（运动人体科学专业论文）中等强度耐力训练对心肌肥大中相关信号通路分子的影响.pdf

d i s s e r t a t i o no fd o c t o r , 2 011s c h o o lc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n tn u m b e r ：5 2 0 810 0 0 0 0 8 ea s tc h i n an 0 r m a lu n i v e r s i e f f e c to fm o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s eo n t h eca r d i a ch y p e r t r o p h ys i g n a l i n gp a t h w a y d e p a r t m e n t ： m a j o r ： d i r e c t i o n ： t u t o r ： c o l l e g eo fp h y s i c a le d u c a t i o na n dh e a l t h k i 垒曼墨i q ! q g y ：垦亟i 垦坌亟i 塑丛i q n q 基k 曼! q i 墨曼 p r o f x ub 0 p o s t g r a d u a t e ：l ix i n m a y2 0 11 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文中等强度耐力训练对心肌肥大中相关信 号通路分子的影响，是在华东师范大学攻读博士学位期间，在导师的指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期：厂年月re l 华东师范大学学位论文著作权使用声明 中等强度耐力训练对心肌肥大中相关信号通路分子的影响系本人在华 东师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的博士学位论文，本论文的研究成果 归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论 文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的 印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅； 同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将 学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论 文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文 ，于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 新签名主纽丛 本人签名煮垡 u 卅年6 只毽e l 煎博士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 陈佩杰教授上海体育学院主席 刘宇教授上海体育学院 孙麒麟教授上海交通大学 李世昌教授华东师范大学 潘国建教授上海师范大学 论文摘要 中等强度耐力训练诱导的运动性心肌肥大虽然体现了人体对系统训练的生 理适应，但仍存在一些病理性的改变，具有潜在的疾病和猝死的风险。那么中等 强度耐力训练诱导的运动性心肌肥大其性质究竟如何；此时心脏生理性肥大的典 型信号通路( p 1 3 k a k t o r 信号通路) 、心脏病理性肥大的典型信号通路( 以 心脏血管紧张素i i 及其l 型受体为代表的g q 信号通路) 以及其它相关信号通路中 各信号分子的表达究竟是如何变化的，各相关信号通路在此时致肥大信号网络中 的具体作用如何，目前仍未见系统、明确的研究报道。 目的：通过8 周中等强度耐力训练，根据大鼠心脏损伤标志物( 心肌肌钙蛋 白t 、心肌肌钙蛋白i 和脑钠肽) 的表达变化，结合组织学表型，判断中等强度 耐力训练诱导的耐力型运动心脏性质；通过心脏局部血管紧张素i i 及其1 型受 体m r n a 表达的变化情况，结合我们前期的研究成果，明确这条心脏病理性肥 大的代表性信号通路此时的变化机制，阐明心脏局部血管紧张素i i 及其1 型受 体的变化对此种心肌肥大的具体作用；通过心脏p 1 3 k a k t o r 信号通路中各 信号分子表达的变化情况，明确这条心脏生理性肥大的代表性信号通路此时的具 体变化情况，从整体上阐明该信号通路的变化机制。进而明确中等强度耐力训练 诱导的心肌肥大时肥大信号网络中各信号通路分子所扮演的角色，为运动心脏的 信号通路和内分泌研究提供更新的形态和生理生化理论依据。对科学制订运动训 练计划，加强运动员心脏的保护和监制，制订心血管疾病的运动处方，提高体育 人口心脏健康，积极防治心血管疾病也具有一定的参考价值。 方法：( 1 ) 6 0 只雄性s d 大鼠( 3 月龄) 随机分为对照组( c 组，n = 3 0 ) 和 中等强度耐力训练组( e 组，n = 3 0 ) ，每组包括形态学检测亚组( c l e 1 组，n = 1 0 ) 、 e l i s a 检测亚组( c 2 e 2 组，n = 1 0 ) 和实时荧光定量p c r 检测亚组( c 3 e 3 组， n = 1 0 ) 。e 组大鼠通过8 周中等强度的跑台耐力训练，建立大鼠耐力型运动心脏 模型。训练计划按照f e n n i n g 的训练方案，结合w i s l o f f 对最大摄氧量的控制方 法，相对运动强度大约维持在6 0 6 5 v 0 2 m 勰。