2.1   实验动物数量分析   纳入 21只小鼠，随机分为对照组、运动组、异丙肾上腺素组，每组7只。因为小鼠有个体差异，评估小鼠心脏质量指数和心胫比时，每组选择5只；另外每组小鼠中选取3只进行串联质量标签定量蛋白质组学检测之前，采用苏木精-伊红染色、麦胚芽凝集素染色和天狼星红染色确定造模成功。
2.2   运动性和病理性心脏肥大造模结果   
2.2.1   小鼠心脏质量指数、心胫比和苏木精-伊红染色的比较  结果显示：运动组与对照组相比，心脏质量指数和心胫比均显著升高(P < 0.001，P < 0.05)。异丙肾上腺素组与对照组相比，心脏质量指数和心胫比也显著升高(P < 0.001)。异丙肾上腺素组与运动组相比，心脏质量指数和心胫比显著升高(P < 0.001)。苏木精-伊红染色结果显示，运动组与对照组的心肌细胞排列整齐有序，未发现明显的心肌细胞损伤。与对照组相比，异丙肾上腺素组小鼠心肌细胞排列紊乱，观察到大量炎症细胞浸润，心肌细胞损伤明显，见图1。上述结果提示，运动和异丙肾上腺素均可以诱导小鼠心脏肥大，异丙肾上腺素诱导的病理性心脏肥大显著大于运动诱导的生理性心脏肥大。运动组和异丙肾上腺素组小鼠在心脏组织学上存在显著差异，异丙肾上腺素组的心脏表现出明显的病理性损伤。
2.2.2   小鼠心脏麦胚芽凝集素染色和天狼星红染色的比较   麦胚芽凝集素染色结果显示，与对照组相比，运动组和异丙肾上腺




素组小鼠心肌细胞横截面积均显著增加(P < 0.05，P < 0.01)。天狼星红染色结果显示，运动组小鼠心肌纤维化面积与对照组相比无明显变化，异丙肾上腺素组小鼠心肌纤维化面积显著高于对照组和运动组(P < 0.01)，见图2。结果进一步证明，运动和异丙肾上腺素均能够诱导小鼠心脏发生肥大表型，异丙肾上腺素可诱导心脏纤维化，引起心脏病理性重塑。



2.3   串联质量标签蛋白质组学分析结果   
2.3.1   主成分分析   样品经液相色谱-串联质谱检测、搜库后，进行蛋白定性、定量分析，得到肽段总数为35 279个，鉴定到的蛋白总数为4 796个。利用数据库检索得到原始数据后，按照Score Sequest HT > 0和unique peptide≥1的标准筛选可信蛋白，去除空白值。利用可信蛋白的表达量进行主成分分析，从不同维度展现样品间的关系，每个点代表一个分组实验中的一次重复，不同颜色区分不同分组。从图中可以直观看出同一组样品之间差异很小，不同组样品之间差异显著，见图3。
2.3.2   差异表达蛋白的筛选和火山图   在可信蛋白基础上，以FC≥1.2或FC≤1/1.2且P < 0.05为标准筛选显著差异表达蛋白。运动组和对照组相比，有46个差异表达蛋白，其中，上调蛋白32个，下调蛋白14个；异丙肾上腺素组和对照组相比，有302个差异表达蛋白，其中，上调蛋白128个，下调蛋白174个；运动组和异丙肾上腺素组相比，有340个差异表达蛋白，其中，上调蛋白197个，下调蛋白143个。火山图展示了各组间的蛋白质显著性差异，横坐标为log2 (FC)，纵坐标为-log10 (P value)，
红色和蓝色圆点分别表示上调蛋白和下调蛋白，颜色越深表示差异越显著，灰色圆点为无差异蛋白，见图4。
2.3.3   差异表达蛋白的聚类分析   采用层次聚类对各组之间的差异表达蛋白质进行分组归类，以热图形式展示，横坐标为样品信息，纵坐标为显著性差异表达蛋白，红色代表显著性上调的蛋白质，蓝色代表显著性下调的蛋白质。从图中可以看出，显著差异蛋白质可以有效地将各个样品分开，同一组样品通过聚类出现在同一簇中，见图5。
2.3.4   差异表达蛋白的韦恩分析   韦恩图被用于分析各组中差异蛋白的特性和共性，发现运动组vs.对照组和异丙肾上腺素组vs.对照组两组差异表达蛋白中，交集的蛋白数有9个：过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1(peroxisomal acyl-coenzyme A oxidase 1，Acox1)、半乳糖凝集素3(galectin-3，Gal-3)、丝氨酸蛋白酶抑制剂A3N(serine protease inhibitor A3N，Serpina3n)、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链3(inter-alpha-trypsin inhibitor heavy chain 3，Itih3)、Itih4、血红素结合蛋白(haptoglobin，Hp)、血清淀粉样蛋白A1(serum amyloid A-1 protein，Saa1)、骨髓基质抗原








