【摘要】：研究背景心力衰竭已成為全球主要疾病死亡原因之一,目前全球心衰患者人數(shù)已高達2300萬。盡管近年來心衰的診斷與治療水平已取得了很大的進步,但心衰的5年死亡率仍高達45%-60%。在承受疾病痛苦的同時,心衰還給患者造成了巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。調(diào)查顯示2010年美國心衰患者直接與間接的經(jīng)濟支出高達392億美金。因此,找到一種經(jīng)濟并且有效的改善心衰患者心血管功能的途徑就變得非常重要。有氧運動是一種非常健康的生活方式,規(guī)律的有氧運動對心血管系統(tǒng)的健康非常有益。有氧運動能夠降低多種心血管疾病的發(fā)病率,在許多方面改善心血管系統(tǒng)功能。病情穩(wěn)定的心衰患者能夠通過運動訓(xùn)練減輕心衰癥狀,改善運動能力以及生活質(zhì)量。之前的研究認(rèn)為一氧化氮合成酶(NOS)及一氧化氮(NO)在運動訓(xùn)練的心臟保護作用中發(fā)揮了重要作用,但具體機制尚未闡明。在心衰等病理條件下,β3腎上腺素受體(β3-AR)在心血管系統(tǒng)功能的調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮了重要作用。心衰時心臟中β3-AR表達增加并發(fā)揮負(fù)性肌力作用。研究顯示,β3-AR的心臟保護作用是通過活化NOS并釋放NO來實現(xiàn)的。我們前期的研究也顯示敲除β3-AR的壓力負(fù)荷小鼠NOS解偶聯(lián)增加,并出現(xiàn)更為嚴(yán)重的心臟功能惡化。同時,β3-AR激動劑能夠通過活化NOS/NO減輕心衰小鼠心肌肥厚,改善心臟功能。結(jié)合以上研究,我們提出科學(xué)假設(shè):壓力負(fù)荷小鼠心臟結(jié)構(gòu)和功能惡化,而有氧運動能夠?qū)毫ω?fù)荷心衰小鼠發(fā)揮心臟保護作用,并且運動的心臟保護作用主要通過β3-AR-NOS-NO途徑實現(xiàn)。研究目的1.壓力負(fù)荷心衰C57小鼠心臟結(jié)構(gòu)、功能以及β3-AR等相關(guān)分子的改變。2.有氧運動能否對壓力負(fù)荷心衰C57小鼠發(fā)揮心臟保護作用?3.有氧運動對心衰小鼠心臟保護過程中β3-AR發(fā)揮的作用及機制?實驗方法1.選取60只8周齡,體重18-21g的雄性C57小鼠。通過主動脈縮窄術(shù)(Transverse Aortic Constriction,TAC)建立C57小鼠壓力負(fù)荷心衰模型,通過假手術(shù)(SHAM)建立對照。以游泳的方式對小鼠進行有氧運動訓(xùn)練干預(yù)。將小鼠隨機分為4組:分別為SHAM(S),SHAM+Exercise(S+E),TAC(T),TAC+Exercise(T+E)。2.ELISA法檢測各組小鼠血漿兒茶酚胺水平,評價TAC對小鼠血漿兒茶酚胺水平的影響,長期有氧運動對血漿兒茶酚胺基礎(chǔ)水平的影響以及有氧運動時血漿兒茶酚胺水平的變化。3.超聲檢測小鼠心臟結(jié)構(gòu)和功能。計算心臟重量與體重比值評價心臟肥大程度。WGA與Masson染色分別用以評價心肌細(xì)胞肥大及心肌組織纖維程度。4.Western-blot法檢測心肌組織中β1-AR、β2-AR、β3-AR、e NOS、p-e NOS Ser1177、p-e NOS Ser114、n NOS、p-n NOS Ser847、p-n NOS Ser1412蛋白表達水平。5.硝酸還原酶法檢測心肌組織NO水平,DCFH-DA法檢測ROS水平,硫代巴比妥酸(TBA)法檢測丙二醛(MDA)含量,黃嘌呤氧化酶法(羥胺法)檢測SOD活性。6.45 8 18-21g C57泳的方式對小鼠進行有氧運動訓(xùn)練干預(yù)。通過給予β3-AR選擇性拮抗劑SR59230A抑制β3-AR。將小鼠隨機分為3組:分別為TAC(T),TAC+Exercise(T+E),TAC+Exercise+SR59230A(T+E+SR)。7.超聲檢測小鼠心臟結(jié)構(gòu)和功能。計算心臟重量與體重比值評價心臟肥大程度。WGA與Masson染色分別用以評價心肌細(xì)胞肥大及心肌組織纖維程度。8.Western-blot法檢測心肌組織中β1-AR、β2-AR、β3-AR、e NOS、p-e NOS Ser1177、p-e NOS Ser114、n NOS、p-n NOS Ser847、p-n NOS Ser1412蛋白表達水平。9.分別檢測心肌組織中NO水平,ROS水平,MDA含量以及SOD活性。