史微，趙卓，潘嘉良，陽新明

(1.中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣州 510275;2.中山大學(xué)藥學(xué)院，廣州 510080;3.北京體育大學(xué)，北京 100084)

常壓模擬高住低練結(jié)合高糖高脂飼料對大鼠心臟組織腎素－血管緊張素系統(tǒng)基因表達(dá)(RAS)的影響*

史微1，趙卓3，潘嘉良2，陽新明1

(1.中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣州 510275;2.中山大學(xué)藥學(xué)院，廣州 510080;3.北京體育大學(xué)，北京 100084)

目的:檢測高住低練訓(xùn)練方法和高糖高脂飲食對腎素血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的基因表達(dá)的影響，從而提出治療新血管疾病的新方法。方法:高住低練和高糖高脂飲食對大鼠心臟RAS基因表達(dá)的影響是通過real time PCR實(shí)現(xiàn)的，這種方法廣泛被人們使用并且已經(jīng)成為研究基因表達(dá)最為有效的方法。結(jié)果:我們的結(jié)果表明與安靜組相比，高住低練和高糖高脂飲食可以顯著降低ACE基因表達(dá)，其中高住低練組與高糖高脂高住低練組下調(diào)最多，血管緊張素原(AGT)的基因表達(dá)在低住低練組和高住安靜組輕微上調(diào)，其他實(shí)驗(yàn)組都下調(diào)，其中高住低練組與高糖高脂高住低練組下調(diào)最多。與此相反的是，以上兩種條件可以顯著上調(diào)血管緊張素II的I型受體(AT1)基因的表達(dá)，高住低練組與高糖高脂高住低練組下調(diào)最多。結(jié)論:表明合理的訓(xùn)練方法(海拔2500 m的高原環(huán)境下居住，適宜的訓(xùn)練強(qiáng)度)和高糖高脂飲食可以改善優(yōu)秀運(yùn)動員的有氧運(yùn)動能力。同時高住低練的訓(xùn)練方法可以抑制高糖高脂飼料引起的胰島素抵抗等癥狀。

ACE基因表達(dá);高住低練(Hilo);高糖高脂飼料;實(shí)時定量PCR;高血壓;

1 介紹

1.1 ACE結(jié)構(gòu)與生物功能

ACE由1300個氨基酸組成，是一種羧基肽酶，是一個20肽單鏈酸性糖蛋白，分子為90～160kD，為含鋅的金屬水解酶。ACE廣泛存在于全身各組織，主要分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞(肺循環(huán)為主)、腎上皮細(xì)胞等。腎素－血管緊張素系統(tǒng)(RAS)包括血管緊張素原(AGT)、血管緊張素 I(Ang I)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、腎素、ACE和血管緊張素Ⅱ受體(AT)。ACE是RAS酶/底物鏈反應(yīng)體系中的關(guān)鍵酶，其作用是催化十肽Ang I轉(zhuǎn)變成八肽AngⅡ。ACE水平?jīng)Q定RAS體系中的(AngⅡ生成量。

1.2 ACE基因與運(yùn)動能力研究綜述

血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)基因在其16內(nèi)含子上的一種插入和缺失多態(tài)性由此存在I等位基因;D等位基因和 II，ID，DD 種基因型［1］。

在最大攝氧量相似的自行車運(yùn)動員中，那些乳酸閾值比較低的運(yùn)動員比閾值較高的運(yùn)動員容易疲勞。而閾值較高的運(yùn)動員可以有更高的工作強(qiáng)度(29.1versus 60.8 min，respectively)。更進(jìn)一步來說，骨骼肌的代謝效率可以由于環(huán)境中的乳酸水平［3］，日常飲食習(xí)慣［4］以及運(yùn)動訓(xùn)練的加強(qiáng)［5］而增長。

綜上所述，I型多態(tài)和有氧耐力運(yùn)動的加強(qiáng)有很大的關(guān)系。如果未來的研究能證明低ACE基因表達(dá)水平使I型多態(tài)受益，而且證明ACE基因的低表達(dá)可以增強(qiáng)肌肉的效率，我們就能可以巧妙地處理各種復(fù)雜的疾病，如心臟停跳以及惡性疾病。在這些假設(shè)的基礎(chǔ)上，ACE抑制劑可以提高心肌細(xì)胞的存活率，而低氧運(yùn)動結(jié)合ACE抑制劑也將成為治療各種心血管疾病的新型治療方法。

