失重或模拟失重对机体心血管系统影响的研究进展

本文就近年来有关失重或模拟失重对机体心血管系统影响的相关研究,包括心脏和血管结构及功能的变化进行综述。

间断性短臂离心机＋Gz暴露联合运动锻炼对心血管自主神经调节功能的影响

目的利用短臂离心机进行梯度G值联合运动负荷锻炼,观察间断性锻炼3周后人体心血管自主神经调节功能的变化。方法8名健康青年男性间断进行离心机梯度G值(1～2G)暴露联合30W运动负荷锻炼,每天30min,持续3周。记录心电图和逐跳连续血压,运用自回归谱分析法得到心率变异性(HRV)与收缩压变异性功率谱。锻炼前后进行头高位倾斜联合下体负压测试,观察立位应激时心血管功能变化。结果在卧位休息时,锻炼3周后被试者HRV的低频与高频比值较锻炼前显著下降(P<0.05),收缩压变异性的低频功率较锻炼前显著增加(P<0.05)。在头高位倾斜联合下体负压实验时,锻炼后被试者心率较锻炼前显著下降(P<0.05),总外周阻力显著增加(P<0.05),每搏量呈增加的趋势。结论离心机+Gz暴露联合30W运动锻炼3周可以增加平卧位心脏迷走神经与外周血管交感神经活动水平,增强立位应激时血压调节能力,提高了心血管功能储备。

三周间断性短臂离心机＋Gz暴露和运动负荷对人体心功能的影响

目的利用短臂离心机进行梯度G值暴露联合运动负荷锻炼,观察间断性锻炼3周后人体心脏收缩、泵血功能的变化。方法8名健康青年男性间断进行梯度G值(1～2 G)离心机+Gz暴露联合30 W运动负荷锻炼,每天30 min,持续3周。采用心电机械图法和阻抗法测量锻炼前后心脏的收缩功能与泵血功能。结果锻炼2周后被试者左室射血时间(LVET)及射血分数(EF)较锻炼前显著增加(P<0.05),心率(HR)、射血前期(PEP)与LVET比值(PEP/LVET)显著下降(P<0.05);锻炼3周后,LVET及EF进一步增加(P<0.01),HR及PEP/LVET进一步下降(P<0.05),同时PEP下降达到差异显著性,每搏量(SV)和总外周阻力(TPR)显著增加(P<0.05)。结论3周间断性离心机+Gz暴露联合运动负荷锻炼可显著增强心脏收缩与泵血功能。

联合短臂离心机+Gz负荷与运动负荷时人体心率和呼吸的变化

目的应用新型短臂离心机,观察不同方案+Gz负荷联合运动负荷时人体心率、呼吸率的变化。方法新型短臂离心机采用电动驱动,通过调节阻力矩定量人体运动负荷。10名健康青年男性间断进行不同+Gz(1,2,3G)负荷时,同时进行不同负荷运动锻炼。整个过程中持续监测心率、呼吸的变化。结果单纯+Gz负荷时心率较基础值显著增加(P<0.05)。+2Gz和+3Gz负荷联合30W、60W负荷运动时心率较相同负荷单纯运动时基础值均显著增加(P<0.05)。与单纯+Gz负荷相比较,+Gz负荷联合30W运动负荷时心率、呼吸率显著增加(P<0.01),联合60W运动负荷时进一步增加(P<0.01),并随着G值的增大而增加。结论应用新型短臂离心机开展的研究发现,+Gz负荷联合运动负荷时心率、呼吸率的变化较单纯+Gz负荷更大。

回转模拟失重对静脉内皮细胞血管生成能力的影响及内皮型一氧化氮合成酶的作用

目的 观察回转器模拟失重对人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC-C)血管生成能力的影响,并分析探讨可能涉及的关键信号分子内皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitricoxide synthetase,eNOS)的作用。方法体外培养HUVEC-C,随机分为回转模拟失重组、1 G静止对照组及回转+抑制剂组,选用内皮型一氧化氮合成酶的特异性抑制剂L-NAME(N-nitro-L-arginine methyl es-ter hydrochloride)。Matrigel胶小管形成实验观察不同处理组HUVEC-C血管生成能力的变化情况。RT-PCR和Western blot分别检测模拟失重前、后HUVEC-C中eNOS mRNA和蛋白的表达变化。结果24 h模拟失重使HUVEC-C的血管生成能力较对照组明显增强(P<0.01),且这种增强效应可以被L-NAME所抑制。模拟失重24 h后,HUVEC-C中eNOS mRNA和蛋白的表达均显著高于对照组(P<0.05)。结论回转模拟失重可以诱导HUVEC-C血管生成能力增强,其发生机制与eNOS表达上调有关。

