑,周莉,楊樹塹,等.心率變異性在運(yùn)發(fā)動(dòng)選材上

20、的意義【J.中國體育科技,1997,33(8):55-57.【3YuheiIchimaru,TomoyukiKuwaki.Developmentofananalysissystemfor24-hourbloodpressureandheartratevariabilityintheratJ.PsychiatryClinNeurosci,1998,52(2):l69.172.4EckbergDL.Parasympatheticcardiovascularcontrolinhumandisease:acriticalreviewofmethodsandresults【J.AmJPhysiol,1980,239:H581-593.【5LudbrookJ.Concernaboutgain:isthisthebestmeasureofperformanceofcardiovascularreflexes?J.ClinExpPharmacolPhysiol,1984,l】:385-390.【6NegraoCE.,IrigoyenMC,MoreiraED,eta1.EffectofexercisetrainingonRSNA,Baroreflexcontrol,andl:loodpressur