运动预适应干预压力超负荷心肌重构模型小鼠的心肌功能及细胞凋亡

doi:10.12307/2022.117

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (5): 717-723.doi: 10.12307/2022.117

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运动预适应干预压力超负荷心肌重构模型小鼠的心肌功能及细胞凋亡

邓爽1，2，蒲锐2，陈子扬2，张建超2，袁凌燕2

1上海师范大学天华学院健康学院，上海市 201815；2上海师范大学体育学院，上海市 200234

收稿日期:2021-03-15 修回日期:2021-03-20 接受日期:2021-04-15 出版日期:2022-02-18 发布日期:2021-11-02
通讯作者: 袁凌燕，博士，教授，博士生导师，上海师范大学体育学院，上海市 200234
作者简介:邓爽，女，1994年生，辽宁省朝阳市人，汉族，2020年上海师范大学毕业，硕士，康复治疗师，主要从事运动健康促进、运动与心血管疾病的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(31371196)，项目负责人：袁凌燕

Effects of exercise preconditioning on myocardial protection and apoptosis in a mouse model of myocardial remodeling due to early stress overload

Deng Shuang1, 2, Pu Rui2, Chen Ziyang2, Zhang Jianchao2, Yuan Lingyan2

1School of Health, Tianhua College, Shanghai Normal University, Shanghai 201815, China; 2School of Physical Education, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China

Received:2021-03-15 Revised:2021-03-20 Accepted:2021-04-15 Online:2022-02-18 Published:2021-11-02
Contact: Yuan Lingyan, MD, Professor, Doctoral supervisor, School of Physical Education, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China
About author:Deng Shuang, Master, Rehabilitative therapist, School of Health, Tianhua College, Shanghai Normal University, Shanghai 201815, China; School of Physical Education, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 31371196 (to YLY)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
心肌肥厚：是指心肌组织在超负荷状态下的一种代偿性反应，以心肌总量增加、心肌细胞蛋白质合成增加、心肌收缩能力加强为主要特征。
运动预适应对压力超负荷小鼠心肌的保护作用：研究已证明运动预适应对心脏具有正向的保护效应，运动预适应通过调节相关蛋白或基因的表达，减轻压力超负荷小鼠的病理性心肌肥厚、心肌纤维化、心肌重构等，提高小鼠心脏功能，延缓压力超负荷小鼠心衰进程，从而发挥心脏保护效应，但其机制尚未阐明。

背景：研究已表明长期规律有氧运动不仅能降低血压，还具有改善高血压病理性心肌肥厚、心肌纤维化致心室重构的作用。
目的：探讨游泳运动预处理对压力超负荷代偿期小鼠心肌凋亡与心肌重构的影响。
方法：选取六七周龄雄性C57B/L6小鼠随机分为对照组、运动组、手术组、手术运动组。运动组和手术运动组小鼠进行4周的游泳运动(90 min/次，2次/d，7 d/周)；在完成游泳运动后，手术组和手术运动组2组小鼠进行主动脉缩窄手术建立压力超负荷心肌重构模型，采用27G针头结扎，使主动脉缩窄70%以上；对照组小鼠进行假手术只穿线不结扎。2周后进行心脏超声检测并取材，观察心肌细胞的凋亡情况。采用Western Blot方法检测小鼠心肌组织中热休克蛋白70、P53蛋白的表达水平；RT-PCR方法检测小鼠P53、Bcl-2、Bax基因的表达水平。
结果与结论：①主动脉缩窄手术后2周小鼠心脏处于代偿期，与对照组相比，手术组的心重指数，左室短轴缩窄率均明显升高(P < 0.01)，心室壁厚度与心肌纤维化显著增加(P < 0.01)，心功能无显著下降；手术运动组心室壁厚度明显小于手术组(P < 0.05)，心肌纤维化水平与凋亡细胞计数显著降低(P < 0.01)；②与对照组相比，手术组P53蛋白表达量显著增加(P < 0.01)，热休克蛋白70 蛋白表达量显著下降(P < 0.01)；与手术组相比，手术运动组P53蛋白表达量下降(P < 0.05)，热休克蛋白70蛋白表达量升高(P<0.05)；③与对照组相比，手术组Bax mRNA和P53 mRNA表达增多(P < 0.01)，而Bcl-2 mRNA 表达量和Bcl-2/Bax 值下降(P < 0.01)；与手术组相比，手术运动组Bax mRNA表达水平下降(P < 0.05)，P53 mRNA表达水平下降(P < 0.01)，Bcl-2 mRNA表达水平和Bcl-2/Bax比值明显升高(P < 0.01)；④结果提示，小鼠心脏在2周的主动脉缩窄手术后处于病理性心肌肥厚的代偿期，4周的运动预适应可增强压力超负荷早期小鼠的心功能，维持并延缓早期心肌代偿重构发生的病理发展。运动预适应诱导的心肌保护作用可能与上调心肌保护蛋白热休克蛋白70、促进心肌抗凋亡因子Bcl-2、抑制促凋亡因子P53和Bax表达有关，从而抑制心肌细胞凋亡。