正加速度重复暴露后大鼠心室肌缝隙连接蛋白43表达及分布的改变

本文旨在探讨不同水平的一周重复多次正加速度(+Gz)暴露后大鼠心室肌缝隙连接蛋白43(connexin 43,Cx43)表达及分布的改变。36只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组、+6Gz组和+10Gz组,每组12只。+Gz组大鼠分别暴露于+6Gz和+10Gz各3min,1次/d,共1周,分别于末次暴露后即刻、1d、3d、7d(各3只)取心室肌作免疫组织化学染色和Western blot分析,检测Cx43的表达和分布。免疫组织化学结果显示,+Gz重复暴露可引起大鼠心室肌Cx43分布方式明显紊乱,Cx43在心肌细胞侧-侧连接处的表达明显增加,在心肌细胞端-端连接处的表达减少。Western Blot结果显示,+6Gz组与+10Gz组的Cx43蛋白表达量于末次暴露后即刻、1d、3d、7d与对照组相应时刻相比均明显减少(P<0.001),以暴露后即刻减少最为明显,且随着+Gz暴露时间的延长,表达逐渐恢复,但在暴露后7d,两组的Cx43表达量仍未恢复至对照组水平。Cx43蛋白表达的上述改变在+10Gz组比+6Gz组更为显著。以上结果提示+Gz重复暴露可引起大鼠心室肌Cx43表达量的一过性减少,分布方式明显紊乱,这种改变很可能是+Gz致心律失常发生的重要原因之一。

头低位卧床期间体育锻炼30d对下肢肌肉的影响

目的:通过观察和比较30 d头低位卧床期间不同体育锻炼方式对下肢肌肉的影响,以进一步明确体育锻炼对失重后下肢肌肉萎缩的对抗效果。方法:15名男性健康被试者,随机分为对照组、下肢肌力训练组和自行车功量计训练组。实验期间测量小腿周径、小腿截面积、腓肠肌肌电平均振幅的变化。结果:与卧床前相比,对照组小腿周径随卧床时间延长显著减小(P<0.01);下肢肌力训练组在卧床第18～30天以及起床后的小腿周径显著减小(P<0.01);自行车功量计训练组在卧床第22～30天及起床后显著减小(P<0.01)。与卧床前相比,卧床第30天和起床后1周时3组的小腿截面积均显著减小(P<0.05)。与卧床前相比,对照组肌电振幅在第1和22天显著降低(P<0.05),下肢肌力训练组的肌电振幅在卧床第7、22、26和30天显著降低(P<0.05),自行车功量计组在卧床第7、10、22和30天显著降低(P<0.05)。结论:30 d头低位卧床可引起严重的肌肉萎缩。下肢肌力训练和自行车功量计训练对防止模拟失重所致肌肉萎缩,促进肌肉恢复有一定的作用。

回转培养对静脉内皮细胞自噬的影响

目的探讨回转器模拟失重对人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)自噬的影响。方法体外培养的HUVEC,在回转器模拟失重条件下培养48 h,同时设l G静止培养为对照组。逆转录-聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)和Western blot方法检测Beclin1 mRNA和蛋白的表达;透射电镜观察HUVEC超微结构。结果回转模拟失重后HUVEC Beclin1 mRNA及蛋白表达显著高于对照组;回转48 h后细胞呈现自噬性改变。结论回转模拟失重可以导致HUVEC自噬增加。

骨质疏松动物及细胞学研究模型的建立与评价

在针对某病因的骨质疏松机制及防治研究中,必须选择能较好建立其相应致病机理的模型才能得到可信的研究结果。本文就常见骨质疏松动物及细胞模型的建立与评价做简要概述。

失重对血管和血管内皮细胞影响的研究进展

失重或模拟失重会导致血管的结构和功能发生区域特异性改变,并影响血管内皮细胞形态和功能,引起相关基因和分子的表达变化。研究发现引起这些改变的机制包括离子通道变化、eNOS和iNOS的变化、细胞骨架改变等。目前人们初步探索了间断重力刺激等措施用于干预失重后血管及血管内皮细胞形态和功能的改变。

