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1研究目的本研究以果蝇作为模式生物,利用Hand-Gal4系统对Sima基因敲减,通过低氧装置、运动装置对果蝇进行低氧、运动干预。探讨该干预措施对急性低氧引起的心脏功能障碍和睡眠-觉醒节律紊乱的保护作用及Sima基因是否参与了对心脏功能障碍和睡眠-觉醒节律紊乱的保护作用。对果蝇为期三周的低氧运动干预,干预结束后检测相关指标:心脏功能、睡眠-觉醒节律、SIMA m RNA表达量,得出数据并进行统计学分析。通过对Sima基因参与低氧联合规律运动对急性低氧引起的心脏功能障碍的保护作用的探讨,为研究低氧运动干预对急性缺氧引起的心脏功能障碍的保护作用提供理论依据,对改善心血管疾病患者的预后提供实践基础,同时也为研究Sima基因参与心功能障碍的保护作用机制提供研究的理论基础。2研究方法处女蝇v106187与雄蝇W1118雄蝇杂交获得F1代处女蝇Sima-RNAi/+果蝇分为:常氧对照组(NC)、正常组(N)、低氧组(H)、运动组(E)、低氧运动组(HE);处女蝇v106187与雄蝇48396杂交获得F1代处女蝇Hand>Sima RNAi果蝇分为:敲减常氧对照组(NCKd)、敲减组(Kd)、低氧敲减组(HKd)、运动敲减组(EKd)、低氧运动敲减组(HEKd)。两组产生的F1代作为实验果蝇各800只/组,20只/管,所有果蝇放入HWS智能型恒温恒湿培养箱中,恒温25摄氏度、恒湿50%、12小时昼∕夜循环饲养。运动组采用第3代果蝇运动装置进行运动,每天下午14:00—16:00。低氧组采用低氧装置进行低氧,每天上午9:00—13:00。运动组和低氧组均从第2天龄开始到第22天龄结束。指标检测:从各组中均随机挑选果蝇6只果蝇进行RT-PCR检测Sima基因的m RNA表达量构建Hand>Sima RNAi品系,各组随机挑选30只果蝇进行M-mood心脏功能检测获取心脏泵血功能(缩短分数),节律功能(纤维性震颤,心率不齐指数,舒张间期不齐指数,收缩间期不齐指数),抽取32只果蝇进行睡眠-觉醒节律监测(夜间睡眠时间,夜间深睡眠次数,日间活动次数,日间觉醒状态每分钟活动次数)。3研究结果3.1RT-pcr检测结果Sima-RNAi/+和Hand>Sima RNAi果蝇在相同的条件下通过低氧处理后进行RT-PCR检测SIMA m RNA表达量。与Sima-RNAi/+(基因正常表达组)相比,Hand>Sima RNAi(基因敲减组)心管SIMA m RNA表达降低,下调率为35%,由此证明F1代Hand>Sima RNAi果蝇品系构建成功。3.2低氧与运动诱导果蝇心脏SIMA m RNA表达检测结果在Sima-RNAi/+与Hand>Sima RNAi果蝇中通过组间比较得知,H组、E组、HE组SIMA m RNA表达量Sima RNAi果蝇,HKd组、EKd组、HEKd组显著高于Kd组(P<0.01)。3.3急性低氧对心脏功能影响检测结果与NC组比较,N组缩短分数低于NC组(P<0.01),而纤维性震颤,心律不齐指数,舒张间期不齐指数、收缩间期不齐指数高于NC组(P<0.01),与NCKd组比较,Kd组缩短分数降低(P<0.01),纤维性震颤,心律不齐指数,舒张间期不齐指数、收缩间期不齐指数升高(P<0.01)。3.4 Sima基因对心脏功能保护作用的检测结果与N组比较,Kd组缩短分数显著低于N组(P<0.01),纤维性震颤、心律不齐指数、舒张间期不齐指数,收缩间期不齐指数高于N组(P<0.01),N组SIMA m RNA表达量显著高于Kd组(P<0.01)。3.5低氧运动诱导Sima基因对心脏泵血功能影响的检测结果在Hand>Sima RNAi果蝇,HKd组高于Kd组(P<0.05),且HKd组SIMA m RNA表达量>Kd组(P<0.01)。在Sima-RNAi/+果蝇中,E组缩短分数高于N组(P<0.01),而E组SIMA m RNA表达量Sima RNAi果蝇中,EKd组高于Kd组(P<0.01),且EKd组SIMA m RNA表达量>Kd组。HE组、HEKd组分别显著高于N组、Kd组(P<0.01),HE组、HEKd组SIMA m RNA表达量>N组、Kd组(P<0.01)。3.6低氧与运动诱导Sima对果蝇心脏节律性影响检测结果在Sima-RNAi/+果蝇中,与N组比较,H组纤维性震颤、舒张间期不齐指数显著低于N组(P<0.01),而N组SIMA m RNA表达量Sima RNAi果蝇,与Kd组比较,HKd组纤维性震颤、心率不齐指数、舒张间期不齐指数、收缩间期不齐指数显著低于Kd组(P<0.01),且Kd组SIMA m RNA表达量Sima RNAi果蝇,EKd组纤维性震颤、心率不齐指数、舒张间期不齐指数显著低于Kd组(P<0.01),且Kd组SIMA m RNA表达量Sima RNAi果蝇,HKd组果蝇夜间睡眠时间,夜间深睡眠次数显著高于Kd组(P<0.01)。在Sima-RNAi/+果蝇中,E组夜间睡眠时间、夜间深睡眠次数显著高于N组(P<0.01);Hand>Sima RNAi果蝇,EKd组夜间深睡眠次数显著高于Kd组(P<0.01)。在Sima-RNAi/+果蝇中,HE组夜间睡眠时间、夜间深睡眠次数显著高于N组(P<0.01,P<0.05);Hand>Sima RNAi果蝇,HEKd组夜间睡眠时间、夜间深睡眠次数显著高于Kd组(P<0.01)。3.9低氧与运动对果蝇日间活动情况检测结果在Sima-RNAi/+果蝇中,E组果蝇日间活动活动次数、日间觉醒状态下每分钟活动次数高于N组(P<0.01,P<0.05);Hand>Sima RNAi果蝇,EKd组果蝇日间活动次数高于Kd组(P<0.01)。在Sima-RNAi/+果蝇中,HE组日间活动次数,日间觉醒状态下每分钟活动次数显著高于N组(P<0.01,P<0.05);Hand>Sima RNAi果蝇,HEKd组日间活动时间、觉醒状态下每分钟活动次数显著高于Kd组(P<0.01,P<0.05)。4结论4.1通过UAS-Gal4系统成功构建了Hand>Sima RNAi果蝇品系,发现心脏Sima-RNAi/+与Hand>Sima RNAi果蝇急性低氧后导致了果蝇心脏泵血功能降低、纤维性震颤、心率不齐的发生和睡眠-觉醒节律紊乱。4.2低氧与规律运动干预后诱导了Sima基因在心脏的表达并参与对Sima-RNAi/+与Hand>Sima RNAi果蝇心脏泵血功能、节律功能的保护作用,改善了由于急性低氧所致的心脏功能障碍,低氧与规律运动改善了睡眠-觉醒节律紊乱,提高了夜间睡眠质量,增加了日间活动量。4.3低氧联合运动干预对Sima-RNAi/+与Hand>Sima RNAi果蝇心脏功能、睡眠-觉醒节律的改善作用优于单一的低氧或运动干预,低氧运动干预不但能提高Sima正常表达情况下心脏功能,还能改善心脏Sima基因表达下调果蝇的心脏功能损伤。