( 2 ) 通过实时荧光定量p c r 技 术检测c 3 和e 3 组大鼠心脏p 1 3 k a k t m t o r 信号通路中各信号分子p 1 3 k 、 p d k l 、a k t 、m t o r 、p 7 0 s 6 k 、e l f 4 e 和a m p k 以及g q 信号通路( 以局部血管 紧张素i i 及其1 型受体为代表) 的m r n a 表达。( 3 ) c 2 和e 2 组大鼠心尖部取 血离心后，通过e l i s a 法检测大鼠血清心肌肌钙蛋白t 、心肌肌钙蛋白i 和脑钠 肽表达的变化；取出大鼠心脏匀浆后，通过e l i s a 法检测大鼠心脏a k t 和m t o r 蛋白的表达。( 4 ) 使用h e 染色观察c 1 和e l 组大鼠心脏组织形态的一般特征。 ( 5 ) 通过免疫组织化学法结合计算机图像处理技术测定c 1 和e l 组大鼠心脏 a k t 、m t o r 、p 7 0 s 6 k 和e l f 4 e 的免疫反应阳性面积和光密度。 结果：8 周中等强度耐力训练后，( 1 ) e 1 和e 2 组大鼠较c 1 组和c 2 组大鼠， 体重发生显著性下降，心脏质量下降，但心肌细胞发生肥大，心系数显著增加。 ( 2 ) e 3 组大鼠心脏局部血管紧张素i i 的m r n a 表达显著增加，而其l 型受体 的m r n a 表达显著下调；p 1 3 k 、p d k l 、a k t 和a m p k 的m r n a 表达未见显著 增加，m t o r 、p 7 0 s 6 k 和e l f 4 e 的m r n a 表达显著增加。( 3 ) e 2 组大鼠血清 心肌肌钙蛋白t 、血清心肌肌钙蛋白i 、血清b n p 和心脏a k t 蛋白的含量未发生 显著性变化，心脏m t o r 的蛋白表达显著增加。( 4 ) e 1 组大鼠心脏组织h e 染 色未见病理性改变。( 5 ) 心脏a k t 蛋白免疫反应阳性面积和光密度未见显著增加； 心脏m t o r 蛋白、心脏p 7 0 s 6 k 蛋白和心脏e l f 4 e 蛋白免疫阳性面积和光密度显 著增加。 结论：( 1 ) 8 周中等强度跑台耐力训练可以建立耐力型运动心脏动物模型， 为研究耐力训练所致的心肌肥大提供实验基础。耐力型运动心脏重塑后的形态机 能特征主要表现在：心肌细胞肥大，心系数增加，心脏泵血功能提高。( 2 ) 8 周中等强度跑台耐力训练后心肌肌钙蛋白含量未见显著性增高，表明心肌细胞未 发生不可逆的坏死，b n p 表达未发生显著性变化表明心功未发生恶化，未出现 向病理性心肌肥大乃至慢性心衰的发展。( 3 ) 8 周中等强度跑台耐力训练后， 心肌细胞的a t i r 的m r n a 表达下调，使心脏局部a n gi i 的促细胞增长作用减 弱，启动心肌细胞的保护性调节作用，避免心肌过度肥大而产生病理性改变。使 心脏局部a n gi i 收缩冠状血管的作用减弱，增加冠状血管血流量，从而保证心 脏在运动中的能量代谢需求。说明受体数量及( 或) 亲和力的变化才是生理性心 肌肥大向病理性心肌肥大发展的关键因素，a n gi i 本身数量的变化并不能反映心 肌肥大的性质。表明在中等强度耐力训练所致的生理性心肌肥大信号通路网中， a n gi i a t l r 信号通路不起主要作用。( 4 ) a k t 与m t o r 之间并不只是一种简单 的上下游关系，在心肌细胞处于正常的生理状况下，a k t 应是m t o r 的上游正性 调节因子，而在耐力训练这种特殊的刺激存在时，这种关系受到抑制，运动刺激 可直接激活或通过其它途径激活m t o r 及其下游因子。( 5 ) 8 周中等强度的耐 力训练后，大鼠心脏p 1 3 k p d k l a k t 信号通路未被激活或处于一种不完全激活 状态。中等强度耐力训练导致的耐力型运动心脏的肥大效应主要是由 m t o r p 7 0 s 6 k e l f 4 e 信号通路完成的。与正常生理发育导致的心肌肥大不同， p 1 3 k p d k l a k t 信号通路中的各信号分子并未被激活，表明中等强度耐力训练所 致的心脏“生理性肥大”与正常生理发育所致的心脏“生理性肥大”在信号通 路的特征上存在差异。 关键词：中等强度耐力训练；心肌肌钙蛋白；a k t ；m t o r ；a n gi i ：a t i r ； 信号通路；运动性心肌肥大 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，u s i n gt h ep l a y s i c a la c t i v i t yt op r e v e n ta n dh e a lt h ec a r d i o v a s c u l a r d i s e a s eb e c o m e sar e s e a r c hh o t s p o t i ti sr e p o r t e da l t h o u g ht h e r ea r em a n yp o s i t i v e f a c t o r so ft h e c a r d i a c h y p e r t r o p h yi n d u c e db y t h em o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c e e x e r c i s e ；t h ea t h l e t ew i l ls t i l lb ea r r h y t h m i a , c a r d i a cc o n d u c t i o nd i s o r d e r sa n ds oo n s ot h ec a r d i a ch y p e r t r o p h yi n d