运动对NO及NOS影响的研究综述

运动对NO及NOS影响的研究综述

摘要：通过梳理近年有关一氧化氮双重生物学作用及一氧化氮与运动关系的研究，重点阐述不同运动方式对一氧化氮及其限速酶一氧化氮合酶的影响。

关键词：一氧化氮一氧化氮合酶运动

一氧化氮（nitric oxide，NO）是一种具有双重作用的无机小分子化合物，它对机体既有有利的一面，同时也有不利的一面。NO在体内主要由NOS催化合成，NOS作为主要的限速因子，是体内NO生物合成的关键因素。运动对于NO的合成有着重要的影响。因此，及时总结运动对于NO、NOS的影响对于今后进一步研究能够起到承前启后的作用。

1 不同运动形式对于NO的影响

1.1 长期运动对NO的影响

研究表明, NO在运动中的双重生物作用与运动形式、运动强度和运动时间有一定关系。研究者对大鼠分别进行8周不同形式的训练后发现，安静状态下，耐力训练组与静力训练组血浆NO含量和NOS 活性都明显高于对照组，心脏系数也有显著差异性，说明运动心脏形成。另外，静力训练组与耐力训练组相比，血浆NO含量和NOS活性都高于耐力训练组。这提示在适宜的负荷下，不同训练方式都能提

高心血管系统功能，改变NOS基因表达情况，增加NO合成，从而提高心脏和骨骼肌的工作效率，提高运动能力[1]。人体实验显示，4周的自行车练习后受试者前臂NO生成的基础量有所增加。原因是运动后血流量发生改变使得对心血管内皮细胞的机械作用也随之发生相应变化，使得细胞膜上的Ca2+依赖型K+通道开放，细胞内Ca2+增多，Ca2+通过钙调素(calmodulin,CaM)激活NOS，诱导了血管内皮细胞与平滑肌细胞NOS表达的增加，使NO分泌增加[2]。另外有研究发现，随着运动训练水平的不断提高，人体NO、NOS对训练强度反应也会有所提高，故NO、NOS作为监控运动训练的指标有较强的敏感性[3]。

但是，长期运动同样也会导致NO的恶性增加，影响机体运动能力。孙红梅[3]研究发现，不同负荷运动对大鼠心肌以及血清中NO和NOS影响不同。其中适宜负荷和过度负荷都可导致NO水平上升。不同的是，与安静组和过度负荷组比较，适宜负荷组心肌和血清中结构型一氧化氮合酶(constitutive nitric oxide synthase ,cNOS)活性上升，NO适度增加，心血管系统产生良性适应。而长时间过度负荷游泳训练则会导致大鼠心肌和血清中iNOS活性显著上升，导致NO过度分泌，引起氧化损伤，影响心血管系统功能，降低运动能力。

1.2 急性运动对NO的影响

关于急性运动对NO的影响目前纷争较大。有学者认为人体在递增负荷运动后血清NO含量显著升高[4]。Jungersten[5]等发现短时间

的急性运动使NO生成急剧增加。目前的研究报道认为，一次性适量运动可以增加体内NO的含量，并引起冠状动脉以及其他血管的舒张，降低机体总外周阻力，NO含量适度增加对机体的运动功能有益。人体实验发现，NO可促进运动时骨骼肌肉对糖的摄取，且不受血流量的影响[6]。Gavin[7]等报道，急性运动后NO含量的增加可促进内皮生长因子基因的转录，并且增加血管内皮生长因子mRNA的半衰期，从而在调节内皮生长因子基因对运动的反应方面起着重要的作用。NO含量增加对机体的运动功能有益。短期急性运动促进NO的释放可能是因为运动后血流加速，产生的搏动性血流具有内皮依赖性的诱导舒血管作用，且对血管的切应力增加，致使内皮细胞NOS被激活。而骨骼肌细胞内Ca2+浓度升高，进一步激活Ca2+依赖性的cNOS。Roberts[8]等发现，大鼠在跑台力竭性运动后45 min后即刻，肌肉NOS活性增强约37％。另Johnson[9]等的研究证实，对小猪进行1周的短期训练(1 h/次，2次/d)，内皮细胞型(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)在2.0-3.0mm肺动脉内皮的蛋白表达增加。以上研究就可以看出，短期适量的运动可以使得机体NO适量增加，对机体的运动功能产生有益影响。

