论文摘要：有氧运动和氢水干预对心梗大鼠心脏的保护效应及其机制探讨

目的：探讨心梗(MI)前/后坚持有氧运动、早期有氧运动或/和氢水干预是否降低MI心脏的心肌氧化应激损伤，提升心脏抗缺血缺氧的能力，保护线粒体蛋白转运机制，改善MI心脏的结构与功能；MI后采用运动锻炼对MI心脏的保护效应是否优于静养方式，为临床选择MI心脏运动康复方案和健康人群如何提高心脏的抗缺血缺氧损伤能力提供实验依据。

 
方法：选用3月龄SD雄性大鼠108只，实验分为两部分，第一部分实验为早期有氧运动或/和氢水干预3wk后进行MI手术，术后45min取材。动物60只随机分为5组，即正常对照组(C组)，安静+心梗组(S-MI组)、氢水+心梗组(H-MI组)、运动+心梗组(E-MI组)和氢水+运动+心梗组(HE-MI组)，每组12只。第二部分实验为早期安静和运动训练3wk后，进行MI手术，术后安静饲养1wk开始进行为期8wk间歇有氧运动。动物48只随机分为4组，即安静+心梗+安静组(S-MI-S组)、运动+心梗+运动组（E-MI-E）、运动+心梗+安静组（E-MI-S）和安静+心梗+运动组（S-MI-E），每组12只。
早期有氧运动采用3wk递进式跑台训练，第1wk对大鼠进行适应性训练，采用20min/d，跑台速度为15m/min；第2wk采用25-30min/d的递增训练，跑台速度为27-30m/min，第3wk采用60min/d，跑台速度为30m/min的训练方式，中途间歇休息3次，每次为2-3min。每次训练前进行5min的速度为15m/min热身运动。
后期8wk跑台训练参照Wisløff等人的方案，开始1wk进行30min/d共5d，速度为15m/min的适应性训练；1wk后，开始进行20min速度为15m/min的热身运动，之后进行8min速度为22m/min和2min速度为18m/min的依次交替运动方案，60min/d。
取材前腹腔麻醉，分别检测大鼠心电图、LVSP、LVEDP和±dp/dtmax等血流动力学指标，判定大鼠心功能。采用ELISA方法测试心肌损伤指标CK-MB、c-TnI和h-FABP，检测心肌损伤程度。采用常规石蜡包埋，HE、TTC和Masson染色及超薄切片与电镜观察等方法，观察分析心肌组织学结构变化。采用常规生化测试方法，检测分析T-SOD、MDA、GSH-PX、CAT和T-AOC等心肌抗氧化相关指标的变化；采用Weston blot方法，检测心肌线粒体DNA修复酶OGG1，线粒体转运相关蛋白Tom40、Tom20和Tim23的表达。
结果：

