期刊信息
主办:中国中医科学院中药研究所;中华中医药学会
主管:国家中医药管理局
ISSN:1005-9903
CN:11-3495/R
语言:中文
周期:半月
影响因子:1.817375
数据库收录:
北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:中药学
期刊热词:
药理
8 周有氧运动改善肥胖诱导心肌纤维化过程中核(8)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】[45] ERKENS R, KRAMER CM, LüCKST?DT W, et al. Left ventricular diastolic dysfunction in Nrf2 knock out mice is associated with cardiac hypertrophy, decreased expression of SERCA2a, and preserved endo
[45] ERKENS R, KRAMER CM, LüCKST?DT W, et al. Left ventricular diastolic dysfunction in Nrf2 knock out mice is associated with cardiac hypertrophy, decreased expression of SERCA2a, and preserved endothelial function. Free Radic Biol Med.2015;89:906-917.
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0 引言 Introduction路在这一作用中的机制。肥胖是多种慢性疾病的诱发因素,诸多研究证实肥胖可以引起心肌纤维化[1-2]。心肌纤维化是心肌细胞外基质合成和降解失衡引起的细胞外基质过度沉积的现象,是高血压、糖尿病、衰老等多种疾病发展至一定阶段的共同病理过程。心肌细胞外基质的沉积主要表现为Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白的增生,胶原蛋白浓度异常增加,各型胶原比例失调或者排列紊乱,可引起心室壁顺应性下降、僵硬度增加,从而导致心脏舒张功能障碍[3]。研究证实,细胞外基质的降解受到基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂平衡关系的调控,基质金属蛋白酶促进胶原蛋白的降解,而基质金属蛋白酶组织抑制剂对基质金属蛋白酶起到抑制作用。在正常心肌组织中,基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂维持着动态平衡,一旦二者比例失调,将会引起心肌纤维化的发生[4],肥胖诱发的心肌纤维化同样可能与二者比例失调有关[5]。氧化应激是心肌纤维化的重要诱因。氧化应激和炎症反应均能诱导转化生长因子β1 的分泌。转化生长因子β1 作为调节纤维化的关键因子,调节细胞内Smad 分子的表达,进而降低基质金属蛋白酶活性,促进基质金属蛋白酶组织抑制剂的增加,介导了纤维化的发生。核因子E2 相关因子2(nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2,Nrf2)作为细胞内氧化还原状态的关键调节者,通过与细胞核内的抗氧化反应元件相结合,可激活醌氧化还原酶、血红素加氧酶和超氧化物歧化酶等一系列抗氧化酶,清除细胞内过多的氧自由基,维持细胞内氧化还原状态的动态平衡。有研究证实Nrf2激活的抗氧化系统可改善心肌纤维化[6]。研究发现,有氧运动可改善衰老、高血压诱导的心肌纤维化。有氧运动是否同样可以改善肥胖诱发的心肌纤维化?规律性有氧运动对细胞中Nrf2 的激活作用受到广泛关注,有氧运动是否通过Nrf2 通路实现对心肌纤维化的调节?目前尚未见报道。