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研究目的:通过反复、短暂大强度间歇性有氧运动使心肌组织产生间歇性相对或绝对的缺血缺氧,诱导机体产生内源性心肌保护效应,减轻随后长时间持续性的心肌缺血缺氧损伤的方式称为运动预适应(exercise preconditioning,EP)。EP是以心肌缺血预适应(ischemic preconditioning,IP)为研究背景产生的,内质网应激反应和细胞自噬的激活都是细胞在应激状态下引起的适应性反应,在IP的研究中发现激活的内质网应激反应和细胞自噬在减轻心肌缺血/再灌注损伤的心肌保护效应中会参与促细胞存活的保护过程;然而,EP诱导的内源性心肌保护效应是否涉及内质网应激反应和细胞自噬的激活目前并不清楚。本研究的目的是探讨内质网应激反应和细胞自噬水平变化与EP内源性心肌保护效应的关系。研究方法:220只健康雄性SD大鼠先分两部分,建立EP心肌保护效应实验动物模型和EP心肌保护期内时相性变化研究的实验动物模型。EP心肌保护效应实验动物模型包括C(对照)组、EE(力竭运动)组、EEP(早期EP)组和LEP(晚期EP)组、EEP+EE组和LEP+EE组(分别在EE前0.5h和24h进行EP干预)、W+EEP+EE组和W+LEP+EE组(均在EP前0.5h腹腔注射自噬抑制剂渥曼青霉素),EP的运动方案包括4次反复的30m/min,运动10min,休息10min的间歇性大强度跑台运动,EEP组和LEP组分别在EP后0.5h和24h取材;通过检测大鼠血浆心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,cTnI)含量和大鼠心肌组织缺血缺氧染色变化,综合评价力竭运动所致心肌组织缺血缺氧损伤和早晚期EP的心肌保护效应。分别于EP后0.5h、1h、2h、3h、5h和24h取材大鼠心脏,建立EP心肌保护期内的时相性变化研究模型。本研究以EP心肌保护效应实验动物模型和EP心肌保护期内时相性变化研究模型的实验动物为研究对象,采用免疫组织化学染色和免疫印迹法检测大鼠心肌组织中内质网应激反应标志性蛋白(GRP78和GRP94)的表达分布和相对表达量,采用免疫印迹法检测大鼠心肌组织中细胞自噬蛋白(Beclin1、Atg7、Atg5、LC3和p62)的相对表达量,探讨EP早晚期心肌保护效应中内质网应激反应和细胞自噬水平的变化,结合EP后心肌保护期内心肌组织内质网应激反应和细胞自噬水平的时相性变化规律,探讨内质网应激反应和细胞自噬水平变化与EP内源性心肌保护效应的关系。研究结果:(1)与C组比,EE组大鼠血浆中cTnI含量、心肌组织缺血缺氧染色的阳性表达面积、积分光密度(integral optical density,IOD)值和平均光密度(mean optical density,MOD)值均显著增加,EEP组和LEP组大鼠血浆中cTnI含量、心肌组织缺血缺氧染色的阳性表达面积、IOD值和MOD值均未发现显著性变化;与EE组比,EEP+EE组和LEP+EE组大鼠血浆中cTnI的水平、心肌组织缺血缺氧染色的阳性表达面积、IOD值和MOD值均显著下降。与LEP+EE组比,W+LEP+EE组大鼠血浆中cTnI的水平、心肌组织缺血缺氧染色的阳性表达面积、IOD值和MOD值均显著增加。(2)与C组比,EE组大鼠心肌组织中内质网应激反应蛋白GRP78和GRP94的蛋白表达水平、免疫组织化学染色的IOD值较C组均未发现显著性变化;与EE组比,EEP+EE组和LEP+EE组大鼠心肌组织中GRP78和GRP94的蛋白表达水平、免疫组织化学染色的IOD值较EE组均未发现显著性变化。(3)与C组比,EP后5h和24h组内质网应激反应蛋白GRP78的蛋白表达水平显著下降,EP后0.5h、1h、2h、3h、5h和24h组GRP78阳性表达的IOD值显著降低,EP后0.5h、1h、2h、3h和24h组GRP78阳性面积显著减少,运动预适应后1h、2h和3h组GRP78阳性表达的MOD值显著降低;EP后5h和24h组GRP94阳性表达的IOD值、阳性面积和MOD值均较C组显著降低。(4)与C组比,EE组和LEP+EE组大鼠心肌组织中反映细胞自噬水平变化的标志性指标LC3II/LC3I的比值显著下降,EEP+EE组大鼠心肌组织中LC3II/LC3I的比值未发现显著性变化。(5)与C组比,EP后2h组反映细胞自噬水平变化的标志性指标LC3II/LC3I的比值显著增加,EP后1h组Atg7显著增加,EP后3h组和5h组Atg5显著增加。研究结论:(1)一次大强度跑台力竭运动引起大鼠心肌组织产生相对严重的缺血缺氧损伤;早期和晚期EP干预不会引起大鼠心肌组织发生缺血缺氧损伤,是一种相对安全的运动方式;早期和晚期EP干预都能减轻随后力竭运动引起的大鼠心肌组织缺血缺氧损伤,具有明显的心肌保护效应。(2)一次大强度力竭性跑台运动可能未造成大鼠心肌细胞的内质网腔内聚积大量未折叠/错误折叠蛋白,EP诱导心肌保护效应的相关分子机制可能未涉及心肌组织中内质网应激反应伴侣蛋白GRP78和GRP94表达的增加,但目前获得的证据还不太充足,尚有待进一步探讨;EP后心肌保护期内发现GRP78和GRP94的表达水平减少的现象,其具体机制尚有待进一步研究。(3)力竭运动后大鼠心肌组织自噬水平受到抑制;EP早期保护期激活的自噬水平使大鼠心肌组织在随后的力竭运动中维持正常的基础自噬水平部分参与早期心肌保护效应。