u c e db yt h em o d e r a t e i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s e s h o u l db ep h y s i o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h yo rp a t h o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h y ；t h e e x p r e s s i o no ft h er e p r e s e n t a t i v es i g n a l i n gp a t h w a y o fp h y s i o l o g i c a lc a r d i a c h y p e r t r o p h y ：p 1 3 k a k t m t o rs i g n a l i n gp a t h w a y ，a n gi i a n da t l rs i g n a l i n g p a t h w a ya n d o t h e rr e l a t e d s i g n a l i n g m o l e c u l e sa l s oh a sn o tb e e nr e p o r t e d s y s t e m a t i c a l l ya n dc l e a r l y o b j e c t i v e ：u s i n gt h e8w e e k so fm o d e r a t e - i n t e n s i t yt r e a d m i l le n d u r a n c et r a i n i n g ， t ob u i l dac a r d i a c h y p e r t r o p h ym o d e lo fr a t s o nt h i sb a s i s ：a c c o r d i n g t ot h e e x p r e s s i o nc h a n g eo fc a r d i a ci n j u r ym a r k e r s ( c a r d i a ct r o p o n i nt ，c a r d i a ct r o p o n i ni a n db n p ) ，c o m b i n e dw i t ht h eh i s t o l o g i c a lp h e n o t y p e ，t od e t e r m i n et h ec h a r a c t e ro f t h ec a r d i a ch y p e r t r o p h yi n d u c e db ym o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s e b yt h e m r n ae x p r e s s i o nc h a n g e so ft h eh e a r tl o c a la n gi ia n da t i r ，c o m b i n e d 谢t ho u r p r e v i o u ss t u d y ，t od e t e r m i n e w h e t h e rt h i s r e p r e s e n t a t i v es i g n a l i n gp a t h w a y o f p a t h o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h yb ea c t i v a t e d ，a n dt h ee f f e c to ft h i ss i g n a l i n gp a t h w a y i nc a r d i a c h y p e r t r o p h y a tt h i st i m e w ew a n tt od i s c u s st h ee f f e c to f m o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s eo nt h ee x p r e s s i o no fc a r d i a cp 1 3 k a k t m t o r s i g n a l i n gp a t h w a y ，c l a r i f yt h em e c h a n i s mo ft h es i g n a l i n gp a t h w a ys p e c i f i cc h a n g e s s ow ec a nd e t e r m i n et h ec h a r a c t e ro ft h ec a r d i a c h y p e r t r o p h y i n d u c e d b y m o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ea n dp r o v i d et h em o r p h o l o g ya n db i o c h e m i s t r yt h e o r y f o r t h ea t h l e t e sh e a r te n d o c r i n ea n ds i g n a l i n gp a t h w a yr e s e a r c h a l s o ，w ec a np r o v i d e t h en e w e rt h e o r ya n de x p e r i m e n tf o u n d