该研究通过建立肥胖大鼠有氧运动模型,探讨有氧运动对肥胖诱导的心肌纤维化的作用,阐明Nrf2 通1 材料和方法 Materials and 设计 完全随机实验设计 时间及地点 实验于2019 年3 至10 月在江苏师范大学完成 材料1.3.1 实验试剂 丙二醛检测试剂盒(碧云天生物技术公司S0131);抗体:Ⅰ型胶原蛋白(sc-,Santa Cruz 公司)、Ⅲ型胶原蛋白(sc-,Santa Cruz 公司)、基质金属蛋白酶2(sc-,Santa Cruz 公司)、基质金属蛋白酶组织抑制剂2(sc-,Santa Cruz 公司)、Nrf2(sc-,Santa Cruz公司)、超氧化物歧化酶(sc-,Santa Cruz 公司)、血红素加氧酶1(sc-,Santa Cruz 公司)、醌氧化还原酶1(sc-,Santa Cruz 公司) 实验动物 8 周龄雄性SD 大鼠60 只,体质量(214.) g,购自济南朋悦实验动物繁育有限公司,许可证号SCXK (鲁)2019-0003。光照时间12 h,室温保持22-25 ℃,空气湿度40%-60%,每笼3 只,自由饮水进食饲养。适应性饲养1 周后,随机筛选20 只进行普通饲料饲养,其余40 只采用45%高脂饲料(购自北京华阜康生物科技股份有限公司,批号H)喂养。每周测量所有大鼠体质量及身长,饲养8 周后以大鼠体质量比普通饲料组平均增加10%且Lee’s 指数比普通饲料组增加1.5%作为肥胖大鼠的标准[7],判定肥胖模型造模成功,筛选得到肥胖大鼠20 ?实验方法1.4.1 运动方案 以普通饲料组作为正常大鼠对照,肥胖大鼠继续以高脂饲料喂养,肥胖大鼠和正常大鼠分别随机分为安静对照组与有氧运动组,即正常安静组、正常运动组、肥胖安静组和肥胖运动组,每组10 只。所有大鼠均进行1 周的动物跑台适应性训练,训练方案为:0°,15 m/min,20 min/d,6 d/周。在进行适应性训练后,正常运动组和肥胖运动组大鼠进行8 周跑台的有氧运动训练,训练方案为:0°,20 m/min,60 min/d,5 d/周,跑速相当于55%-65% VO2max强度,共持续8 周。该方案经江苏师范大学动物实验伦理委员会批准(批准号:)。组织工程实验动物造模过程的相关问题造模目的: 建立肥胖大鼠有氧运动训练模型,探究有氧运动对肥胖诱导的心肌纤维化的作用选择动物的基本资料:①SD 大鼠60 只;②8 周龄;③体质量(214.) g;④雄性模型与所研究疾病的关系:肥胖可诱导心肌纤维化的发生造模技术描述: 45%高脂饲料饲养8 周动物数量及分组方法:肥胖大鼠和正常大鼠分别随机分为安静对照组与有氧运动组,即正常安静组、正常运动组、肥胖安静组和肥胖运动组,每组10 只造模成功评价指标:以大鼠体质量比普通饲料组平均增加10%且Lee’s 指数比普通饲料组增加1.5%作为肥胖大鼠的标准;运动组大鼠进行8 周跑台运动造模后取材及观察指标:麻醉后腹主动脉取血处死。观察指标:①心脏质量与全心指数;②天狼猩红染色检测心肌胶原容积分数;③试剂盒检测心脏丙二醛水平;④Western blot 检测Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白、基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶组织抑制剂2、Nrf2、超氧化物歧化酶、血红素加氧酶1 和醌氧化还原酶1 蛋白表达伦理委员会批准: 该实验经过江苏师范大学动物实验伦理委员会批准,批准号为1.4.2 取材 所有动物在最后一次运动后48 h 取材。采用腹腔注射5%水合氯醛(10 mL/kg)麻醉,打开胸腔迅速取出心脏,将心脏放在4 ℃生理盐水中洗去浮血,称质量,计算全心质量指数(全心质量/体质量) 天狼猩红染色 取左心室(除心尖外),40 g/L 多聚甲醛固定,石蜡包埋后纵切组织,切片厚6 μm;烤片2 h,取切片,脱蜡;天狼猩红染色液滴染1 h,置于无水乙醇中迅速分化数秒钟,洗去表面浮色;Mayer 苏木精染色液染细胞核8-10 min,使细胞核染成蓝色,自来水洗去浮色10 min;常规脱水透明;中性树胶封固。天狼猩红染色法可使胶原纤维呈红色,偏振光下Ⅰ型胶原呈红色或黄色,Ⅲ型胶原呈绿色。将制好的切片放在光镜下观察,随机分析5 个视野,取其均值,测算心肌胶原容积分数(心肌胶原面积与心肌总面积的比值),用偏振光显微镜观察Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维表达 丙二醛水平检测 各组大鼠心脏取材后,迅速置于液氮速冻,在液氮中研磨粉碎,加入裂解液,4 ℃ 12 000×g高速离心提取蛋白,BCA 法测定蛋白浓度。