https://orcid.org/0000-0002-2711-0416 (邓爽)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 运动预适应, 高血压, 心肌重构, 热休克蛋白, 细胞凋亡

Abstract: BACKGROUND: Studies have shown that long-term regular aerobic exercises can lower blood pressure and improve ventricular remodeling caused by hypertensive myocardial hypertrophy and myocardial fibrosis.
OBJECTIVE: To investigate the effects of swimming exercise preconditioning on myocardial apoptosis and remodeling in mice during pressure overload compensatory period.
METHODS: Male C57B/L6 mice aged 6-7 weeks were randomly divided into control group, exercise group, operation group and operation+exercise group. Mice in the exercise and operation+exercise groups were subjected to 4-week swimming exercises (90 minutes per session, twice per day, and 7 days per week). Transverse aorta constriction was then used to construct a model of myocardial remodeling in the operation and operation+exercise groups. The aorta was ligated with a 27G needle to make the aorta constricted by more than 70%. Two weeks later, cardiac ultrasonography was performed and myocardial samples were collected to observe the apoptosis of myocardial cells. The expression levels of heat shock protein 70 and P53 proteins in mouse myocardial tissue were detected by western blot. The expression levels of P53, Bcl-2 and Bax in mice were detected by RT-PCR.
RESULTS AND CONCLUSION: The heart was in the compensatory stage at 2 weeks after TAC surgery. Compared with the control group, the heart weight index and left ventricular shorting rate were significantly increased in the operation group (P < 0.01), the ventricular wall thickness and myocardial fibrosis were significantly increased (P < 0.01), but the heart function was not significantly decreased. Compared with the operation group, the ventricular wall thickness was significantly lower in the operation+exercise group (P < 0.05), and the level of myocardial fibrosis and apoptosis cell count were significantly decreased (P < 0.01). Western blot results showed that compared with the control group, the protein expression of P53 in the operation group was significantly increased (P < 0.01), and the protein expression of heat shock protein 70 was significantly decreased (P < 0.01). Compared with the operation group, the protein expression of P53 in the operation+exercise group was decreased (P < 0.05), and the protein expression of heat shock protein 70 was increased (P < 0.05). RT-PCR results showed that compared with the control group, the expression of Bax mRNA and P53 mRNA in the operation group was increased (P < 0.01), while the expression of Bcl-2 mRNA and Bcl-2/Bax value decreased (P < 0.01). Compared with the operation group, the expression level of Bax mRNA was decreased (P < 0.05), the expression level of P53 mRNA was decreased (P < 0.01), the expression level of Bcl-2 mRNA was increased (P < 0.01), and the ratio of Bcl-2/Bax was significantly increased (P < 0.01). To conclude, the mouse heart is in the compensatory phase of pathological myocardial hypertrophy after 2 weeks of aortic constriction surgery. A 4-week exercise preconditioning can enhance the mouse heart function in the early stage of pressure overload, and maintain and delay the pathological development of compensatory myocardial remodeling in the early stage. The myocardial protection induced by exercise preconditioning may be related to the up-regulation of heat shock protein 70 and Bcl-2 expression and the inhibition of P53 and Bax expression, thereby inhibiting myocardial cell apoptosis.

Key words: exercise preconditioning, hypertension, myocardial remodeling, heat shock protein, apoptosis

中图分类号:

邓爽, 蒲锐, 陈子扬, 张建超, 袁凌燕. 运动预适应干预压力超负荷心肌重构模型小鼠的心肌功能及细胞凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(5): 717-723.