2(bone marrow stromal antigen 2，Bst2)、微管亲和力调节激酶1
(microtubule affinity-regulating kinase 1，Mark1)，其中，半乳糖凝集素3、丝氨酸蛋白酶抑制剂A3N、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链3、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链4、血红素结合蛋白、血清淀粉样蛋白A1在两组差异表达蛋白中均显著上调，骨髓基质抗原2和微管亲和力调节激酶1在两组差异表达蛋白中均显著下调，而过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1在运动组vs.对照组差异表达蛋白中显著上调，在异丙肾上腺素组vs.对照组差异表达蛋白中显著下调。运动组vs.对照组、异丙肾上腺素组vs.对照组以及运动组vs.异丙肾上腺素组3组差异表达蛋白中，交集的蛋白数有2个即过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1和半乳糖凝集素3，半乳糖凝集素3在运动组vs.对照组中上调1.31倍，在异丙肾上腺素组vs.对照组中上调3.11倍，在运动组vs.异丙肾上腺素组中下调0.42倍，见图6。



2.3.5   差异表达蛋白的基因本体富集分析   对差异表达蛋白进行基因本体富集分析，运动组vs.对照组差异蛋白富集结果显示，生物过程主要富集在急性期反应(acute-phase response)、蛋白质聚合(protein polymerization)和肽激素分泌的正向调节(positive regulation of peptide hormone secretion)等方面；细胞组分主要富集在细胞外间隙(extracellular space)、血液微粒(blood microparticle)和纤维蛋白原复合物(fibrinogen complex)等方面；分子功能主要富集在激素受体结合(hormone receptor binding)、金属内肽酶抑制剂活性(metalloendopeptidase inhibitor activity)和信号受体结合(signaling receptor binding)等方面。异丙肾上腺素组vs.对照组差异蛋白富集结果显示，在生物过程中，甘油三酯螯合的正向调节(positive regulation of sequestering of triglyceride)、急性期反应和果糖6-磷酸代谢过程(fructose 6-phosphate metabolic process)等功能类别富集度最高；在细胞组分中，Z盘(Z disc)、过氧化物酶体(peroxisome)和线粒体(mitochondrion)等功能类别富集度最高；在分子功能中，同种蛋白结合(identical protein binding)、黄素腺嘌呤二核苷酸结合(FAD binding)和肌动蛋白丝结合(actin filament binding)等功能类别富集度最高。运动组vs.异丙肾上腺素组差异蛋白富集结果显示，生物过程主要富集在谷胱甘肽代谢过程(glutathione metabolic process)、羟环氧二十碳三烯酸生物合成过程(hepoxilin biosynthetic process)和脂肪酸β-氧化(fatty acid beta-oxidation)等方面；细胞组分主要富集在过氧化物酶体、线粒体和Z盘等方面；分子功能主要富集在蛋白质同源二聚化活性(protein homodimerization activity)、谷胱甘肽转移酶活性(glutathione transferase activity)和同种蛋白结合等方面，见图7。上述结果提示，运动性心脏肥大可能涉及炎症或应激反应、激素调节，病理性心脏肥大可能涉及代谢异常、细胞结构改变，心脏两种肥大模型可能涉及抗氧化和能量代谢的差异。