a t i o nf o ro p t i m a ls p o r t sp r o g r a m ，e f f e c t i v e p r e v e n t i o no fc a r d i a ci n j u r y , h e a r th e a l t hp r o m o t i o n ，a n de x e r c i s ep r e s c r i p t i o nf o r c a r d i o v a s c u l a rd i s e a s e m e t h o d s ：( 1 ) u s i n gt h e8w e e k so fm o d e r a t e i n t e n s i t yt r e a d m i l l e n d u r a n c e t r a i n i n g ，t ob u i l dac a r d i a ch y p e r t r o p h ym o d e lo fr a t s e n d u r a n c et r a i n i n gp r o g r a m s i sa c c o r d a n t 诵t l lf e n n i n g ，c o m b i n e dw i t ht h em a x i m u mo x y g e nu p t a k ec o n t r o l m e t h o do fw i s l o f f , a n dt h er e l a t i v ei n t e n s i t yr e m a i na ta b o u t6 0 - 6 5 v o2 m a x ( 2 ) u s i n gt h er e a l - t i m eq u a n t i t a t i v ep c r m e t h o dt ot e s tt h em r n a e x p r e s s i o no fp 1 3 k ， p d k l ，a k t ，m t o r , p 7 0 s 6 k ，e l f 4 e ，a m p k , a n gi ia n da t i r ( 3 ) a f t e ra n e s t h e t i z e d ， r e m o v e dt h eb l o o da n dh e a r t ，t e s t i n gt h el e v e l so fs e r u mc a r d i a ct r o p o n i nt ，c a r d i a c t r o p o n i ni ，b n p ，c a r d i a ca k ta n dm t o rb ye l i s am e t h o d ( 4 ) u s i n gt h e i m m u n o h i s t o c h e m i s t r y c o m b i n e d 、i t l lc o m p u t e r i m a g e p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y m e a s u r e dt h ei n l m u n er e s p o n s ep o s i t i v ea r e aa n do p t i c a ld e n s i t yo fa k t ，m t o r , p 7 0 s 6 ka n de l f 4 e ( 5 ) u s i n gt h eh es t a i nt oo b s e r v et h ec a r d i a cm o r p h o l o g y r e s u l t s ：a f t e rt h ec a r d i a ch y p e r t r o p h yi n d u c e db yt h e m o d e r a t e - i n t e n s i t y e n d u r a n c ee x e r c i s e ，h e a r tf u n c t i o nw a ss i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d ，t h el e v e l so fs e r u m c a r d i a ct r o p o n i nt ，c a r d i a ct r o p o n i nia n db n ph a dn o tc h a n g e ds i g n i f i c a n t l y ；a f t e r t h em o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s e ，t h em r n ae x p r e s s i o no fh e a r tl o c a la n g 1 1w a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d ，w h i l ea t lrw a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e d ；a f t e rt h e m o d e r a t e - i n t e n s i t ye n d u r a n c ee x e r c i s e ，t h em r n ae x p r e s s i o no fp 1 3 k ，p d k l ，a k t a n da m p kw e r en o t s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d ，b