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

1、yiT 论女第表站冢 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 【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 （PI3K/Akt/mTOR 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H及其 1 型受体为代表的 Gq 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

2、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H及 其 1型受体 mRNA 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H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 PI3K/Akt/mTOR 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

3、 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）60 只雄性 SD 大鼠（3 月龄）随机分为对照组（C 组,n二 30）和中等强度耐力训练组（E 组,n=30）,每组包括形态学检测亚组 （C1/E1 组,n=10）、ELISA 检测亚组（C2/E2 组,n=10）和实时荧光定量 PCR 检测亚组 （C3/E3 组,n=10） 。 E 组大鼠通过 8 周中等强度的跑台

4、耐 力训练，建立大鼠耐力型运动心脏模型。训练计划按照 Fenning 的训练 方案，结合 Wisloff 对最大摄氧量的控制方法，相对运动强度大约维持 在60%-65%VO2max。（2）通过实时荧光定量 PCR 技术检测 C3 和 E3 组大鼠心脏 PI3K/Akt/mT0R 信号通路中各信号分子 PI3K、PDK1、 Akt、mTOR、p70S6K、elF4E 和 AMPK 以及 Gq 信号通路（以局部血 管紧张素H及其 1 型受体为代表）的 mRNA 表达。（3）C2 和 E2 组大鼠 心尖部取血离心后，通过 ELISA 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

5、；取出大鼠心脏匀浆后 ，通过 ELISA 法检测大鼠心脏 Akt 和 mTOR 蛋白的表达。（4）使用 HE 染色 观察 C1 和 EI 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 C1 和 E1 组大鼠心脏 Akt、mTOR、 p70S6K 和 eIF4E 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）E1 和 E2 组大鼠较 C1 组和 C2 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）E3 组大鼠心脏局部血管紧张素H的 mRNA 表达显著增加，而其 1 型受体 的 mRNA 表达显著下

6、调；PI3K、PDK1、Akt 和 AMPK 的 mRNA 表 达未见显著增加，mTOR、p70S6K 和 eIF4E 的 mRNA 表达显著增加。 yiT 论女第表站家 (3)E2 组大鼠血清心肌肌钙蛋白 T、血清心肌肌钙蛋白I、血清 BNP 和心脏 Akt 蛋白的含量未发生显著性变化，心脏 mTOR 的蛋白表达显 著增加。(4)E1 组大鼠心脏组织 HE 染色未见病理性改变。(5)心脏 Akt 蛋白免疫反应阳性面积和光密度未见显著增加；心脏 mTOR 蛋白、 心脏 p70S6K 蛋白和心脏 elF4E 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

7、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,BNP 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 AT1R 的 mRNA 表达下调，使心脏局部 Ang H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 Angn收缩冠状血管的作用减弱，增加冠状血

8、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 ，Ang n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，Ang n /AT1R 信号通路不起主要 作用。(4)Akt 与 mTOR 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,Akt 应是 mTOR 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 mTOR 及其下游因子。（5）8 周中等强度 的耐力训练后，大鼠心脏

9、PI3K/PDK1/Akt 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 mTOR/p70S6K/elF4E 信号通路完成的。与正常生理发 育导致的心肌肥大不同,PI3K/PDK1/Akt 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 AktmTORAng II AT_1R 信号 通路运动性心肌肥大 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2011 【分类号】：G80

10、4.2 【目录】 ： 论文摘要6-9Abstract9-14第一部分文献综述14-69前言 14-161.心肌肥大概述 16-221.1 心肌肥大的分类 17-201.2 运动性心肌 肥大20-211.3 运动性心肌肥大与心血管疾病 21-222.PI3K/Akt/mTOR 信号通路与 Gq 信号通路 22-522.1PI3K/Akt/mTOR 信号通路概述 22-452.2Gq 信号通路和心肌肥大45-523.心肌损伤标志物52-583.1心 肌肌钙蛋白53-553.2 脑钠肽 55-58 参考文献 58-69 第二部分实验研究 yiT 论女第衣站家 69-1241 .前言 69-712 材

11、料与方法 71-812.1 动物分组 712.2 训练方案 71-722.3 实验仪器与试剂 72-742.4 技术路线 74-752.5 形态学检测亚组 取材及实验步骤75-772.6ELISA检测亚组取材及实验步骤 772.7PCR 检测亚组取 材及实 验步骤 77-802.8 数据处 理 80-813.实验结果 81-1033.1 大鼠精神状态的变化 813.2 大鼠体重的变化 81-823.3 大鼠 心脏重量与心脏体重指数的变化 82-833.4 实时荧光定量 PCR 检测结 果 83-933.5EILSA检测结果 93-983.6 心肌组织 HE 染色观察 98-993.7 免疫组织化学法结合计算机图像处理检测 99-1034.分析和讨论 103-1234.1 耐力型运动心脏动物模型的建立及其形态机能特征 103-1104.2 中等强度耐力训练对心脏局部 Ang II /AT_1R 信号通路