1.3 慢性低氧對ACE基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

心血管緊張素II(AngII)最近被證明通過調(diào)節(jié)與血管緊張素I型受體的親合性可以增加頸動脈化學(xué)性受體的親合性［5］。其他的研究表明AT1受體功能的加強(qiáng)可以使頸動脈細(xì)胞內(nèi)鈣離子的釋放增加，這種釋放是通過頸動脈化學(xué)受體調(diào)節(jié)的。從這方面來說，慢性低氧可以上調(diào)AT1受體的功能，從而增強(qiáng)頸動脈傳入神經(jīng)對 AngII活性［6］。

1.4 高住低練訓(xùn)練方法簡介

間歇性低氧訓(xùn)練(高住低練)，在優(yōu)秀運(yùn)動員或者患者睡覺時，給予其低濃度的氧氣(14.2%到16.4%，相當(dāng)于2000 m到3000 m的海拔高度)，然后在常氧情況下進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練。常壓低氧環(huán)境通過低氧帳篷系統(tǒng)來提供。這種訓(xùn)練方法可以使機(jī)體在生理和生化上產(chǎn)生有利于有氧代謝的抗氧化適應(yīng)［7］，以前的研究表明低氧運(yùn)動訓(xùn)練通過增強(qiáng)心肌的收縮能力從而加強(qiáng)其攜氧能力，所以可以改善心血管功能［8］。

2 實(shí)驗(yàn)方法和動物訓(xùn)練

2.1 實(shí)驗(yàn)動物和訓(xùn)練方法

1.1.1 稻耐旱性資料 以《中國稻作資源目錄》[6]資料為基礎(chǔ)，對云南省稻耐旱性信息進(jìn)行收集整合，主要針對苗期耐旱信息，共收集整理2 440份云南地方稻種資源稻耐旱性的相關(guān)資料信息。

動物用動物跑臺進(jìn)行訓(xùn)練，低氧設(shè)備及動物訓(xùn)練設(shè)備由廣州體育學(xué)院運(yùn)動生物化學(xué)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

90只雄性，出生56天后的SD大鼠(來自南方動物實(shí)驗(yàn)中心)，隨機(jī)分為8個組，每個組10只，高住低練和高糖高脂兩組各15只

A安靜組;B低住低練組;C高住安靜組;D高住低練組;

E高糖高脂飼料安靜組;F高糖高脂飼料低住低練組;

G高糖高脂飼料高住安靜組;H高糖高脂飼料高住低練組

低氧組，SD老鼠在晚上被放入低氧帳篷8個小時，低氧發(fā)生儀將里面的空氣抽成含有15%的氧氣。

運(yùn)動組，SD大鼠在動物跑臺上運(yùn)動，速度為25 m/min，1 h/天，5 天/周。連續(xù)訓(xùn)練6 周。

2.2 熒光定量PCR

2.3 數(shù)據(jù)處理

體重，血糖等生理指標(biāo)用均值標(biāo)準(zhǔn)差來表示，用SPSS 13.1軟件做One way ANOVA 和student t－test，計(jì)算顯著度，P＜0.05為顯著性差異。mRNA表達(dá)用目的基因的表達(dá)量比上管家基因β－actin的表達(dá)量，得出的比值用one way ANOVA對組間的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 體重，心臟指數(shù)，血糖，總脂肪量，一氧化氮和一氧化氮合酶含量

高住低練訓(xùn)練方法和高糖高脂飼料可以顯著降低大鼠血糖，iNOS，tNOS，NO含量(表格A－D，＊＊P＜0.05)，低住低練組，低住低練高糖高脂飼料，高住安靜組，高住安靜組高糖高脂飼料體重有輕微下降(*P＜0.1)，而高住低訓(xùn)組和高住低訓(xùn)高糖高脂飼料體重成顯著性下降。(＊＊P＜0.05)

A 體重和心臟重量

B 血糖和總脂肪量

C 誘導(dǎo)型一氧化氮合酶以及總一氧化氮合酶活性(iNOS，TNOS)

D總一氧化氮含量(NO)

3.2 高住低練與高糖高脂飼料對ACE基因表達(dá)的影響

8組老鼠ACE基因表達(dá)跟安靜組相比都有不同程度的下調(diào)，其中高住低練高糖高脂飼料的實(shí)驗(yàn)組下調(diào)最顯著，比安靜組下調(diào)了近10倍。(圖1B，圖1C)

圖1 血管緊張素轉(zhuǎn)移酶(ACE)基因表達(dá)