Deng Shuang, Pu Rui, Chen Ziyang, Zhang Jianchao, Yuan Lingyan . Effects of exercise preconditioning on myocardial protection and apoptosis in a mouse model of myocardial remodeling due to early stress overload[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(5): 717-723.

图/表（结果） 9

2.1 实验动物数量分析实验选用小鼠67只，分为4组，实验过程无脱失，全部进入结果分析。
2.2 运动预适应对小鼠心质量体质量比的影响实验初始各组小鼠体质量无明显差异，在4周游泳预干预后，与对照组相比，手术组心质量体质量比显著升高(P < 0.01)，运动组升高(P < 0.05)；与手术组相比，手术运动组心质量体质量比显著降低(P < 0.01)，见图1。

2.3 心脏超声检测结果术后2周，所有小鼠经心脏超声多普勒检查，观察小鼠心功能，检测心率(HR)、左心室收缩期前壁厚度、舒张期左心室前壁和左心室短轴缩短率变化，见图2。

2.3.1 左室舒张期前壁厚度、左室收缩期前壁厚度与对照组相比，运动组和手术组的左心室舒张期前壁厚度、左心室收缩期前壁厚度均显著增加(P < 0.01)。与手术组相比，手术运动组左心室舒张期前壁厚度、左心室收缩期前壁厚度均降低(P < 0.05)，见图3。

2.3.2 左室短轴缩窄率与对照组相比，运动组和手术组的左室短轴缩窄率均显著增高(P < 0.01)，与手术组相比，手术运动组左心室短轴缩短率显著降低(P < 0.01)，见图4。

2.4 组织病理学检测结果
2.4.1 苏木精-伊红染色结果可观察到苏木精-伊红染色使心肌细胞核内染色质与胞质内核酸呈紫蓝色。与对照组相比，运动组和手术组的心肌横截面积显著升高(P < 0.01)；与手术组相比，手术运动组有降低趋势(P < 0.05)，见图5。

2.4.2 Masson染色结果图中红色部分为肌纤维，蓝色部分为胶原纤维。与对照组相比，手术组的胶原纤维显著增多(P < 0.01)，而手术运动组的胶原纤维明显少于手术组(P < 0.01)，见图6。

2.4.3 TUNEL染色结果凋亡心肌细胞核呈棕褐色，同时表现出固缩碎裂等特征；正常细胞核为蓝色并形态正常。与对照组相比，手术组的凋亡细胞计数显著增多(P < 0.01)，而手术运动组的凋亡细胞计数明显少于手术组(P < 0.01)，见图7。

2.5 各组小鼠心肌Western Blot检测结果与对照组相比，运动组热休克蛋白70蛋白表达显著升高(P < 0.01)，手术组也显著升高(P < 0.05)；此外，与手术组相比，手术运动组心肌细胞中的HSP70蛋白表达量显著升高(P < 0.05)，见图8A；与对照组相比，运动组的P53蛋白表达有上升趋势但差异性无显著意义(P > 0.05)，而手术组显著高于对照组(P < 0.01)，与手术组相比，手术运动组P53蛋白表达量显著低于手术组(P < 0.01)，见图8B。

2.6 心肌凋亡相关基因表达结果研究进一步检测了运动预适应对压力超负荷小鼠心肌凋亡相关基因Bcl-2、Bax、P53的表达情况。与对照组相比，手术组Bax表达显著增加(P < 0.01)；与手术组相比，手术运动组在同等压力超负荷下的Bax表达下降(P < 0.05)。与对照组相比，手术组P53表达显著增加(P < 0.01)，与手术组相比，手术运动组小鼠P53表达显著下降(P < 0.01)。与对照组相比，手术组的Bcl-2表达和Bcl-2/Bax比值显著下降(P < 0.01)，与手术组相比，手术运动组Bcl-2表达和Bcl-2/Bax比值显著增加(P < 0.01)，见图9。