2.3.6   差异表达蛋白的京都基因与基因组百科全书通路分析   对差异表达蛋白质进行京都基因与基因组百科全书通路富集分析，横坐标Enrichment Score为富集分值，纵坐标为top20的通路信息，气泡大小代表代谢通路上富集的差异蛋白数目，气泡颜色越红表示P值越小，对应代谢通路富集度的显著性水平越高。在运动组vs.对照组比较组中，补体和凝血级联反应(complement and coagulation cascades)通路富集最显著且富集的差异蛋白数目最多(7个)，差异蛋白在中性粒细胞胞外陷阱形成(neutrophil extracellular trap formation)、血小板活化(platelet activation)、催产素信号通路(oxytocin signaling pathway)、环腺苷酸信号通路(cAMP signaling pathway)等通路中也显著富集。在异丙肾上腺素组vs.对照组比较组中，过氧化物酶体(peroxisome)通路富集最显著且富集的差异蛋白数目最多(14个)，差异表达蛋白还涉及甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)、丙酸代谢(propanoate metabolism)、β-丙氨酸代谢(beta-Alanine metabolism)、果糖和甘露糖代谢(fructose and mannose metabolism)、矿物吸收(mineral absorption)、过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路[(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR) signaling pathway]、铁死亡(ferroptosis)等通路。在运动组vs.异丙肾上腺素组比较组中，过氧化物酶体通路富集最显著且富集的差异蛋白数目最多(19个)，差异表达蛋白还涉及谷胱甘肽代谢(glutathione metabolism)、丙酸代谢、药物代谢-细胞色素P450(drug metabolism - cytochrome P450)、铁死亡、细胞色素P450对外源性物质代谢(metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)、果糖和甘露糖代谢等通路，见图8。上述结果表明，运动组vs.对照组比较组中补体和凝血级联通路显著，可能与炎症和止血有关，异丙肾上腺素组vs.对照组比较组中过氧化物酶体通路突出，可能涉及脂代谢异常，运动组vs.异丙肾上腺素组比较组中过氧化物酶体通路依然显著，同时谷胱甘肽代谢和细胞色素P450通路出现，提示心脏两种肥大模型在代谢解毒和抗氧化方面的差异。

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心脏肥大是心脏对各种生理、病理性刺激因素产生适应的结果，运动训练和高血压能够引起慢性血流动力超负荷并刺激心脏发生不同程度的肥大[1-2]。运动性心脏肥大是一种生理性的心脏肥大，是一种可逆的、有益的心脏适应性肥大，它是心脏对运动引起的血流动力超负荷冲击心肌产生良好适应的结果，具体表现为“运动员心脏”，心脏体积增大、心脏收缩泵血功能增强，训练终止一段时间后，肥大的心脏会逆转回到原来的大小[3-4]。病理性心脏肥大是众多心血管疾病例如高血压、主动脉瓣狭窄等发病后的病理性代偿重塑过程，是心力衰竭发生和死亡率增加的重要危险因素，其主要特征是心脏体积增大、心肌室壁增厚和心脏收缩功能下降[5]。这两种类型的心脏肥大虽然都是心脏对应激产生适应性反应的结果，但是它们之间存在明确的结构、功能和代谢等差异，而这些差异潜在的分子机制还未解释清楚。据报道，细胞代谢、增殖、非编码RNAs、免疫应答、翻译调控和表观遗传修饰，对心脏肥大都有正向或负向调节作用[6]。研究显示，心肌细胞蛋白激酶A是生理性和病理性心脏肥大的主要调节因子，抑制蛋白激酶A后，可以延缓出生后心脏生长，减弱运动诱导的生理性心脏肥大，改善主动脉弓缩窄诱导的病理性心脏肥大，减缓异丙肾上腺素和苯肾上腺素(phenylephrine)引起的新生大鼠心肌细胞肥大[7]。研究表明，miR-222在运动小鼠的心脏中表达增加，并且是运动诱导心脏肥大的必需关键分子，它也可以抑制主动脉弓缩窄诱导的病理性心脏肥大和心力衰竭[8]。研究发现，心肌细胞特异性黑皮质素1受体缺乏可减轻小鼠的生理性和病理性心脏肥大，而选择性激活黑皮质素1受体可促进心肌细胞的肥大反应[9]。这些研究提示，存在关键的分子节点调控心脏两种肥大类型的进程和结局。