A看家基因的電泳圖譜;B ACE基因的電泳圖譜;C熒光實(shí)時定量PCR ACE基因表達(dá)圖譜 C對照組LLTL低住低訓(xùn)組 LHS低住安靜組 LHTL高住低練組;CN高糖高脂對照組;LLTLN高糖高脂低住低訓(xùn)組;LHSN高糖高脂低住安靜組LHTLN高糖高脂高住低練組;(n=5，One way ANOVA and multistudent t－test，*P＜0.1，＊＊P＜0.05)

3.3 高住低練與高糖高脂飼料對AGT基因表達(dá)的影響

與安靜組相比，AGT基因?qū)嶒?yàn)組全部下調(diào)，其中，高住低練下調(diào)最顯著，下調(diào)的數(shù)量接近安靜組的10倍。(P＜0.05)(Fig2 C)

圖2 AGT?基因表達(dá)

圖2 A，AGT基因的溶解曲線，說明引物的特異性B，AGT基因的擴(kuò)增曲線 C，熒光實(shí)時定量PCR AGT基因表達(dá)圖譜 C對照組 LLTL低住低訓(xùn)組 LHS低住安靜組LHTL高住低練組;CN高糖高脂對照組;LLTLN高糖高脂低住低訓(xùn)組;LHSN高糖高脂低住安靜組LHTLN高糖高脂高住低練組;(n=5，One way ANOVAA and multi－student t－test，＊＊P＜0.05 D AGT基因表達(dá)電泳圖譜。)

3.4 高住低練與高糖高脂飼料對AT1基因表達(dá)的影響

8組老鼠AT1的基因表達(dá)全部上調(diào)，其中高住低練組和高住低練高糖高脂組上調(diào)最顯著，下調(diào)幅度接近安靜組的10倍。(Fig 3)

圖3 血管緊張素I型受體(AT1)基因表達(dá)

圖3熒光實(shí)時定量PCR AT1基因表達(dá)圖譜C對照組LLTL低住低訓(xùn)組 LHS低住安靜組 LHTL高住低練組;CN高糖高脂對照組;LLTLN高糖高脂低住低訓(xùn)組;LHSN高糖高脂低住安靜組LHTLN高糖高脂高住低練組 (n=5，One way ANOVA and multistudent t－test，*P ＜0.1)

4 分析和討論

ACE，全部實(shí)驗(yàn)組跟對照組相比都顯著下調(diào)，其中高住低練結(jié)合高糖高脂組下調(diào)的最大(P＜0.05)，說明高住低練和飲食可以讓老鼠基因表達(dá)發(fā)生顯著變化，這是一種長期適應(yīng)的結(jié)果。由于運(yùn)動中消耗血糖較多，所以高糖飼料可以補(bǔ)償老鼠的運(yùn)動損耗，從而使機(jī)體更好地對低氧和運(yùn)動環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好地說明了飲食條件對機(jī)體產(chǎn)生適應(yīng)有較好的作用，至于這種改善作用的具體機(jī)制，推測跟糖代謝和脂代謝途徑有關(guān)，需要進(jìn)一步研究，但飲食方面和ACE的基因表達(dá)存在正相關(guān)，由于ACE低表達(dá)已經(jīng)證明提高心肌收縮效率，減少血液由肌肉I型纖維向II型纖維流動，從而有利于有氧耐力，所以可以說明飲食對改善心血管功能，提供有氧運(yùn)動力的作用是很大的，所以我們建議運(yùn)動員應(yīng)采用適當(dāng)?shù)母咴?xùn)練(相當(dāng)于海拔2500 m)，從而較好地提高有氧運(yùn)動能力。

AGT(血管緊張素酶原)，全部實(shí)驗(yàn)組跟對照組相比都顯著下調(diào)，方差在誤差允許范圍之內(nèi)(P＜0.05)其中高住低練組下調(diào)最顯著，這幾組與ACE的變化趨勢相一致。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，AGT的基因表達(dá)變化是滯后于ACE的基因表達(dá)，其變化幅度也不如ACE的明顯，推測他們之間存在著某些相互影響的因素，從而共同調(diào)控血壓和水鹽平衡。