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引言

心血管疾病是世界范围内成人死亡和致残的主要原因，其中高血压是心血管疾病中最为常见的慢性疾病之一，严重危害人类健康[1]。在高血压早期引起的代偿性心肌肥厚造成的大量心肌细胞凋亡是代偿性肥厚转向失代偿的关键病理因素[2-3]。因此，尽早地干预心肌细胞凋亡引起的心室重构，是延缓心衰的关键因素[4]。
目前，运动已被广泛推荐为控制高血压的关键预防性措施[5]。大量实证研究已表明长期规律有氧运动不仅能降低血压，还具有改善高血压病理性心肌肥厚、心肌纤维化致心室重构的作用[6-7]。研究多为发病后的运动干预，且运动干预的心血管保护效应多见于对后续的心肌缺血再灌注损伤研究[8-9]。MCGINNIS等[10]研究证实3 d的运动预适应具有保护小鼠免受缺血再灌注损伤引起的心律失常和坏死的作用。此外，4周的跑台运动预适应也对大鼠心肌损伤具有显著保护作用[11]。但运动预适应对高血压心肌重构和心功能影响的具体分子机制还需进一步深入研究。
热休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)是热休克蛋白家族中的重要组成部分，在抑制心肌细胞凋亡、抑制心肌纤维化和减轻炎症反应中发挥重要作用，广泛参与心血管疾病的发生发展[12-13]。研究已证实运动可诱导热休克蛋白70的生成，然而关于运动中热休克蛋白70对压力超负荷心肌重构模型的心肌细胞凋亡干预效果研究多为失代偿期，对于早期代偿阶段的心肌抗凋亡保护机制的研究较少[14]。因此，研究压力超负荷心肌重构早期的发生发展机制和运动干预效应，对延缓高血压性心力衰竭的发生发展具有重要意义。此次实验通过主动脉缩窄手术建立高血压心肌重构模型，探讨运动预适应对高血压心肌肥厚代偿期的心肌凋亡与重构的影响，研究热休克蛋白70在运动预适应中的心肌保护作用，以及调控心肌凋亡相关基因的变化，从而为高血压的防治提供科学的理论依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计完全随机分组动物实验，方差齐性检验通过后采用独立样本t检验。
1.2 时间及地点实验于2019年7-11月，分别在上海师范大学和中山医院上海市心血管疾病研究中心实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验主要试剂与仪器热休克蛋白70(Abcam，英国)、P53(Cell Signaling Technology，美国)、GAPDH(Affinit，美国)、反转录试剂盒、SYBR Green(Toyobo，日本)、一抗稀释液、二抗稀释液、PMSF蛋白酶抑制剂、PIPA裂解液(碧云天，中国)；7025 型小动物呼吸机(Harvard，美国)、Vevo 770 型小动物超声仪(Visual Sonics，加拿大)、光学显微镜(Leica，德国)、Real-time PCR 扩增仪(BIO-RAD，美国)、5415R 型低温离心机(Eppendorf，德国)。