体育锻炼能带来广泛的健康益处，包括降低心血管疾病风险和全因死亡率[10]。为了解释体育锻炼有益效应的潜在机制，转录组学、表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学技术已经被用于研究运动生理现象。一项多组学研究显示，耐力训练导致心脏、肾脏、肺等组织中的关键激酶磷酸化特征改变，心脏中的激酶例如原癌基因酪氨酸蛋白激酶和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白活性增加，蛋白激酶B活性降低，这些结果与运动影响心脏的结构重塑和功能适应有关[11]。此外，运动可以改变缺血性心力衰竭小鼠心肌中的蛋白质谱，引起线粒体代谢关键成分丙酮酸脱氢酶复合物组分及磷酸化酶亚型、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸消耗酶的显著变化，引起能量代谢重塑，从而发挥心脏保护作用[12]。国内彭勇课题组[13-14]的研究也揭示运动可引起心肌中收缩结构蛋白、心肌细胞能量代谢酶、线粒体能量代谢酶、抗氧化酶等变化，从而诱导运动心脏重塑发生。将运动性心脏肥大的机制造福病理性心脏肥大和心衰患者，对于开发新的治疗策略来预防或逆转病理性心脏肥大具有重要意义。然而，当前运动性心脏肥大、病理性心脏肥大这两者差异的分子机制尚未完全阐明，而这些差异是理解它们截然不同表型(适应vs.失代偿)和结局(可逆vs.向心衰进展)的关键分子基础。
此次研究通过跑台训练构建小鼠运动性心脏肥大模型，通过使用异丙肾上腺素药物构建小鼠病理性心脏肥大模型，通过应用串联质量标签定量蛋白质组学技术揭示两种不同心脏肥大模型的差异蛋白表达水平和功能特征，有助于阐明运动性和病理性心脏肥大这两者发生和转归的差异分子机制，为病理性心脏肥大寻找关键生物标志物和潜在治疗靶点提供重要的实验依据和理论支持。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

1.1   设计   随机对照动物实验。
1.2   时间及地点   动物实验于2023年3-5月在江苏省农业科学院动物房进行，样本检测委托上海鹿明生物科技有限公司完成。
1.3   材料   选用21只6-8周龄SPF级雄性C57BL/6J小鼠，体质量15-18 g，由江苏华创信诺医药科技有限公司提供，实验动物生产许可证号：SCXK(苏)2020-0009。动物饲养在温度20-25 ℃、湿度45%-55%和12 h光照黑暗交替的环境中。实验经南京体育学院实验动物伦理委员会批准，审批号：GZRDW-2021-03。实验过程遵循国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规。实验动物在麻醉下进行手术，并最大限度减少其痛苦和死亡。
主要试剂与仪器：异丙肾上腺素(美国Sigma-Aldrich公司)；苦味酸天狼星红染色液(南京森贝伽公司)；麦胚芽凝集素抗体(美国Invitrogen公司)；串联质量标签试剂盒、乙腈、质谱级水、BCA试剂盒、未染色蛋白分子量Marker(美国Thermo Fisher Scientific公司)；丙酮(上海GENERAL-REAGENT公司)；胰酶(北京华利世公司)；动物跑台(杭州段氏制作公司)；石蜡包埋机、切片机、捞片机、烘片机(德国Leica公司)；显微镜(德国Zeiss公司)；Q Exactive HF、EASY-nLC 1200液相(美国Thermo Fisher Scientific公司)；高pH分离液相色谱仪(美国Agilent公司)；研磨匀浆机(美国OMNI公司)；冻干机(宁波新芝公司)。
1.4   实验方法   
1.4.1   实验动物分组及造模   小鼠按照体质量随机分为对照组、运动组和异丙肾上腺素组，每组7只。所有小鼠适应性喂养1周，运动组小鼠正式训练前进行1周跑台适应性训练，坡度为0°，运动速度和持续时间逐日增加。正式训练时，坡度为0°，速度为20 m/min，1次/d，每次持续90 min，每周5 d，持续训练8周[15-16]。异丙肾上腺素组小鼠颈部皮下注射异丙肾上腺素(溶剂为生理盐水)10 mg/(kg·d)[17]，连续注射7 d；对照组小鼠注射等量生理盐水。 
1.4.2   基本指标检测   运动组小鼠完成8周训练，异丙肾上腺素组小鼠末次注射异丙肾上腺素 24 h后，称量各组小鼠体质量，异氟烷气体麻醉小鼠，剪开小鼠胸腔，生理盐水灌注后摘取心脏，滤纸吸干表面水分后，称量心脏质量，游标卡尺测量小鼠右侧胫骨长度，计算心脏质量指数(心脏质量/体质量)和心胫比(心脏质量/胫骨长度)。