AT1(血管緊張素II受體)，全部實(shí)驗(yàn)組跟對照組相比都輕微上調(diào)，方差在誤差允許的范圍之內(nèi)(p＜0.05)，由于AGT和ACE在運(yùn)動時會產(chǎn)生血管緊張素(ANGII)，ANGII通過AT1受體，引起細(xì)胞內(nèi)一系列變化，從而達(dá)到升高血壓的效果，所以AT1受體基因表達(dá)上調(diào)是對長期有氧耐力運(yùn)動的適應(yīng)，由于ACE和AGT的基因表達(dá)的下降，引起AT1R的表達(dá)上調(diào)，從而抵消AngII減少引起的效應(yīng)。而高住低練結(jié)合高糖高脂組上調(diào)最顯著，恰恰說明了這種條件下機(jī)體的適應(yīng)性變化產(chǎn)生得最快，變化幅度最大，說明高住低練可以較好地提高運(yùn)動員的有氧耐力。

研究表明，ACE的基因表達(dá)與高血壓，糖尿病等心血管疾病密切相關(guān)［9］。我們的實(shí)驗(yàn)表明高住低練可以顯著降低ACE的基因表達(dá)，也就是說可以部分取代ACE抑制劑的效果，我們知道藥物治療總有些負(fù)作用，因?yàn)楹茈y只針對靶器官，但高住低練的治療方法是一種自然的方式，可能是一種更好的治療高血壓的方法，有待于更深入的研究。高血壓的運(yùn)動療法雖然有人提出［10］，但訓(xùn)練量和強(qiáng)度不好掌握，往往由于運(yùn)動過度產(chǎn)生負(fù)面影響，而低氧運(yùn)動可以適當(dāng)降低運(yùn)動量卻能達(dá)到更高的效果，由于這種方法條件緩和，作用時間長，負(fù)作用小，可操作性強(qiáng)，而我們的研究也發(fā)現(xiàn)合理的膳食可以更好地使機(jī)體產(chǎn)生對運(yùn)動的適應(yīng)，所以我們提出了高血壓的低氧運(yùn)動新型療法，并且結(jié)合高營養(yǎng)的膳食，以補(bǔ)償機(jī)體在低氧運(yùn)動應(yīng)激下的損失。但是高糖飼料會產(chǎn)生胰島素抵抗，而我們的實(shí)驗(yàn)證明，高住低練的訓(xùn)練方法可以減低胰島素抵抗的產(chǎn)生，有研究表明ACE抑制劑可以促進(jìn)血糖的轉(zhuǎn)運(yùn)［11］。

綜上所述，高住低練結(jié)合高糖高脂飼料可以顯著降低ACE和AGT的基因表達(dá)，輕微上調(diào)AT1的基因表達(dá)。其中高住低練結(jié)合高糖高脂飼料組基因表達(dá)變化最明顯，說明這種訓(xùn)練方式可以顯著改善老鼠有氧耐力運(yùn)動的適應(yīng)性，所以我們建議)合理的高原訓(xùn)練方法(海拔2500 m，氧氣濃度在15%)，合理的膳食可以改善運(yùn)動員對有氧耐力運(yùn)動的適應(yīng)性。

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Effect of Living high－ training Low and High －glucose－ high－fat Diet on the Rennin－angiotensin System(RAS)Gene Expression in Rat Heart

SHI Wei1*，ZHAO Zhuo3，PAN Jia － liang2，YANG Xin － ming1

(1.The Key Laboratory of Gene Engineering of Ministry of Education，School of Life Science，Sun Yat－sen university，Guangzhou 510275，China;
2.School of Medicine，Sun Yat－Sen University，Guangzhou 510080，China;
3.Beijing Sport University，Beijing 100084，China)

Object:Rennin－angiotensin system(RAS)take an important role in regulating the blood pressure as well as water homeostasis.RAS gene expression is related with living high training low(IHTL)and high glucose high fat diet.So the aim of this study is to detect the effect of exercise training and diet on the Renin－angiotensin system gene expression.Method:The effect of IHTL and high－glucose－h(huán)igh－fat diet on RAS gene expression in the rat heart are investigated by real time RTPCR which is the most powerfully methods for the research of gene expression.Result:Our result show that IHTL and highglucose－h(huán)igh－fat diet can significantly decreased the gene expression of angiotensin－converting enzyme(ACE)and angio-tensinogen(AGT).To be contrast，these two treatment can significantly increased the gene expression of angiotensinII receptor type I(AT1).Conclusion:This study suggest that IHTL and high－glucose－h(huán)igh－fat diet can better improved the human＇s physical performance.Meanwhile，there may be a new therapy to hypertension and diabetes according to our result.

ACE gene expression;living high－training low(LHTL);hypertension;diabetes

G804.7

A

1007－323X(2010)05－0086－05

2010－06－17

史微(1984－)，女，北京人，在讀博士生

研究方向:聽覺生理學(xué)

教育部中國大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