1.3.2 实验动物选取六七周龄 C57BL/6J 野生型雄性小鼠 67只，体质量(15.98±0.74) g，由中国科学院上海实验动物中心提供，使用许可证号为 SCXK(沪)20170005。动物饲养环境：温度 22-25 ℃，相对湿度 50%-60%，12 h 光照周期，自由饮食和饮水。采用简单随机化分组方法分为：对照组12 只、运动组15 只，手术组20 只，手术+运动组20 只。
1.4 实验方法
1.4.1 运动预适应方案及造模方法参照TANIIKE等[15]小鼠游泳运动方案，在正式干预前，运动组和手术运动组小鼠在泳池上熟悉运动8 d，第1天游泳练习包括2次10 min训练，间隔至少4 h，之后每次运动时长增加10 min，直至达每次90 min。正式运动干预为运动组和手术运动组小鼠进行为期4周的游泳运动(90 min/次，2次/d，7 d/周)。
4周运动结束后手术组及手术运动组进行主动脉缩窄手术。操作要点如下：手术器械高压灭菌，手术台面依次用乙醇消毒，小鼠麻醉后卧于鼠板固定，气管插管后连接呼吸机，沿胸骨左侧的第2肋骨剪断肋骨，在主动脉凸侧分支的第一和第二分支之间将丝线穿过主动脉弓，用27G针头造成升主动脉环行缩窄，之后逐层缝合。对照组小鼠进行假手术只穿线不结扎。
1.4.2 心脏超声测定术后2周采用Vevo770超声诊断仪 (30 MHz)检测小鼠心脏形态及功能。于胸前区采集胸骨旁长轴切面和短轴切面，测量左心室收缩期前壁厚度、左心室舒张期前壁厚度，并计算左室短轴缩窄率。
1.4.3 取材取材前称小鼠质量，通过注射1%浓度的戊巴比妥钠 (40 mg/kg)诱导麻醉后开胸取心脏，去除大血管及心外膜脂肪组织，用预冷生理盐水清洗干净后滤纸吸干，称全心质量，部分组织采用40 g/L的甲醛固定，用于组织学检测，部分组织液氮速冻后放入-80 ℃冻存待用。
1.4.4 苏木精-伊红染色观察心肌病理变化体积分数4%的甲醛固定左心室组织，梯度乙醇脱水，透明，石蜡包埋，中性树胶封固。于Leica光学显微镜下拍照(×400)，随机分析5个视野，Leica QwinPlus软件测量心肌细胞面积和细胞核数量，计算心肌细胞横截面积后统计。
1.4.5 Masson染色观察心肌纤维化程度使用石蜡切片，脱水，Mayer苏木素染色，Sirius Red染色，脱水，透明，中性树胶封固。于Leica光学显微镜拍照(×400)，选取血管周围视野。通过Leica QwinPlus软件测量心肌细胞面积和纤维化面积的百分比。
1.4.6 TUNEL染色观察细胞凋亡情况 TUNEL染色过程参考罗氏公司凋亡检测试剂盒说明书。随机取5个视野(×200)，在光学显微镜下观察并计算心肌细胞凋亡率。
1.4.7 Western blot分析心肌组织中热休克蛋白70、P53蛋白的表达按100 mg样品加1 mL组织裂解液比例加入裂解液提取小鼠心肌组织蛋白。裂解30 min后，4 ℃，14 000 r/min离心15 min收集上清。取上清液经10%SDS-PAGE凝胶电泳后转膜(PVDF膜，恒流300 mA过夜)，洗膜，以5%BSA溶液室温封闭1 h，加入热休克蛋白70(1∶2 000)、P53(1∶1 000)一抗4 ℃孵育过夜，再次洗膜后加入HRP标记的二抗，室温孵育膜1.5 h，洗膜后将显色液滴加在PVDF膜上，曝光成像。以ImageJ图像分析软件进行定量分析，以各组蛋白表达量与内参GAPDH比值作为结果。