1.4.3   病理切片染色   小鼠心脏组织制作石蜡切片，进行苏木精-伊红染色、麦胚芽凝集素染色和天狼星红染色，参照作者课题组先前报道的方法[17]。

1.4.4   串联质量标签定量蛋白质组学检测   每组小鼠中选取3个样品，共9个心脏组织样品进行串联质量标签蛋白质组学实验。提取各个样品总蛋白(样品充分研磨，加入裂解液、磷酸酶抑制剂、蛋白酶抑制剂)，其中一部分蛋白进行蛋白浓度测定(按照BCA试剂盒说明书)及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测(分离后的凝胶进行考马斯亮蓝染色，染色后的凝胶采用全自动数码凝胶图像分析系统拍照)。蛋白样品质检通过后，另一部分蛋白进行胰蛋白酶酶解及串联质量标签标记，然后取等量的各标记样品混合后进行高pH条件下的反相色谱分离，最后对样品进行液相色谱-串联质谱分析及数据分析，具体步骤和方法参照文献报道[18]。
蛋白功能分析：基因本体是基因本体联合会(gene ontology consortium)建立的数据库(网站：http://www.geneontology.org)，有3个本体(ontology)：生物过程(biological process)，描述分子功能的有序组合；细胞组分(cellular component)，描述亚细胞结构、位置和大分子复合物；分子功能(molecular function)，阐明蛋白在分子层面的功能或催化反应等。筛选3种本体中ListHits≥2、P值最小的各10条，制作基因本体富集分析Top30柱状图。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG)数据库是关于基因组、酶促途径以及生物化学物质的在线数据库(网站：https://www.genome.jp/kegg/)，京都基因与基因组百科全书通路是其核心数据库之一，将生物代谢通路划分为细胞过程、人类疾病和新陈代谢等7类。根据P值最小的20个通路，制作京都基因与基因组百科全书富集分析Top20气泡图。
1.5   主要观察指标   ①小鼠心脏质量指数和心胫比；②小鼠心脏病理切片染色；③小鼠心脏差异表达蛋白质筛选；④差异蛋白基因本体富集分析；⑤差异蛋白京都基因与基因组百科全书通路分析。
1.6   统计学分析   ①心脏肥大模型鉴定：使用GraphPad Prism 8.0软件进行数据处理以及绘制柱状图，数据结果以x±s表示，采用单因素方差分析(One-way ANOVA)及Tukey多重比较检验(Tukey’s multiple comparisons test)法进行组间比较，以P < 0.05为差异有统计学意义。②可信蛋白分析：利用数据库检索[数据采用ProteomeDiscoverer 2.4.1.15(ThermoFisher Scientific)分析，搜库序列文件为uniprot-Mus musculus-10090-2023.2.1.fasta]得到原始数据后，筛选Score Sequest HT > 0、unique peptide≥1，表达值不含空值的蛋白，对筛选到的蛋白进行中位数标准化及log2对数转换后得到可信蛋白。③差异蛋白筛选：在可信蛋白基础上，选取两个标准计算样品间的差异，其中差异倍数(fold change，FC)[log2(FC)=实验组均值-对照组均值]用来评估样品间的表达水平变化倍数，经t检验计算的P值体现样品间差异的显著程度(FC≥1.2或FC≤0.83且P < 0.05)。④功能富集分析：背景蛋白为该物种蛋白中具有此功能的所有蛋白，前景蛋白为差异蛋白中具有此功能的所有蛋白，利用超几何分布检验计算代表功能集在前景蛋白中是否显著富集的P值，再对P值经Benjamini&Hochberg多重检验纠正后得到错误发现率(false discovery rate，FDR)。
文章统计学方法已经通过南京体育学院生物统计学专家审核。