自噬在回转模拟失重致静脉内皮细胞血管生成能力改变中的作用

目的探讨在回转模拟失重条件下自噬对人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)血管生成能力的影响。方法体外培养HUVECs,随机分为回转组、静止对照组、静止+抑制剂预处理组及回转+抑制剂预处理组,选用的抑制剂为自噬特异性抑制剂3-Methyladenine(3-MA)。Western Blot检测HUVECs中微管相关蛋白轻链3(LC3)和Bcl-2相关蛋白(Beclin1)的表达,划痕实验及Matrigel胶小管生成实验观察各组HUVECs迁移及血管生成能力变化。结果回转24 h后,HUVECs中LC3及Beclin1蛋白的表达均显著高于对照组(P<0.05)。24 h回转使HUVECs的迁移能力及血管生成能力明显增强(P<0.05),且这种增强效应可以被3-MA预处理所抑制。结论回转模拟失重可以诱导HUVECs血管生成能力增强,其发生机制可能与自噬的激活有关。

头低位-6°卧床模拟失重对健康人肺功能的影响

目的探讨模拟失重对健康人肺功能的影响。方法选择12名健康男性青年作为研究对象,采用头低位-6°卧床96h模拟失重。对受试者在试验开始前即刻(坐位、平卧位),-6°卧位24、48、72、96h和试验结束即刻的脉搏(P),动脉血氧饱和度(SO2),肺容积指标[肺活量(VC)、补呼气量(ERV)、分钟通气量(MV)],肺通气功能[用力肺活量(FVC)、第一秒用力呼气量(FEV1)、最大呼气中期流速(MMEF)、25%肺活量最大呼气流速(V25)、50%肺活量最大呼气流速(V50)、用力吸气肺活量(FIVC)、用力吸气一秒量(FIV1)和最大通气量(MVV)]进行对比分析。结果从坐位变成平卧位、-6°卧位直至结束时,P与SO2均无明显变化。从坐位变成平卧位后,除MV以外的各项肺容积指标和肺通气功能指标均有明显降低,而从平卧位变为-6°卧位后,除FVC以外的各项肺容积和肺通气功能指标均有进一步降低。结论模拟失重后健康人体的肺容积和通气功能会有所降低。

60天头低位卧床期间心功能的变化及振动和中药的对抗作用

目的通过观察和比较60d头低位(HDT)卧床期间振动和中药对心脏功能的影响,旨在进一步明确不同对抗方式对失重不良影响的对抗效果。方法21名健康男性被试者,随机分为对照组、振动组和中药组,每组7人。对照组仅-6°HDT卧床60d,口服安慰剂;振动组和中药组在HDT卧床期间分别进行阻抗振动锻炼和口服太空养心丸。卧床前、卧床30、60d测量心脏泵血、收缩功能。结果对照组每搏量(SV)和心排出量(CO)在卧床30d较卧床前显著降低(P<0.05),在60d进一步降低(P<0.05),TPR在卧床60d显著升高(P<0.05);振动组SV和CO在卧床60d较卧床前显著降低(P<0.05),总外周阻力(TPR)显著升高(P<0.05);中药组在卧床期间上述指标的变化均未达到显著水平。3组射血前期与左室射血时间的比值(PEP/LVET)、等容收缩时间与左室射血时间的比值(ICT/LVET)在卧床60d较卧床前均显著增加(P<0.05);中药组PEP/LVET和ICT/LVET在卧床60d较对照组和振动组均显著降低(P<0.05)。结论60d头低位卧床可引起心脏泵血和收缩功能显著降低。在卧床期间服用中药可明显改善心脏泵血和收缩功能,而振动锻炼对心脏泵血和收缩功能有一定改善作用。

下体负压训练对心血管功能的影响

目的观察连续10 d的下体负压训练对人体心脏功能及自主神经功能的影响。方法 2014年6-7月选取在校大学生8名(健康男性)进行10 d的-50 mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa)下体负压训练,每天10 min。训练前后进行心脏泵血、收缩功能及心率变异性检测。结果下体负压训练10 d后,受试者每搏量、心输出量和左心室射血时间较训练前显著增加(P<0.05),心率归一化低频值、低频与高频比值较训练前显著升高(P<0.05),而总外周阻力和射血前期未见显著变化。结论连续10 d的下体负压训练可明显改善心脏泵血与收缩功能,增强交感神经紧张度。