1.4.8 Real-Time PCR分析心肌组织中相关凋亡基因的表达具体的操作流程严格按照试剂盒说明进行RNA反转录成cDNA。根据TOYOBO试剂盒操作，反应体系为20 μL，将PCR反应液放入仪器中进行扩增，扩增程序为：95 ℃30 s，PCR反应，39Cycles，95 ℃5 s，60 ℃30 s。数据采用2-∆∆Ct方法计算Bax、P53、Bcl-2、GAPDH mRNA的相对表达量，以 GAPDH 作为内参基因，目标基因引物序列见表1。

1.5 主要观察指标 ①各组小鼠左室舒张期前壁厚度、左室收缩期前壁厚度、左室短轴缩窄率；②心肌横截面积；③心肌纤维化程度；④心肌细胞凋亡计数；⑤心肌组织中热休克蛋白70、P53蛋白的表达水平；⑥心肌组织中相关凋亡基因的表达水平。
1.6 统计学分析用SPSS 25.0进行统计学分析。实验数据采用x±s方式表示，方差齐性检验通过后采用独立样本t检验进行分析，P < 0.05表示差异有显著性意义，P < 0.01表示差异有非常显著性意义。

讨论

3.1 运动预适应改善压力超负荷早期小鼠心功能运动与高血压均能引起心脏产生适应性反应即心肌肥厚，按照其诱发因素和病理生理特点广义的分为生理性和病理性心肌肥厚[16-18]。高血压病理性心肌肥厚同时出现心肌重构，并伴有心肌细胞凋亡、心肌纤维化和心功能不全，最终可引起心衰[19-21]。运动预适应已被证实有益于机体健康，可发挥心肌舒张收缩功能恢复、防止心肌顿抑和减缓缺血性心肌细胞结构损伤的效应[22]。此次实验参照TANIIKE等运动预适应方案，结果显示，与对照组相比，运动组心质量体质量比与超声检测到的收缩功能、左室舒张期前壁厚度、左心室收缩期前壁厚度均显著升高；苏木精-伊红染色观察到心脏横切面积增大，Masson染色未见明显纤维化和心肌细胞凋亡发生，证明4周运动预适应为有效干预，使小鼠产生生理性心肌肥厚。有研究报道运动预适应可改善压力超负荷诱导大鼠病理性心肌肥厚，且早期心肌保护作用明显，并进一步延缓心衰进程[23]。此外，WEEKS等[23]在运动预适应研究发现，手术运动组小鼠运动保护免于心脏功能障碍，较手术组小鼠，手术运动组小鼠也显示出更少的左心室肥厚和纤维化，与此次研究结果一致。提示运动预适应增强心肌功能，从而对压力超负荷代偿期小鼠病理性心肌肥厚和纤维化引起的心肌重构具有较好的心肌保护作用。
主动脉弓缩窄术是建立左心室后负荷增加较好的动物模型制备方法，可以还原单纯性高血压等临床疾病的病理发展过程[24]。采用升主动脉缩窄手术建立压力超负荷模型，缩窄术后2周左右，小鼠血压达到较高水平，心肌明显肥厚，第2周达高峰后逐渐变薄，4周时出现失代偿性心力衰竭[25]。也有研究报道该建模方法在2周和6周2个不同时相点，分别可成功构建出心功能代偿模型及心功能失代偿模型[26]；在代偿期模型判定的时间上基本一致，因此选择将实验周期控制在2周，目的是观察运动预适应对压力超负荷代偿期心肌重构的干预效果。短期压力负荷后心脏功能会经历一段相对正常甚至轻度增加，小鼠出现代偿性心肌肥厚的特征，表现为向心性左室肥厚、心质量/体质量比值增加以及心脏收缩功能的增强；病理学出现明显心肌细胞增大，伴随心肌肥厚，相关的胎儿期基因的重新激活，心肌管周纤维化程度显著增加，抗凋亡蛋白明显降低，促凋亡蛋白明显升高[27]。此次研究结果发现，与对照组相比，手术组左室舒张期前壁厚度、左心室收缩期前壁厚度增加，左室短轴缩窄率上升，心质量体质量比增加，苏木精-伊红染色中心肌细胞横截面积增大，Masson染色中心肌纤维化程度明显，TUNEL凋亡检测凋亡细胞计数明显增多，说明主动脉缩窄手术小鼠处于发生病理性心室重构的代偿期，不仅包括心肌细胞肥大，同时引起心肌间质纤维增生。早期心肌细胞肥大是为补偿心脏负荷过量所导致的心肌功能不足，长期过度肥厚而逐渐发展为失代偿期。同手术组相比，手术运动组小鼠左室舒张期前壁厚度、左心室收缩期前壁厚度增加，左室短轴缩窄率均降低，提示当运动预适应发生生理性心肌肥厚使小鼠心功能增强，压力超负荷手术后短期无需过多代偿便可维持正常功能，因此延缓手术运动组病理性心肌肥厚的发生。
3.2 热休克蛋白70对运动预适应压力超负荷小鼠的心肌保护作用运动诱导机体产生内源性心肌保护效应，显著提高小鼠心肌抗损伤的能力。徐同毅[28]研究发现运动预处理能够上调HSF1和热休克蛋白70，减轻压力超负荷诱导的病理性心肌肥厚，延缓心脏衰竭的进程。虽然在运动过程中心脏同样存在缺血、缺氧现象，但并未造成心脏损伤。这表明运动预适应降低心肌细胞凋亡、减少心肌纤维化和病理性心肌肥厚的发生，而对于压力超负荷小鼠的心肌凋亡方面的研究还有待进一步证实。