yu s i n gi m m u n o h i s t o c h e m i s t r y c o m b i n e d 诚t hc o m p u t e ri m a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，a k ti m m u n e - p o s i t i v ea r e aa n d o p t i c a ld e n s i t yw e r en o ts i g n i f i c a n t l ye n h a n c e d ，a n dt h ei m m u n er e s p o n s ed i dn o t o c c u ri nt h ec e l lm e m b r a n e ，t h ea k tp r o t e i nc o n t e n tw a sn o ts i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db y e l i s at e s t i n g a f t e rt h e m o d e r a t e i n t e n s i t y e n d u r a n c ee x e r c i s e ，t h em r n a e x p r e s s i o no fm t o r , p 7 0 s 6 ka n de i f 4 ew a si n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ；b yu s i n g i m m u n o h i s t o c h e m i s t r yc o m b i n e dw i t l lc o m p u t e ri m a g ep r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，t h e m t o r , p 7 0 s 6 ka n d e l f 4 ei m m u n e p o s i t i v ea r e aa n d o p t i c a ld e n s i t yw e r e s i g n i f i c a n t l ye n h a n c e d ；t h em t o rp r o t e i nc o n t e n tw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db y e l i s at e s t i n g c o n c l u s i o n ：t h e8w e e k sm o d e r a t e - i n t e n s i t yt r e a d m i l le n d u r a n c ee x e r c i s ec a l l b u i l da na n i m a lc a r d i a ch y p e r t r o p h ym o d e lt op r o v i d ea ne x p e r i m e n t a lb a s i s f o r s t u d y i n gt h ea t h l e t e sh e a r t ；a f t e rt h em o d e r a t e - i n t e n s i t yt r e a d m i l le n d u r a n c et r a i n i n g ， t h es e r u mc a r d i a ct r o p o n i ns l i g h t l ye l e v a t e d ，b u tt h i sc o u l dn o ts h o wt h em y o c a r d i a l c e l ln e c r o s i s ，a n dt h er e a s o no ft h er o u t i n ei n c r e a s er e l e a s ea f t e re x e r c i s em a yb e ：a f t e r c a r d i a c h y p e r t r o p h y ，c a r d i a ct r o p o n i ns y n t h e s i si n c r e a s e d ，a n d c a r d i a cf u n c t i o n d e m a n di n c r e a s e d b n pl e v e ld i dn o tc h a n g ep r o m p t e dt h a tt h ec a r d i a cf u n c t i o nd i d n o td e t e r i o r a t i n g ，d i dn o tt r e n dt op a t h o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h ye v e nt h ec h r o n i c h e a r tf a i l u r ea n do t h e rc a r d i a cd i s e a s e ；a f t e rt h e 8w e e k so fm o d e r a t e i n t e n s i t y t r e a d m i l le n d u r a n c et r a i n i n g ，t h ee x p r e s s i o no fa t l rd e c r e a s e d ，s ow e a k e n e dt h e e f f e c to