提踵动作对下体负压耐力的影响

目的验证提踵动作对提高下体负压耐力的有效性,并探讨其可能的作用机制。方法健康男性志愿者10名,在下体负压(LBNP)条件下分别随机进行2次头高位倾斜检查(HUT)测定其下体负压耐力。一次为志愿者的基础下体负压耐力(对照组),另外一次要求志愿者在LBNP条件下做提踵动作,直至耐力终点(提踵组)。结果提踵组下体负压耐受时间(DNP)和累计应激指数(CSI)均显著增加(P<0.05)。在下体负压过程中,提踵组平均动脉压呈升高趋势,心率增加呈降低趋势,每搏量增加,且均在-40 mmHg及-50 mmHg时达到显著水平(P<0.05)。结论提踵动作可以提高下体负压耐力,可望作为航天员在长期太空飞行后引起立位耐力不良时的应对措施,也可作为血管迷走性晕厥患者的预防措施和治疗手段。

回转器模拟失重对静脉内皮细胞形态、增殖和周期的影响

目的:探讨回转器模拟失重对人脐静脉内皮细胞(HUVECs)形态、增殖和周期的影响。方法:以HUVECs为研究对象,采用回转器模拟失重,在倒置显微镜下观察模拟失重后细胞形态的变化,用细胞计数法测定细胞的增殖情况,用流式细胞仪(FCM)测定细胞周期。结果:模拟失重后,HUVECs多呈圆形,可见细胞重叠或聚集生长。回转器模拟失重后12 h、24 h和36 h,细胞周期明显阻滞在G0+G1期(P<0.05),而细胞计数则无明显改变。结论:模拟失重可使HUVECs的形态发生一定改变,使HUVECs的细胞周期阻滞。

模拟失重致心肌细胞凋亡及其相关机制探讨

目的探讨模拟失重对体外培养大鼠心肌细胞凋亡的影响及其可能的调控机制。方法以原代培养的新生大鼠心肌细胞为研究对象,以细胞回转器模拟失重效应,通过RT-PCR检测心肌细胞凋亡相关分子c-myc mRNA在模拟失重后的变化,以western blot观察模拟失重96 h对心肌细胞c-myc和转录因子GATA-4和MEF2A蛋白表达的影响。结果与对照组相比,模拟失重可致心肌细胞凋亡相关分子c-myc mRNA及蛋白表达显著升高(P<0.05),而转录因子GATA-4和MEF2A蛋白表达显著降低(P<0.05)。结论回转器模拟失重96 h可致心肌细胞的凋亡表达增加,其机制可能与转录因子GATA-4和MEF2A表达降低有关。

下体负压晕厥时人体心血管反应特征

目的:分析下体负压诱发晕厥时人体心血管反应的变化特征,为确立意识丧失预警生理参数提供科学依据。方法:10名健康男性被试者进行梯度下体负压暴露至晕厥前状态,同时连续观察血压、心率、心脏泵血功能及自主神经功能的变化。结果:在下体负压暴露时,被试者下体负压耐力平均为(856±95)s。下体负压耐力终点前60 s和30 s时被试者心率较基础值分别增加41%和45%(P<0.05),每搏量分别降低49%和49%(P<0.01);耐力终点时心率增加63%(P<0.05),每搏量降低50%(P<0.01)。下体负压耐力终点前收缩压显著降低(P<0.05),低频功率/高频功能(LH/HF)显著升高(P<0.05)。结论:心率和每搏量的变化量可作为监测意识状态的重要参考指标。

模拟失重对大鼠心肌细胞凋亡的影响

目的:探讨模拟失重对体外培养的大鼠心肌细胞凋亡的影响。方法:以原代培养的乳鼠心肌细胞为研究对象,以细胞回转器模拟失重效应,通过流式细胞检测技术观察模拟失重96 h对心肌细胞凋亡率的影响,进一步通过RT-PCR的方法,检测模拟失重96 h后,心肌细胞凋亡相关基因p53、bcl-2和caspase-3 mRNA表达的影响。结果:模拟失重96 h可显著增高心肌细胞的凋亡率(P<0.05),与对照组相比,回转器模拟失重可显著增高促凋亡基因p53、caspase-3 mRNA的表达(P<0.05),而抑凋亡基因bcl-2 mRNA则表达显著减低(P<0.05)。结论:回转器模拟失重96h致心肌细胞凋亡表达增高,其可能机制是凋亡相关基因表达失衡有关。

自噬在心血管疾病中的作用

自噬是一种维持细胞稳态的重要通路。在特定环境下,细胞中的多余蛋白质和受损细胞器通过自噬这一途径被降解。自噬在多种心血管疾病中的作用正逐渐被阐明,例如缺血/再灌注损伤、动脉粥样硬化、心律失常、高血压和心力衰竭等。本文介绍了影响自噬基本过程的主要分子和调控自噬活性的机制,讨论了自噬与多种心血管疾病之间的关系。