按照丙二醛试剂盒说明加入相应工作液,用酶标仪在532 nm 测定吸光度,对照标准曲线计算组织丙二醛水平 Western blot 方法检测相关蛋白表达 各组大鼠心脏取材后,置于液氮中迅速冷却,在液氮中研磨粉碎,加入相应比例RIPA 裂解液和蛋白酶抑制剂,静置30 min,4 ℃ 12 000 r/min 离心15 min,取上清液,BCA 法测定蛋白浓度,调整蛋白浓度为20 g/L,采用 SDS-PAGE 电泳对各分子里样品蛋白进行分离,然后转膜至PVDF 膜,5%BSA 孵育封闭1 h,然后分别加入Ⅰ型胶原蛋白(1 ∶200)、Ⅲ型胶原蛋白(1 ∶200)、基质金属蛋白酶2(1 ∶200)、基质金属蛋白酶组织抑制剂2(1 ∶200)、Nrf2(1 ∶100)、超氧化物歧化酶(1 ∶500)、血红素加氧酶1(1 ∶200)、醌氧化还原酶1(1 ∶200)不同抗体,4 ℃孵育过夜,第2 天加入相应二抗孵育1 h,TBST 漂洗3 次,每次10 min,配制ECL 发光试剂反应液,放入Bio-Rad 凝胶成像仪中进行拍摄得到目的条带图像。用 Image Lab 软件读取条带的积分灰度值,以β-actin 为内参,各组目的蛋白的表达=(实验组目的蛋白灰度值/内参蛋白灰度值)∶(对照组目的蛋白灰度值/内参蛋白灰度值) 主要观察指标 ①运动训练后各组大鼠心脏质量与全心指数;②运动训练后各组大鼠心肌胶原容积分数;③各组大鼠心肌组织丙二醛水平;④各组大鼠心肌组织Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白、基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶组织抑制剂2、Nrf2、超氧化物歧化酶、血红素加氧酶1 和醌氧化还原酶1 蛋白表达 统计学分析 应用 SPSS 19. 0 对实验数据进行分析,实验结果以平均值±标准误形式表示,组间采用单因素方差分析法( ANOVA),P< 0.05 为差异有显著性意义,P< 0.01 为差异有非常显著性意义。2 结果 实验动物数量分析 实验开始采用60 只SD 大鼠用于构建模型,筛选得到20 只肥胖大鼠,有20 只未达到肥胖标准被舍去,最终共有40 只大鼠进入结果分析,中途无脱落 各组大鼠体质量和全心指数 如表1 所示,正常运动组体质量、心脏质量和全心指数与正常安静组相比无差异;肥胖安静组大鼠体质量和心脏质量均非常显著高于正常安静组,但是全心指数与正常安静组并未呈现显著性增加;肥胖运动组大鼠体质量和心脏质量均显著低于肥胖安静组,而全心指数与肥胖安静组差异无显著性意义。表1 |各组大鼠体质量、心脏质量和全心指数 (±s,n=10)Table 1 |Body mass, heart mass and heart mass index of rats in each group表注:与正常安静组相比,aP< 0.01;与肥胖安静组相比,bP< 0.05,cP< 0.01组别 体质量(g) 心脏质量(g) 全心指数(g/kg)正常安静组 474. 1. 2.正常运动组 470. 1. 2.肥胖安静组 579. 1. 2.肥胖运动组 546. 1. 2. 大鼠心肌胶原容积分数 如表2 所示,肥胖安静组大鼠心肌胶原容积分数非常显著高于正常安静组,肥胖运动组较肥胖安静组非常显著降低。如图1、图2 和表3 所示,肥胖安静组Ⅰ型胶原纤维表达和Ⅰ型胶原蛋白表达显著高于正常安静组,而肥胖运动组Ⅰ型胶原纤维表达和Ⅰ型胶原蛋白表达显著低于肥胖安静组 各组大鼠心肌组织基质金属蛋白酶2 和基质金属蛋白酶组织抑制剂2 蛋白表达 如图3 和表4 所示,各组大鼠心肌组织基质金属蛋白酶组织抑制剂2 表达并未呈现出显著性差异;与正常安静组相比,正常运动组基质金属蛋白酶2 表达无显著性变化;肥胖安静组基质金属蛋白酶2 表达和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值较正常安静组均显著增加;而肥胖运动组基质金属蛋白酶2 