在运动诱导机体产生内源性的心肌保护效应中，热休克蛋白70是机体应激状态下产生的一种重要的内源性保护因子。通过4周的运动预适应可增强运动组、手术运动组小鼠心肌热休克蛋白70表达，推测运动诱导热休克蛋白70表达的增加可减轻心肌细胞损伤程度，抑制心肌细胞凋亡，在预防和延缓心血管疾病中起重要作用。SRIVASTAVA等[29]研究发现原发性高血压患者中热休克蛋白70表达明显高于正常血压组，提示高血压形成后其血流动力学改变使心脏承受容量及压力负荷，诱导心肌细胞凋亡的同时，热休克蛋白70表达水平发生变化，表明心肌细胞凋亡可能被热休克蛋白70所调控，认为热休克蛋白70在损伤早期尚能存活的细胞中表达较高，可防止或减少细胞凋亡的发生发展。此外，通过8周的中等强度跑台训练诱导SD大鼠热休克蛋白70表达升高，结果显示热休克蛋白70蛋白含量与Bax mRNA含量呈负相关，与Bcl-2蛋白和Bcl-2 mRNA含量呈正相关[30]。此次实验结果显示，与手术组相比，手术运动组小鼠热休克蛋白70蛋白的表达量显著上升，而手术运动组P53蛋白表达量降低，证实运动预适应可使热休克蛋白70表达增加，因此推测热休克蛋白70在运动预适应对压力超负荷小鼠的心肌凋亡中发挥保护作用。
3.3 运动预适应对压力超负荷小鼠心肌细胞凋亡基因表达的影响热休克蛋白70作用于凋亡信号通路的不同环节发挥抗细胞凋亡的保护作用，心肌热休克蛋白70高表达可促进心肌抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，减少促凋亡蛋白Bax表达，增加Bcl-2/Bax比率，以此抑制心肌细胞凋亡，延缓心室重构和心力衰竭进程[31]。通过RT-PCR分析，与对照组相比，手术组小鼠心肌细胞中Bax、P53 mRNA表达增加，Bcl-2 mRNA的表达降低，Bcl-2/Bax值降低，这说明主动脉缩窄建立的压力超负荷模型使凋亡相关基因表达升高。有研究报道在自发性高血压大鼠中长期心室后负荷增加促进P53、Bax蛋白表达上调，Bcl-2蛋白水平下降及Bcl-2/Bax蛋白比值显著降低[32-33]，与此次研究的结果一致。此外，与手术组相比，手术运动组中Bax、P53 mRNA的表达显著下降，而Bcl-2 mRNA的表达升高，Bcl-2/Bax值增大，这证实运动预适应可增强心功能，发挥保护效应以减轻压力超负荷小鼠早期心肌凋亡等病理反应从而免于心脏功能障碍。另有研究证实有氧运动可以提高高血压大鼠的Bcl-2 mRNA的表达[34]。ABOUTALEB等[35]也报道有氧运动可以降低高血压大鼠Bax mRNA的表达，减少心肌凋亡。此外，长期有规律的运动训练可使大鼠心肌细胞中Bcl-2 mRNA表达增加，提高Bcl-2/Bax比值，降低心肌细胞凋亡指数，促进心肌细胞存活[36-37]。
在高血压心肌重构中，凋亡相关因子(Bcl-2、Bax、P53)均参与心肌细胞凋亡的发生[38-39]。心肌热休克蛋白70高表达可促进心肌抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，减少促凋亡蛋白Bax表达，增加Bcl-2/Bax比率，以此抑制心肌细胞凋亡。提示运动预适应诱导的心肌保护作用可能同运动上调心肌保护蛋白热休克蛋白70表达、促进心肌抗凋亡因子Bcl-2的表达、减少促凋亡因子P53和Bax表达、增加Bcl-2/Bax比值有关，以此抑制心肌细胞凋亡，减轻病理性心肌重构。目前运动预适应对压力超负荷小鼠的心肌凋亡的影响以及采用何种运动方式、运动强度和运动时间才能诱发最佳的预适应效果将是未来潜在的研究方向。
综上所述，此次实验结果表明小鼠经主动脉缩窄手术后2周处于心肌肥厚的代偿期，4周的运动预适应可改善压力超负荷早期小鼠的心功能，减少心肌纤维化，维持心肌重构的早期代偿，延缓心衰发展。此外，运动预适应诱导的心肌保护作用可能与上调心肌保护蛋白热休克蛋白70、促进心肌抗凋亡因子Bcl-2、降低促凋亡因子P53和Bax表达有关，从而抑制心肌细胞凋亡。对运动预适应的心脏保护机制的进一步研究验证，为高血压患者延缓高血压性心力衰竭的发生发展及早期的临床防治提供科学的理论依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

运动预适应干预压力超负荷心肌重构模型小鼠的心肌功能及细胞凋亡

Effects of exercise preconditioning on myocardial protection and apoptosis in a mouse model of myocardial remodeling due to early stress overload

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