Tony Ashton[10]等研究表明，在递增负荷运动后，人体血清中NO代谢产物亚硝酸盐含量增高明显，这反映出NO的恶性增高。NO 的急剧增加会导致机体出现疲劳、乏力、恶心甚至呕吐等应激反应，其机制主要是由于NO可与周围的氧自由基等反应而生成中间代谢产物——活性氮氧化合物。它们都是多种炎症中重要的介体，因此

NO对组织有损伤功能。急性运动促使机体局部产生的大量NO与活性自由基结合发挥的细胞毒性作用，能造成内环境紊乱，产生疲劳。

总之，一次适量运动在生理范围内提高NO水平，调节机体的生理功能；而急性力竭运动促使NO大量合成，对机体产生毒性作用。因此在运动中如何调节NO的分泌，防止NO分泌过量所导致的组织细胞的损伤具有重要的意义。

2 运动对于一氧化氮合酶的影响研究

2.1 概述

NOS作为NO合成的主要限速因子，是体内NO生物合成的关键因素。目前已发现三种NOS基因，即eNOS、nNOS和iNOS。其中eNOS和nNOS都需Ca2+激活，具Ca2+/CaM依赖性，又合称为cNOS。cNOS主要出现在血管内皮细胞、神经细胞、血小板和骨骼肌细胞中。cNOS在生理的状态下即有表达，但其催化生成的NO很少，释放迅速，持续时间短。iNOS为Ca2+/CaM非依赖性酶，主要靠酶基因启动和表达的诱导。iNOS存在于巨噬细胞、血管平滑肌细胞、中性粒细胞和心肌细胞中，可被白细胞介素（interleukin 1,IL-1）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor,TNF）及内毒素（Lipopolysaccharides,LPS）等细胞因子或各种应激诱导。其诱导合成的NO量大，持续时间长，主要在病理情况下起作用[11]。

2.2 NOS与运动

运动训练对NOS的3个亚型表达的影响已有不少文献报道。NO 在维持血管张力和调节血压的过程中起重要作用。而NOS是NO合成唯一的限速酶。故NOS活性可间接反映NO的合成情况。Wang J[12]等人采用狗进行10天的持续训练后发现其主动脉血管内皮细胞(Vascular Endothelial Cells，VEC)中的eNOS表达增加。黄叔怀[13]等研究表明适量的运动训练可引起胸主动脉eNOS活性增强。这可能是适量运动改善心血管功能的机制之一。任可欣等[14]报道，长期规律的太极拳锻炼明显增强老年人血清cNOS的活性，iNOS活性无显著变化，说明太极拳运动只在生理范围内增加NO的量，不会对身体产生毒性作用。

NO适量合成对机体产生有益的影响，但大量的NO合成不仅会引起强烈的血管舒张导致血压降低，抑制心脏功能的同时，还会产生细胞毒性作用损伤机体组织。研究表明，NO分泌与管壁切应力有关，一次性力竭运动使血液流速和管壁切应力增大，激活了VEC表面的机械性感受器，使NOS活性增强，产生更多的NO。iNOS一旦被诱导合成即可持续产生大量的NO，直至底物耗竭。在L-Arg不足时，NOS生成超氧离子，可能损害VEC，引起高血压和动脉粥样硬化的发生与发展[15]。田振军[15]研究发现，有氧训练可使大鼠主动脉NOS 适度表达且抑制细胞凋亡，疲劳训练会导致大鼠主动脉iNOS过量表达，细胞发生凋亡现象。因此认为，运动训练引起NOS亚型表达变化与运动诱导的主动脉细胞凋亡关系密切。