實驗結(jié)果1.TAC手術(shù)后4周壓力負(fù)荷小鼠LVEDD、LVESD增加,同時EF%、FS%降低,提示TAC小鼠左室擴大,心臟收縮功能下降。并且在TAC后4-6周壓力負(fù)荷小鼠心臟結(jié)構(gòu)與功能持續(xù)惡化。而TAC后10周與6周相比無顯著性差異。運動干預(yù)雖沒有完全阻止壓力負(fù)荷所致的左室擴大及收縮功能減低,與SHAM小鼠相比TAC+E小鼠依然發(fā)生LVEDD、LVESD增加以及EF%、FS%降低,但與TAC小鼠相比還是顯示出了很好的心臟保護作用。而注射β3-AR選擇性拮抗劑SR59230A后運動訓(xùn)練的心臟保護作用消失。2.TAC小鼠與SHAM小鼠相比,血漿兒茶酚胺基礎(chǔ)水平顯著增高,而長期的有氧運動能夠顯著降低TAC小鼠血漿兒茶酚胺水平,但TAC+E小鼠與SHAM小鼠相比仍升高。小鼠有氧運動即刻血漿兒茶酚胺水平較基礎(chǔ)水平顯著增高。3.TAC小鼠出現(xiàn)明顯的心肌細(xì)胞肥大,TAC小鼠心肌細(xì)胞橫截面積約為SHAM小鼠的2.5倍。TAC+E小鼠與TAC小鼠相比心肌細(xì)胞肥大程度減輕,但仍高于SHAM小鼠。注射SR59230A后,TAC+E+SR小鼠較TAC+E小鼠心肌細(xì)胞橫截面積顯著增大,而與TAC小鼠無明顯差異。4.Masson染色結(jié)果顯示,與SHAM小鼠相比,TAC小鼠心肌組織纖維化程度顯著增高。TAC+E小鼠心肌組織雖然也出現(xiàn)了一定程度的纖維化改變,但與TAC小鼠相比其程度降低70%。而抑制β3-AR后,TAC+E小鼠心肌纖維化程度加重。5.與SHAM小鼠相比,TAC小鼠出現(xiàn)明顯的心肌肥厚,具體表現(xiàn)在TAC小鼠心臟重量指數(shù)、左室質(zhì)量、左室后壁厚度以及室間隔厚度顯著增加。TAC+E小鼠與TAC小鼠相比心臟重量指數(shù)與左室質(zhì)量降低,但左室后壁厚度與室間隔厚度無顯著差異。而注射SR59230A后,運動訓(xùn)練對心肌肥厚的作用消失。6.與SHAM小鼠相比,TAC小鼠心肌組織中β3-AR表達增加,而β1-AR,β2-AR蛋白水平無明顯改變。TAC+E小鼠心肌組織中β3-AR蛋白表達水平較TAC小鼠顯著增加。而注射SR59230A后,TAC+E+SR小鼠較TAC+E及TAC小鼠心肌組織中β3-AR蛋白表達水平均降低。7.e NOS蛋白表達水平在各組小鼠之間無明顯改變。TAC小鼠n NOS、p-n NOS Ser847、p-e NOS Ser1177表達增高,而p-n NOS Ser1412、p-e NOS Ser114表達降低,。運動訓(xùn)練可上調(diào)n NOS、p-n NOS Ser1412、p-e NOS Ser114表達,下調(diào)p-n NOS Ser847、p-e NOS Ser1177表達。抑制β3-AR后,TAC+E+SR小鼠與TAC+E小鼠相比n NOS、p-n NOS Ser1412、p-e NOS Ser114表達降低,p-n NOS Ser847、p-e NOS Ser1177表達增高。8.TAC小鼠較SHAM小鼠心肌組織NO水平降低約50%,而ROS水平則升高約45%。運動訓(xùn)練能夠顯著降低心肌組織中ROS水平,并增加NO含量。抑制β3-AR后,TAC+E+SR小鼠心肌組織NO水平降低,ROS水平增高。9.與SHAM小鼠相比,TAC小鼠心肌組織MDA含量增高約3.5倍,SOD活性降低約50%。運動訓(xùn)練能夠降低MDA含量,并使SOD活性增高。注射SR59230A后,運動訓(xùn)練對MDA與SOD的作用消除。結(jié)論1.壓力負(fù)荷誘導(dǎo)C57小鼠心衰后出現(xiàn)左室擴張,心臟收縮功能減低。交感神經(jīng)興奮,血漿兒茶酚胺水平增高。心肌細(xì)胞肥大且發(fā)生纖維化改變,并且小鼠心肌組織中β3-AR以及n NOS功能紊亂,從而導(dǎo)致NO水平降低,氧化應(yīng)激水平增高。2.有氧運動能夠改善壓力負(fù)荷心衰C57小鼠心臟結(jié)構(gòu)及收縮功能的惡化,并減輕心肌細(xì)胞肥大以及纖維化程度。3.有氧運動的心臟保護作用是通過興奮β3-AR,激活n NOS釋放NO,改善心肌組織氧化應(yīng)激狀態(tài)實現(xiàn)的。
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【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R541.6
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本文編號：2390444