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研究背景和目的心血管疾病是全球最严重的慢性非传染性疾病,发病率和死亡率位居各类疾病前列。血管弹性降低是心血管疾病早期的共同特征,也是远期心血管事件的独立预测因子。探讨心血管疾病前置事件血管弹性降低的具体影响因素,特别是探讨运动、饮食等易于管理、便于干预的健康影响因素对血管弹性的影响,对心血管疾病的防控和公共卫生政策的制定至关重要。本研究基于血管超声射频技术探讨运动和饮食对健康人群血管弹性的影响,在此基础上探讨运动改善血管弹性的外泌体机制,为血管健康管理提供依据。研究对象与方法(一)运动和饮食对健康人群血管弹性的影响本项目经医院伦理委员会批准,在研究对象知情同意下开展。以2020年9月至2021年10月在唐都医院体检的汉族健康人为研究对象,按照严格的纳入和排除标准,排除了颈动脉内中膜厚度≥1.0 mm、BMI≥28 kg/m~2、酒精或毒品成瘾者、未戒烟的吸烟者,以及专业运动员、孕妇及哺乳期妇女、严重疾病史和用药史患者等人群。共纳入研究对象509人,经整理后,运动有效数据研究对象共纳入410人,饮食有效数据研究对象共纳入463人。采用自行设计调查问卷收集数据。该问卷包括研究对象的一般资料、运动情况和饮食情况等相关信息。运动情况调查以美国国家健康访谈调查和2018年美国运动指南为标准,收集研究对象的运动频率和强度以计算运动量。饮食情况调查以日本2017年EBS简表为标准,收集研究对象的饮食规律和饮食内容。使用Esaote Mylab 9型彩色多普勒超声诊断仪评价血管弹性,颈动脉内中膜厚度采用超声射频信号血管内中膜定量技术测量,颈动脉弹性指标采用血管硬度定量技术测量。对研究对象一般资料进行描述性统计分析,计数资料比较采用χ~2检验,组间比较采用单因素方差分析,对存在显著性差异的指标进一步进行两两比较post hoc分析(经Bonferroni法校正后的独立样本t检验)。通过构建多元线性回归方程探索运动和饮食对健康人群血管弹性的影响。所有统计分析以P<0.05为差异有统计学意义。(二)运动改善血管功能的外泌体机制研究通过游泳构建运动小鼠模型。提取对照组和运动模型组小鼠的血浆外泌体,荧光标记后经尾静脉注射至待测小鼠体内,观察外泌体在待测小鼠各脏器及血管的分布情况。将对照/运动小鼠血浆来源外泌体经尾静脉注射至高脂饲料喂养小鼠体内,通过小动物血管超声评价运动小鼠血浆来源外泌体改善血管弹性的作用。通过二代高通量测序分析对照和运动小鼠血浆外泌体miRNA的表达差异,采用生物信息学技术分析其功能。研究结果(一)运动和饮食对健康人群血管弹性的影响1.运动对健康人群血管弹性的影响:高运动量组的舒张压和空腹血糖显著降低。不同运动量组间颈动脉内中膜厚度差异无统计学意义。与极低运动量组相比,中、高运动量组颈动脉扩张性系数均显著升高。中运动量组和高运动量组颈动脉顺应性系数显著高于极低运动量组。高运动量组颈动脉α僵硬度、β僵硬度、脉搏波传导速度(Pulse wave velocity,PWV)和局部舒张压显著低于极低运动量组和低运动量组。2.饮食对健康人群血管弹性的影响:饮食规律明显异常组的舒张压和空腹血糖显著升高。不同饮食规律组间颈动脉内中膜厚度、顺应性系数和局部收缩压差异无统计学意义。与饮食规律正常组和轻度异常组相比,饮食规律明显异常组颈动脉扩张性系数显著下降;颈动脉α僵硬度、β僵硬度、PWV和局部舒张压均显著升高。与饮食结构好和一般的组相比,饮食结构差的组舒张压和空腹血糖显著升高;颈动脉局部舒张压显著上升;但颈动脉内中膜厚度、扩张性系数和顺应性系数、α僵硬度、β僵硬度和PWV均无显著差异。3.血管弹性影响因素的多元线性回归分析:年龄、收缩压、舒张压、空腹血糖、每周总运动量、饮食规律对血管PWV有显著影响,是血管弹性的重要影响因素。(二)运动改善血管功能的外泌体机制研究外泌体示踪实验证实将运动小鼠血浆来源外泌体通过尾静脉注射入待测小鼠后,可经循环进入血管内膜和平滑肌细胞。功能学研究表明,与对照组相比,运动小鼠的血浆外泌体能够显著改善高脂饮食小鼠血管弹性。外泌体RNA-seq结果显示运动小鼠血浆外泌体miRNA与对照组差异显著,生物信息学分析提示这些差异miRNA可能通过调控细胞命运重编程和代谢参与血管弹性调控。研究结论1.在健康人群中,日常中、高运动量与良好的血管弹性相关;异常饮食规律可能是影响血管弹性的重要因素。2.小鼠实验结果提示,运动通过外泌体途径改善血管功能,外泌体是运动保护血管弹性的潜在机制。