持续压力或容量超负荷可引起心脏肥大，心脏肥大是心脏重塑的主要表现之一，有两种类型：生理性和病理性心脏肥大。高血压等病理状态下，初始阶段发生的心脏肥大属于适应性代偿反应，以增加收缩性并减少心室壁压力，但是心脏长期超负荷会导致左心室扩张、心肌纤维化、心肌细胞凋亡等病理性重塑，造成心输出量降低，可进展为心力衰竭[19]。生理性心脏肥大发生在儿童正常生长或孕妇怀孕期间，也发生在运动员身上，与正常或增强的心脏功能有关，在产后或停止运动训练后完全可逆[20]。运动性心脏肥大是运动训练中普遍出现的一种生理现象，主要表现为心脏质量增加、体积增大、心室壁增厚等，是心脏产生的适应性变化，不存在心肌纤维化、心功能障碍或者发展为心力衰竭[21-22]。此次研究中，8周运动训练引起小鼠心脏质量指数、心胫比以及心肌细胞横截面积显著增加，提示小鼠运动性心脏肥大模型建立成功。连续7 d皮下注射异丙肾上腺素引起小鼠心脏质量指数、心胫比显著升高，心肌细胞明显损伤，心肌细胞横截面积和纤维化面积显著增加，提示小鼠病理性心脏肥大模型也建立成功。
建模成功后，提取小鼠心脏组织总蛋白进行酶解和串联质量标签标记，通过高效液相色谱和液相色谱串联质谱采集数据，接着对可信蛋白进行主成分分析，差异蛋白筛选后进行聚类分析和韦恩分析，最后对差异表达蛋白进行基因本体富集分析和京都基因与基因组百科全书通路分析。韦恩分析显示，过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1和半乳糖凝集素3是运动组vs.对照组、异丙肾上腺素组vs.对照组、运动组vs.异丙肾上腺素组3个比较组中的交集蛋白质。过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1是脂肪酸β氧化的关键限速酶，负责长链和极长链脂肪酸的初始氧化步骤，而心脏是一个高度依赖脂肪酸氧化来提供能量的器官。据报道，在代谢水平上，运动性心脏肥大脂肪酸氧化和葡萄糖利用均增加，而病理性心脏肥大脂肪酸氧化减少、葡萄糖利用增加，但合并胰岛素抵抗时，脂肪酸与葡萄糖的利用均显著下降[23-24]。研究显示，中枢瘦素(central leptin)对成年Wistar大鼠的心脏抗脂肪变性作用与过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1、过氧化物酶体增殖物激活受体β/δ等与心脏代谢相关的基因和蛋白表达上调有关[25]。另有研究显示，与野生型小鼠相比，db/db小鼠心脏微血管内皮细胞中过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1的基因和蛋白表达均降低[26]。研究发现，缓释吡非尼酮通过增加过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α的核酸水平和过氧化物酶体增殖物激活受体α、过氧化物酶体增殖物激活受体γ、过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1的蛋白水平等，预防肥胖诱导的小鼠非酒精性脂肪性肝炎模型心脏脂肪变性和纤维化[27]。有研究表明，低亚油酸/α-亚麻酸比值的高脂肪饮食，通过下调肝脏中脂肪酸合成酶和固醇调节元件结合蛋白1c的基因表达，上调过氧化物酶体增殖物激活受体α和过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1的基因表达等，显著降低了高脂肪饮食小鼠的肝脏指数、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平等，从而维持了脂质稳态[28]。另外，据报道，碱性螺旋-环-螺旋转录因子Twist1下调过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α，抑制过氧化物酶体增殖物激活受体α、过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1等表达，减少肾小管上皮细胞中的脂肪酸氧化，促进脂毒性诱导的肾小管间质纤维化[29]。另一文献也报道，药物达格列净通过上调足细胞(podocyte)中雌激素相关受体α和过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1的表达，增强脂肪酸氧化，减轻糖尿病诱导的足细胞脂毒性，具有肾脏保护作用[30]。此次研究中，过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1在运动组vs.对照组中显著上调，提示在生理性肥大中，心脏可能通过增强脂肪酸氧化以适应运动增加的能量需求，而过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1在异丙肾上腺素组vs.对照组中显著下调，提示心脏能量代谢可能从脂肪酸氧化向糖酵解转变，失调的脂肪酸代谢可能会导致心脏脂毒性，进而引发心脏病理性改变。过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1在心脏2种肥大模型中表达截然相反，提示其表达水平可能是区分心脏生理性与病理性重塑的关键标志物和潜在调控节点。