fp r o m o t i n gc e l lg r o w t hb yl o c a la n gi i ，t h e ni ts t a r t e dt h er e g u l a t i o n m e c h a n i s mt op r e v e n tc a r d i a ch y p e r t r o p h yt r e n dt op a t h o l o g i c a lc h a n g e s t h i sr e s u l t s s u g g e s t e dt h a tt h er e c e p t o rl e v e la n d ( o r ) a f f i n i t yc h a n g e sw a st h ek e yf a c t o ri nt h e t e n d e n c yo fp h y s i o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h yt op a t h o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h y t h ea n gi il e v e la n d ( 0 0a f f i n i t yc h a n g e sd i dn o tr e f l e c tt h ec h a r a c t e ro fc a r d i a c h y p e r t r o p h y i ta l s os h o w st h a tt h ea n gi i a t i rs i g n a l i n gp a t h w a yi sn o tt h ek e yr o l e i nt h ep h y s i o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h ys i g n a l i n gn e t w o r k , w h i c hi si n d u c e db y e n d u r a n c et r a i n i n g ，t h ek e ys i g n a l i n gp a t h w a yi sm t o rs i g n a l i n gp a t h w a y d i f f e r e n t w i t hp u r ep h y s i o l o g i c a lc a r d i a ch y p e r t r o p h y ，t h ep 1 3 k a k ts i g n a l i n gp a t h w a yw a s n o t a c t i v a t e d ，s u g g e s t e d t h a tt h e r e a r ed i f f e r e n c e sb e t w e e ne x e r c i s e - i n d u c e d p h y s i o l o g i c a lh y p e r t r o p h y ”a n ds i m p l e ”p h y s i o l o g i c a lh y p e r t r o p h y ” k e y w o r d s ：m o d e r a t e - i n t e n s i t y ；e n d u r a n c ee x e r c i s e ；c a r d i a ct r o p o n i n ；a k t ； m t o r ；a n gi i ；a t i r ；s i g n a l i n gp a t h w a y ；e x e r c i s ei n d u c e d - c a r d i a ch y p e r t r o p h y 目录 第一部分文献综述1 前言1月u 舌 1 心肌肥大概述 3 1 1 心肌肥大的分类4 1 2 运动性心肌肥大7 1 3 运动性心肌肥大与心血管疾病8 2 p 1 3 k a k t m t o r 信号通路与g q 信号通路9 2 1p 1 3 k a k t m t o r 信号通路概述9 2 2g q 信号通路和心肌肥大3 2 3 心肌损伤标志物3 9 3 1 心肌肌钙蛋白4 0 3 2 脑钠肽4 2 文献综述参考文献4 5 第二部分实验研究一5 6 1 前言5 6 2 材料与方法5 8 2 1 动物分组5 8 2 2 训练方案5 8 2 3 实验仪器与试剂5 9 2 4 技术路线6 1 2 5 形态学检测亚组取材及实验步骤6 2 2 6e l i s a 检测亚组取材及实验步骤6 4 2 7p c r 检测亚组取材及实验步骤“ 2 8 数据处理6 7 3 实验结果6 8 3 1 大鼠精神状态的变化6 8 3 2 大鼠体重的变化6 8 3 3 大鼠心脏重量与心脏体重指数的变化6 9 3 4 实时荧光定量p c r 检测结果7 0 3 5e i l s a 检测结果8 0 3 6 心肌组织h e 染色观察8 5 3 7 免疫组织化学法结合计算机图像处理检测8 6 4 分析与讨论9 0 4 1 耐力型运动心脏动物模型的建立及其形态机能特征9 0 4 2 中等强度耐力训练对心脏局部a n gi i a t i r 信号通路的影响9 7 4 3 中等强度耐力训练对心脏p 1 3 眦恤t o r 信号通路表达的影响1 0 2 4 4 中等强度耐力训练对心脏a m p k m t o r 信号通路表达的影响1 0 8 5 结论1 1 0 第三部分研究总结1 1 1 附录1 1 5 实验研究参考文献1 1 7 后记1 2 8 华东师范大学2 0 1 l 届博士学位论文 第一部分文献综述 1 l j l 刖舌 随着经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，我国心血管疾病的发病率 和死亡率呈现逐年上升的趋势，其具有发病率高、死亡威胁大的特点，己居我国 各类疾病致死原因的首位。