表达和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值均显著降低 各组大鼠心肌丙二醛水平 如图4 所示,正常运动组与正常安静组心肌丙二醛水平差异无显著性意义,而肥胖安静组较正常安静组心肌丙二醛水平显著增加;肥胖运动组与肥胖安静组相比无显著性变 各组大鼠心肌Nrf2 及抗氧化酶蛋白表达 如图5 所示,与正常安静组相比,正常运动组Nrf2 和醌氧化还原酶1 蛋白表达显著增加;肥胖安静组Nrf2、血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶蛋白表达显著低于正常安静组;肥胖运动组Nrf2、血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶蛋白表达显著高于肥胖安静组。表2 |各组大鼠心肌胶原容积分数 (±s,n=10)Table 2 |Comparison of collagen volume fraction of the rat myocardium among groups表注:与正常安静组相比,aP< 0.01;与肥胖安静组相比,bP< 0.05组别 心肌胶原容积分数(%)正常安静组 2.正常运动组 2.肥胖安静组 6.肥胖运动组 4.表3 |各组大鼠心肌组织Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白表达Table 3 |Expression of type I and III collagen in the rat myocardium (±s,n=10)表注:与正常安静组相比,aP< 0.01;与肥胖安静组相比,bP< 0.05组别 Ⅰ型胶原蛋白 Ⅲ型胶原蛋白正常安静组 1. 1.正常运动组 0. 1.肥胖安静组 1. 1.肥胖运动组 0. 1.表4 |各组大鼠心肌组织基质金属蛋白酶2 和基质金属蛋白酶组织抑制剂2 表达 (±s,n=10)Table 4 |Expression of matrix metalloproteinase 2, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase and their ratio in the rat myocardium表注:与正常安静组相比,aP< 0.01;与肥胖安静组相比,bP< 0.05基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2正常安静组 1. 1. 1.正常运动组 1. 0. 1.肥胖安静组 1. 0. 1.肥胖运动组 1. 1. 1.组别 基质金属蛋白酶2 基质金属蛋白酶组织抑制剂23 讨论 Discussion肥胖已经成为全球范围内的一种代谢性慢性疾病,由肥胖诱导的心肌功能重构已经成为诱发心力衰竭的重要因素,其中肥胖诱发的心肌纤维化已经在多项研究中得到了证实。GONCALVES 等[1]研究证实6 周高糖膳食饲养的 Wistar 大鼠可诱导左右心室心肌肥大和心肌纤维化,表现为心肌僵硬度增加,心脏舒张功能障碍;BLANKE 等[2]对SD 大鼠进行自主高脂饮食,5 个月后天狼猩红染色结果显示SD 大鼠心肌发生了明显的纤维化;MARTINS 等[8]同样发现20 周的高脂饮食后大鼠呈现出明显的心肌肥大和心肌纤维化。除大鼠外,其他动物模型采用高脂饲料喂养后同样也可以造成心肌纤维化。WANG 等[9]研究发现11 个月高脂膳食可引起小鼠心肌肥大和心肌纤维化;CARROLL 等[10]研究结果显示12 周的高脂饮食可引起兔心肌和冠状动脉纤维化,胶原过度增加。在该研究中,16 周高脂膳食可以引起SD 大鼠心脏质量显著增加;尽管全心指数在肥胖大鼠和普通大鼠间并没有显著性差异,但是天狼猩红染色和胶原蛋白表达检测结果显示肥胖安静组大鼠心肌胶原容积分数显著高于正常安静组,由此说明经过16 周高脂膳食饲养的SD 大鼠呈现出显著的心肌纤维化,这与前人的研究结果相一致。心肌纤维化的主要表现为心肌组织中的胶原纤维过量积聚、胶原含量显著增多,胶原纤维比例失调以及排列紊乱是纤维化逐渐发展的过程[11]。在心肌中,最丰富的纤维蛋白是胶原蛋白,主要由心肌成纤维细胞分泌,是细胞外基质的主要成分。