1. 早期有氧运动或/和氢水干预可有效保护MI大鼠心脏结构与功能，降低心肌急性缺血性损伤
常规形态学和电镜观察结果显示，正常对照大鼠组织形态学结构完整，细胞排列整齐，肌节排列整齐，Z线清晰，润盘排列规则，无扩张现象，线粒体结构完整，嵴清晰；而MI大鼠心肌细胞损伤严重，细胞膜损伤，肌节排列杂乱无序，线粒体水肿显著，嵴基本消失，润盘扩张、排列不齐；氢水和有氧运动干预大鼠心肌细胞及其肌节排列较整齐，Z线较清晰，润盘扩张较轻，线粒体部分结构完整。
通过测定大鼠MI手术后45min的血清心肌损伤指标，结果表明，S-MI组大鼠CK-MB、c-TnI和h-FABP水平较C组均显著升高（p<0.01），H-MI组、E-MI组和HE-MI组血清CK-MB、c-TnI和h-FABP水平较S-MI组显著降低（p<0.05，p<0.01）；HE-MI组c-TnI水平较E-MI组显著降低（p<0.05），h-FABP水平较H-MI和E-MI组显著降低（p<0.01）。
通过测定大鼠MI手术后45min的心功能，结果表明，S-MI组大鼠LVSP和±dP/dtmax较C组显著降低，LVEDP显著升高（p<0.05，p<0.01）；H-MI组、E-MI组和HE-MI组大鼠LVSP和±dp/dtmax较S-MI组显著升高(p<0.05，p<0.01)，LVEDP显著降低(p<0.05，p<0.01)，HE-MI组大鼠+dp/dtmax较H-MI组显著升高(p<0.05)。
表明MI严重损害大鼠心脏结构与功能，心肌发生缺血缺氧性损伤，早期有氧运动或/和氢水干预可有效保护大鼠心脏结构与功能，心肌细胞抗缺血缺氧性损伤效果显著，且有氧运动协同氢水的保护效应优于单一因素。
2. 早期有氧运动或/和氢水干预可有效降低心肌急性缺血性氧化应激水平
通过测定大鼠MI手术后45min的心肌T-SOD、MDA、GSH-PX、CAT和T-AOC等抗氧化相关指标，结果显示，S-MI组心肌T-SOD、GSH-PX和T-AOC较C组显著降低（p<0.05），MDA和CAT显著升高（p<0.05，p<0.01)；H-MI组和HE-MI组心肌T-SOD与T-AOC较S-MI组显著升高（p<0.05），H-MI组、E-MI组和HE-MI组MDA显著降低（p<0.01,p<0.05），E-MI组和HE-MI组CAT显著降低（p<0.05）。
表明MI后心肌氧化应激损伤严重，早期有氧运动或/和氢水干预均可减轻心肌氧化应激损伤，增加抗氧化酶活性，且有氧运动协同氢水干预效果优于比单一因素。
3. 早期有氧运动或/和氢水干预可有效提高MI心脏心肌线粒体DNA修复酶表达水平
通过测定大鼠MI手术后45min的心肌线粒体DNA修复酶OGG1蛋白表达结果显示，S-MI组OGG1蛋白表达较C组稍有升高，无显著差异；E-MI组和HE-MI组心肌OGG1表达较S-MI组显著升高（p<0.01），HE-MI组较H-MI组显著升高（p<0.01）。
表明早期有氧运动或/和氢水干预可增强MI后心肌线粒体DNA修复酶表达，修复受损的线粒体DNA，且有氧运动协同氢水干预效果优于单一因素。
4. 早期有氧运动或/和氢水干预可有效保护MI心脏心肌线粒体蛋白转运功能
通过测定大鼠MI手术后45min的线粒体Tom40/Tom20和Tim23等蛋白转运相关蛋白的表达，结果显示，Tom40蛋白表达S-MI组较C组无显著差异，H-MI组和HE-MI组较S-MI组显著升高（p<0.05）。心肌Tom20蛋白表达E-MI组和HE-MI组较C组显著升高（p<0.01），HE-MI组较S-MI组显著升高（p<0.05）。心肌Tim23蛋白表达H-MI组、E-MI组和HE-MI组较C组显著升高（p<0.01），H-MI组、E-MI组和HE-MI组较S-MI组显著升高（p<0.01）。
表明早期有氧运动或/和氢水干预可抑制线粒体蛋白转运相关蛋白表达的减少，保护了心肌线粒体蛋白转运功能。
5. 心梗前/后坚持有氧运动较单纯心梗后运动/静养对心脏保护效应更显著
常规形态学和电镜观察结果显示，心梗前或/和后坚持有氧运动干预可减少梗死区面积，使心肌组织损伤减轻，梗死周边区替代性纤维化减轻，瘢痕组织减少，心肌细胞排列较整齐，细胞膜损伤较轻，肌节排列较整齐，Z线明显，线粒体数量增多，闰盘较整齐，无明显扩张现象，心梗前后联合有氧运动比单纯心梗后运动或静养的效果更显著。
心系数S-MI-E组和E-MI-E组较S-MI-S组显著增加（p<0.05，p<0.01），E-MI-E较S-MI-E组和E-MI-S组有所升高，但不具有显著差异。E-MI-S组和E-MI-E组心率较S-MI-S组显著降低（p<0.05），S-MI-E组、S-MI-E组和E-MI-E组LVSP，±dp/dtmax较S-MI-S组显著升高（p<0.05，p<0.01)，LVEDP显著下降（p<0.05，p<0.01），E-MI-E组较S-MI-E组和S-MI-E组LVEDP显著降低（p<0.01)。
提示心梗前/后坚持有氧运动均可保护心功能，MI前后联合运动效果更显著。
6. 心梗前/后坚持有氧运动有效提高心肌线粒体DNA修复酶表达，保护线粒体蛋白转运功能
大鼠心肌OGG1蛋白表达S-MI-E组、S-MI-E组和E-MI-E组较S-MI-S组显著升高（p<0.01），E-MI-E组较S-MI-E组和S-MI-E组显著升高（p<0.01），表明心梗前/后坚持有氧运动可增强线粒体DNA修复酶的表达，改善线粒体DNA损伤，MI前后联合运动效果更显著。
大鼠心肌Tom40蛋白表达E-MI-E组较S-MI-S组、S-MI-E组和S-MI-E组显著升高（p<0.01）；大鼠心肌Tom20蛋白表达S-MI-E组、S-MI-E组和E-MI-E组较S-MI-S组显著升高（p<0.01），E-MI-E组较S-MI-E组和S-MI-E组显著升高（p<0.01）；大鼠心肌Tim23蛋白表达S-MI-E组、S-MI-E组和E-MI-E组较S-MI-S组显著升高（p<0.01），E-MI-E组较S-MI-E组和S-MI-E组显著升高（p<0.01）。
表明MI前/期坚持有氧运动均可抑制心肌线粒体蛋白转运相关蛋白表达的减少，从而保护心肌线粒体蛋白转运功能，保护心功能。
 
结论：
1. MI严重损害大鼠心脏结构与功能，心肌发生缺血缺氧性损伤，早期有氧运动或/和氢水干预可有效保护大鼠MI心脏结构与功能，降低心肌急性缺血性损伤，心肌细胞抗缺血缺氧性损伤效果显著，且有氧运动协同氢水的保护效应优于单一因素。
2. 早期有氧运动或/和氢水干预可有效降低心肌急性缺血性氧化应激水平，提高心肌线粒体DNA修复酶表达水平，修复受损的线粒体DNA；抑制线粒体蛋白转运相关蛋白表达的减少，保护心肌线粒体蛋白转运功能，且有氧运动协同氢水干预效果优于单一因素。
3 长期坚持有氧运动有效保护大鼠MI心脏结构和功能，且较单纯心梗后运动或静养对心脏的保护效应更显著。心梗后坚持运动可有效提升MI的心功能，对心脏的保护效应优于单纯心梗后静养方式。
4 心梗前/后坚持有氧运动可有效增强MI大鼠心肌线粒体DNA修复酶的表达，有效抑制线粒体蛋白转运相关蛋白表达的减少，有效的保护MI大鼠心肌线粒体功能，从而产生对大鼠心脏的保护效应。
 

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