根据美国心脏协会与美国心脏病学会基金会的研究指 出：年龄、吸烟、胆固醇升高、糖尿病、肥胖、高血压、心室质量增加及体力活 动不足是心血管疾病的独立危险因子【l 】。 心室质量增加一般是由心肌肥大造成的，本文所指的心肌肥大是指心脏对外 界刺激应答产生的反应性肥大，而不是内源性的遗传性心肌肥厚。心脏的肥大是 一个重要的代偿机制，为克服因压力负荷或容积负荷增加而造成的额外负担提供 了机械性的调节方法。从功能上讲，心肌肥大包括生理性肥大和病理性肥大。生 理性肥大时左心室体积增大，心脏收缩功能正常，心输出能力保持正常或增强。 而病理性肥大虽然左心室体积增大，但心脏收缩功能失常，舒张功能紊乱，心输 出能力下降。 人们从运动员发生的“运动员心脏中得到提示，试图通过体育锻炼，得到 一个生理性的肥大心脏，以此达到身心健康。运动产生的心肌肥大虽然对人体产 生了许多积极的因素，但仍存在心律不齐、心内传导紊乱等现象。经典的理论认 为，运动性心肌肥大( 运动心脏) 是一种生理性肥大，与病理性心肌肥大应有完 全的区别，但在现实中运动所致的心肌肥大和心衰表现出的器官和细胞水平的肥 大程度相近；压力超负荷型心肌肥大射血分数正常，却伴随着收缩功能的失常。 因此，到目前为止，对运动性心肌肥大的性质仍充满争议。 随着分子生物学和细胞生物学的发展，人们发现生理性心肌肥大和病理性心 肌肥大均具有鲜明的结构和分子基础。生理性心肌肥大常伴有生长因子等刺激的 p 1 3 k a k t o r 信号通路的激活；而病理性心肌肥大常伴有脑钠肽、仅肌动蛋白 以及b 一肌球蛋白重链的表达增多，心脏通过旁分泌和或自分泌的作用，分泌血 管紧张素i i 等激素，这些配基激活g 蛋白偶联受体，使g q 蛋白分离，激活下游信 号分子，刺激心肌肥厚的病理发展。目前，大家公认最能区分生理性和病理性心 脏肥大的特征性信号通路是p 1 3 k a h m t o r 和g q 信号通路【2 】。 心脏病理性改变时( 或之前) 会出现一些微损伤，目前，临床上一般将动态 测定血液心肌损伤标志物的方法作为诊断病理性心肌损伤的重要手段。现在公认 的确定标志物为心肌肌钙蛋白，其中心肌肌钙蛋白i 和心肌肌钙蛋白t 的特异性远 华东师范大学2 0 1l 届博士学位论文 远高于其它心肌标志物，对心肌微损伤具有一定诊断能力。目前联合应用心肌肌 钙蛋白i 厂r 已成为诊断心肌损伤的最精确的搭配【3 】。心肌出现微损伤时如能及时治 疗、修复，心功不一定发生改变，如发生不可逆的损伤，则会出现心功下降，乃 至向心衰发展。目前临床普通将脑钠肽作为判断心功和预后心衰的指标，其较其 它标志物具有更高的敏感性和特异性【4 】。 随着生命科学的不断发展，心血管疾病的防治发生了革命性的变革，各种防 治手段不断更新，其中使用运动手段对心血管疾病进行积极的防治成为近年来的 研究热点。运动训练作为一种外界刺激，可因容积负荷或压力负荷的增加造成心 血管系统功能和结构变化。传统的理论认为运动性心肌肥大( 尤其是耐力运动诱 导的心肌肥大) 具有收缩功能增加，心输出量提高等特性，是一种生理性的肥大。 但不断有研究指出其可能是运动性猝死、心衰及其它心血管疾病的重要风险因 素。有报道指出，适宜强度的运动造成的运动性心肌肥大是生理性的肥大，对心 血管功能具有积极的影响f 5 1 ；过大的运动强度则会对心脏会带来不良影响，其造 成的心肌肥大是心衰的主要原因1 6 j 。那么适宜强度的耐力运动造成的运动性心肌 肥大是否也会存在一些病理性变化的趋势? 目前仍未见系统、明确的研究报道。 我们认为通过中等强度耐力训练后，心脏损伤标志物的变化情况，结合组织学表 型，可以判断中等强度耐力训练诱导的运动性心脏肥大性质；通过g q 信号通路 的典型代表，心脏局部a n g l i 及其1 型受体表达的变化情况，结合我们前期的研 究，可以明确这条信号通路的变化对此种心肌肥大的具体作用；通过心脏 p 1 3 姚t o r 信号通路中各信号分子表达的变化情况，明确这条心脏生理性 肥大的代表性信号通路此时的具体变化情况。 以往研究大多采用单一的生化方法对相关指标的m r n a 或蛋白表达进行定 量研究或只采用组织学方法对相关指标进行形态学和定位研究，难免有以偏概全 之嫌。我们通过8 周中等强度的跑台训练，建立大鼠耐力型运动心脏模型，来模 拟人对运动的应答。在此基础上：( 1 ) 使用e l i s a 检测方法，根据心脏损伤标志 物( 心肌肌钙蛋白t 、心肌肌钙蛋白i 和脑钠肽) 表达的变化，结合心脏组织形态 学表型，判断中等强度耐力运动诱导的运动性心脏肥大性质。( 2 ) 使用实时荧光 定量p c r 技术，检澳l j g q 信号通路( 以心脏局部血管紧张素i i 及其1 型受体为代表) m r n a 表达的变化情况，结合我们前期的研究成果，明确这条心肌病理性肥大的 代表性信号通路的变化机制，阐明心脏局部血管紧张素i i 及其l 型受体的变化对 此种心肌肥大的具体作用；( 3 ) 使用实时荧光定量p c r 技术，免疫组织化学法结 2 华东师范大学2 0 11 届博士学位论文 合计算机图像处理技术和e l i s a 技术，检测心脏p 1 3 k a h m t o r 信号通路中各信 号分子( p 1 3 k 、p d k l 、a k t 、m 【t o r 、p 7 0 s 6 k 和e i f 4 e ) 表达的变化情况，明确 这条心肌生理性肥大的代表性信号通路的具体变化情况，从整体上阐明该信号通 路的激活机制。( 4 ) 使用实时荧光定量p c r 技术，检n , d 脏a m