半乳糖凝集素3是与心脏纤维化和炎症相关的生物标志物。研究显示，抑制半乳糖凝集素3通路可以通过减少心脏炎症和纤维化来逆转异丙肾上腺素诱导的小鼠左心室功能障碍[31]。在异丙肾上腺素诱导的大鼠心力衰竭模型中，半乳糖凝集素3抑制剂改性柑橘果胶通过下调半乳糖凝集素3表达和抑制Toll样受体4/髓样分化因子88/核因子κB信号通路改善心肌纤维化和炎症[32]。另一研究也显示，内蒙古用来治疗心脏病的民间药物尖叶假龙胆(Gentianella acuta)可能通过抑制半乳糖凝集素3/Toll样受体4/髓样分化因子88/核因子κB炎症信号预防异丙肾上腺素诱导的大鼠急性心肌梗死[33]。在异丙肾上腺素诱导的大鼠心脏纤维化模型中，药物白术附子汤可能通过半乳糖凝集素3/转化生长因子β/Smad信号通路抑制心脏纤维化[34]。据报道，肥厚型心肌病患者半乳糖凝集素3水平升高，并与左心室肥厚程度相关[35]。有研究表明，半乳糖凝集素3抑制剂改性柑橘果胶通过激活p38信号传导、抑制半乳糖凝集素3/Toll样受体4/Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3通路预防异丙肾上腺素诱导的心肌肥大[36]。此次研究中，半乳糖凝集素3在运动组vs.对照组中上调1.31倍，这种适度的上调可能与运动诱导的短暂炎症修复相关，但不足以引发纤维化。而半乳糖凝集素3在异丙肾上腺素组vs.对照组中显著上调3.11倍，这与上述众多研究一致，证实了半乳糖凝集素3在心脏病理性重塑中的核心作用，其表达程度在运动性和病理性心脏肥大中的显著差异提示半乳糖凝集素3可作为区分心脏2种肥大类型的重要指标。
运动组vs.对照组、异丙肾上腺素组vs.对照组两个比较组中的其他7个交集蛋白，丝氨酸蛋白酶抑制剂A3N、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链3、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链4、血红素结合蛋白、血清淀粉样蛋白A1均显著上调，骨髓基质抗原2、微管亲和力调节激酶1均显著下调。上调蛋白中，丝氨酸蛋白酶抑制剂A3N在心脏重塑方面发挥重要作用，可能成为改善心肌梗死、心肌病的治疗靶点[37-39]。间-α-胰蛋白酶抑制因子重链3、间-α-胰蛋白酶抑制因子重链4与稳定细胞外基质有关，已成为心力衰竭等心血管疾病的潜在生物标志物[40-41]。血红素结合蛋白具有抗氧化功能，是特发性扩张型心肌病的炎症标志物之一[42]。血清淀粉样蛋白A1是急性期反应蛋白，参与炎症调节。心脏样本中血清淀粉样蛋白A1水平可以用来诊断和预测扩张型心肌病[43]。血清淀粉样蛋白A1缺失阻碍小鼠主动脉弓缩窄术后的心脏纤维化，通过抑制核因子κB/p38/c-Jun氨基末端激酶和转化生长因子β/Smad通路减轻心脏重塑[44]。在心脏2种肥大模型中均显著上调的这5个蛋白均是急性期反应蛋白或炎症相关蛋白，提示尽管结局不同，但运动或异丙肾上腺素均会触发心脏的急性期反应或炎症反应，然而，结合基因本体和京都基因与基因组百科全书分析，运动性心脏肥大中的炎症反应可能是短暂、可控且最终促进修复的，而病理性心脏肥大中的炎症可能持续存在并与纤维化耦合，导致心脏不良重塑。下调蛋白中，骨髓基质抗原2具有抗病毒、抗肿瘤作用，还参与炎症反应、突触形成等多种生理和病理过程。据报道，免疫球蛋白通过抑制暴发性心肌炎心脏中免疫细胞间显著增强的趋化因子配体2和骨髓基质抗原2等多种信号通路通讯，发挥抗炎和抗病毒作用，不仅可以显著降低暴发性心肌炎小鼠的死亡率，还可以改善心脏功能[45]。微管亲和力调节激酶1是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，调节细胞极性和微管动力学。骨髓基质抗原2和微管亲和力调节激酶1在心脏2种肥大模型中均下调，它们可能与维持心脏正常的结构或稳态有关，这2个蛋白的下调在心脏肥大发生发展中的确切意义有待进一步研究。
