● 摘要
目的:探讨有氧运动重塑正常和心肌梗死(MI)大鼠左心室交感神经及其受体表征。
方法:3月龄SD大鼠70只(购自西安交通大学实验动物管理中心,体重180~220g,采用啮齿类动物干燥饲料喂养,自由饮食),随机分为5组:正常对照组(C组)、有氧运动组(E组)、心梗安静组(MC组)、心梗运动组(ME组)和假心梗组(SC组),术后各组成活12只。结扎大鼠左冠状动脉前降支制备心肌梗死模型;参照Xu和Batista文献报道,选择大鼠有氧运动方案。8周后检测心电图和血流动力学指标,摘取心脏,分别进行TTC染色、常规石蜡制片和心肌特化染色;采用免疫组化SABC法和Western Blot法观察、测试心肌组织交感神经再生、b-AR和NOS表征。免疫组化及染色图片采用Olympus显微镜与图像分析系统进行观察、拍照。Western Blot图像采用Image Quant TLv2005软件分析处理,结果采用SPSS 17.0 for Windows软件包进行统计学处理,结果以平均数±标准差表示。
结果:
1 通过HE和Masson染色观察,正常对照组和假心梗组大鼠心肌组织结构正常,有氧运动组大鼠心肌细胞肥大、排列规则,间质胶原适度增生;心梗安静组大鼠心肌细胞排列紊乱,间质胶原过度增生;心梗运动组大鼠间质胶原过度增生得到改善。
2 有氧运动可显著降低正常大鼠体重(P),显著提高心脏重量(P),显著提高心系数(P);心梗可显著增加大鼠体重(P),显著提高心脏重量(P),显著提高心系数(P);有氧运动可显著降低心梗大鼠体重(P),显著降低心脏重量(P),显著提高心系数(P)。表明,有氧运动可导致心脏发生运动性肥大;心梗可导致心脏发生病理性肥大,有氧运动可显著改善心梗大鼠的病理性心脏肥大。
3 有氧运动组大鼠心率(HR)和左室舒张末压(LVEDP)显著性降低(P),左室收缩压(LVSP)和左室内压最大上升速率(±dP/dt max)显著性升高(P);心梗安静组大鼠HR和LVEDP显著性升高,LVSP和±dP/dt max显著性降低(P);心梗运动组大鼠HR和LVEDP显著性降低,LVSP和±dP/dt max显著性升高(P)。有氧运动可显著升高大鼠T波电压(P),QRS波群间期和QT间期无显著变化;心梗安静组大鼠各项指标与假心梗组比较均变化显著(P),表现为T波电压显著下降,QRS波群间期和QT间期显著升高;与假心梗组比较,心梗运动组大鼠QRS波群间期、QT间期和T波电压均无显著性差异。但与心梗安静组比较,心梗运动组大鼠QRS波群间期和QT间期显著下降(P),T波电压无显著差异。表明,有氧运动可显著提高大鼠心功能;心梗后大鼠心功能显著降低,有氧运动可显著改善心梗大鼠心功能。
4 反映交感神经分布的酪氨酸羟化酶(TH)和新生交感神经的生长相关蛋白-43(GAP-43)结果显示,有氧运动组大鼠左心室TH和GAP-43蛋白表达显著高于安静对照组(P);心梗大鼠左心室TH蛋白表达显著低于假心梗组,GAP-43蛋白表达显著高于假心梗组(P);心梗运动组大鼠左心室TH蛋白表达显著高于心梗安静组(P),GAP-43蛋白表达显著低于低于心梗安静组(P)。表明,有氧运动可显著改善大鼠左心室交感神经分布,促进交感神经新生;心梗可显著降低大鼠左心室交感神经分布,促进交感神经新生;有氧运动可显著改善心梗大鼠左心室交感神经分布,降低交感神经新生。
5 有氧运动组大鼠左心室β1-AR和β3-AR表达显著性高于安静对照组(P);心梗安静组大鼠左心室β1-AR和β3-AR表达显著性低于假心梗组(P);心梗运动组大鼠左心室β1-AR表达显著性高于心梗安静组(P),β3-AR表达显著性低于心梗安静组(P)。表明,有氧运动可通过降低β3-AR表达,提高心梗大鼠左心室中β1/3-AR均衡性,实现交感神经再重塑,从而改善大鼠MI后心功能。
6 有氧运动组大鼠左心室内皮型一氧化氮合酶(eNOS)表达显著性高于安静对照组(P);心梗大鼠左心室eNOS表达显著性高于假心梗组(P);心梗运动组大鼠左心室eNOS表达显著性低于心梗安静组(P)。提示,有氧运动降低心梗大鼠左心室β3-AR表达,引起心梗大鼠交感神经再重塑可能是通过改变心梗大鼠左心室eNOS表达实现的。
结论:
有氧运动可引起心脏发生运动性心脏肥大,显著提高大鼠心功能,可使交感神经分布增加,刺激交感神经适度增生,上调β1-AR表征,下调β3-AR表征。因此认为,有氧运动诱导心脏功能增强与交感神经适度增生、心肌细胞β1/3-AR表征关系密切。
MI导致心功能显著降低,左心室β1/2-AR均衡性降低,心脏的正性肌力作用降低;心脏β3-AR活性显著升高,对心脏具有负性肌力作用。心梗后β1/3-AR均衡性发生变化,作用于心脏产生的净效应为负性肌力作用,通过提高交感神经活性,增加心率来维持正常的心输出量,表明心梗大鼠交感神经发生重塑现象,且与eNOS表达有关。
心梗后通过有氧运动可显著提高大鼠心功能,是通过改善心梗大鼠左心室β1/3-AR的表征,降低交感神经新生,改善交感神经重塑,从而促使心脏自主神经均衡性趋于正常。β3-AR主要通过激活eNOS发挥负性肌力作用,推测心梗后运动可通过降低心梗大鼠左心室eNOS表达抑制β3-AR活性,改善心梗大鼠心功能。