基因本体富集分析揭示心脏两种肥大模型在生物过程、细胞组分和分子功能上的不同机制，运动训练可能通过调控炎症应激(急性期反应)、改善血液流动性或血管生成(血液微粒、纤维蛋白原复合物)、激素信号激活保护性通路(肽激素分泌的正向调节、激素受体结合、信号受体结合)等促进心脏适应性肥大。异丙肾上腺素可能通过代谢紊乱(甘油三酯螯合的正向调节、果糖6-磷酸代谢过程、过氧化物酶体、线粒体)、破坏心肌收缩单元(Z盘)、心肌纤维化(同种蛋白结合、肌动蛋白丝结合)等导致心脏病理性重塑。心脏生理性肥大和病理性肥大的关键差异可能在于脂肪酸代谢效率(脂肪酸β-氧化、过氧化物酶体、线粒体)和抗氧化能力(谷胱甘肽代谢过程、谷胱甘肽转移酶活性)。京都基因与基因组百科全书通路富集分析进一步明确了心脏两种肥大模型中关键信号通路的差异，运动训练可能通过调控炎症和凝血平衡(补体和凝血级联反应、中性粒细胞胞外陷阱形成、血小板活化)、激活心脏保护性激素信号(催产素信号通路、环腺苷酸信号通路)等促进心脏适应性重塑。异丙肾上腺素通过影响脂代谢(过氧化物酶体通路、甘油酯代谢、过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路)、氧化应激(铁死亡)、干扰能量代谢(丙酸代谢、β-丙氨酸代谢、果糖和甘露糖代谢)等加剧心脏能量危机，导致脂毒性积累和心脏损伤。运动组vs.异丙肾上腺素组中，运动训练可能通过促进脂肪酸β-氧化(过氧化物酶体通路)、增强抗氧化能力(谷胱甘肽代谢)和外源性物质解毒(药物代谢-细胞色素P450、细胞色素P450对外源性物质代谢)等实现保护性重塑，而异丙肾上腺素可能导致过氧化物酶体功能紊乱引发脂毒性。
课题组后续将采用免疫印迹(Western blot)等方法对蛋白质组学结果进行验证并开展相关实验，以深入探究两种不同类型心脏肥大的差异机制，进一步揭示运动性与病理性心脏肥大形成与发展的关键，为病理性心脏肥大和心衰患者制定新的治疗策略提供依据。  
综上所述，运动可能通过上调过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1促进脂肪酸代谢，通过增强抗氧化和激素调节等诱导心脏生理性肥大，而异丙肾上腺素可能通过下调过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1导致过氧化物酶体失调引发脂毒性，通过能量代谢紊乱和氧化应激等诱导心脏病理性肥大。此外，半乳糖凝集素3的适度上调可能参与运动后短暂炎症的适应性修复，而半乳糖凝集素3的显著高表达可能驱动心脏不可逆的病理性重塑。这些发现为理解心脏肥大的分子机制提供了重要线索，过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1和半乳糖凝集素3可能成为病理性心脏肥大的干预靶点。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

将运动性心脏肥大的机制造福病理性心脏肥大和心衰患者，对于开发新的治疗策略来预防或逆转病理性心脏肥大具有重要意义。此次研究通过运动训练诱导小鼠运动性心脏肥大，通过异丙肾上腺素诱导小鼠病理性心脏肥大，这两种模型被广泛认可，能够有效模拟人类生理性和病理性心脏肥大的关键特征。通过评估心脏质量指数、心胫比以及经典组织学方法(苏木精-伊红染色、麦胚芽凝集素染色和天狼星红染色)验证造模成功后，应用高通量、高分辨率、高灵敏度的串联质量标签定量蛋白质组学技术，成功筛选了2个关键蛋白：过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1和半乳糖凝集素3。运动可能通过上调过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1促进脂肪酸代谢等诱导心脏生理性肥大，异丙肾上腺素可能通过下调过氧化物酶酰基辅酶A氧化酶1导致过氧化物酶体失调引发脂毒性等诱导心脏病理性肥大。半乳糖凝集素3的适度上调可能参与运动后短暂炎症的适应性修复，而半乳糖凝集素3的显著高表达可能驱动心脏不可逆的病理性重塑。此次研究为病理性心脏肥大和心力衰竭寻找关键生物标志物和潜在的治疗靶点提供了重要的实验依据和理论支持，也为深入理解心脏适应性生理变化与病理性损伤机制提供了宝贵数据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

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