在哺乳动物心肌内,胶原纤维主要含有Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白,其中以Ⅰ型为主,约占85%,而Ⅲ型约占11%。Ⅰ型胶原影响了心肌的强度,具有较强的抗张性,而Ⅲ型胶原决定了心脏的顺应性,当Ⅰ型胶原增多时,心肌硬度增加,而心肌的顺应性下降,影响了心肌的收缩功能[12]。当心肌纤维化时,Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白出现比例失调,使心肌顺应性下降[13-14]。衰老和糖尿病等疾病也可引起心肌Ⅰ型胶原纤维的增加[15-16]。该研究结果显示,在肥胖状态下,Ⅰ型胶原蛋白表达增多,而Ⅲ型胶原蛋白变化不大,因而Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白比例增加,由此推测肥胖诱导了心肌纤维化,心脏顺应性由于肥胖出现降低。运动对心肌胶原蛋白的作用也存在一定的争议。尹懿等[17]研究发现有氧运动训练降低了高血压大鼠Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白比例;李丹等[18]结果证实8 周跑台训练降低了糖尿病大鼠心肌Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白表达;然而王世强[19]的研究认为心肌胶原蛋白的表达与运动强度有密切关系,运动强度越大反而越增加了Ⅰ型胶原蛋白表达。在该研究的肥胖模型中,经过8 周有氧运动训练减少了心肌Ⅰ型胶原蛋白,而Ⅲ型胶原蛋白变化不大。在不同动物模型中胶原蛋白对运动的反应性存在着区别,此外不同的运动训练模式对胶原蛋白的作用也有相当大的差异[20]。心肌胶原的增生与基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂的平衡有直接关系。在正常心肌组织中,基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂维持着动态平衡,一旦二者比例失调,将会引起心肌纤维化的发生[4]。有研究发现基质金属蛋白酶2 的表达与心肌纤维化的程度呈正相关[21],而基质金属蛋白酶2 敲除小鼠心肌肥大和纤维化程度显著降低[22]。该研究结果显示肥胖安静组大鼠心肌组织基质金属蛋白酶2 表达显著高于普通大鼠,而基质金属蛋白酶组织抑制剂2 表达在各组间无显著性差异,但是二者比值显著性增加。该结果说明在高脂诱导的肥胖大鼠心肌中,基质金属蛋白酶2 与基质金属蛋白酶组织抑制剂2 表达失衡,可能是引起心肌胶原沉积的直接原因。然而对于肥胖模型中基质金属蛋白酶2 和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2比值的结论并不统一。KOSMALA 等[5]研究显示女性肥胖患者血浆中基质金属蛋白酶2 水平显著降低,同时基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2的比例降低,这可能是诱发肥胖患者心肌细胞外基质异常增多的原因。有研究结果显示在肥胖小鼠模型中基质金属蛋白酶2 的表达增加,心肌Ⅰ型和Ⅲ型胶原含量升高,进而使心脏功能降低[23],这一结果与该研究相一致。基质金属蛋白酶2 表达和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值失衡在肥胖诱发的心肌纤维化中起关键作用,但是在不同模型或心肌纤维化的不同阶段基质金属蛋白酶2 和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值表现出差异性。在心肌纤维化过程的不同阶段,基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂的增加呈现出时间依赖性,在心肌纤维化的初始阶段,基质金属蛋白酶活性和表达水平增加,基质金属蛋白酶组织抑制剂的增加不明显或者降低,在这一阶段主要表现为细胞外基质降解增加,因此基质胶原对心肌的支持作用减弱从而出现排列紊乱;而在心肌纤维化的中后期,基质金属蛋白酶的活性下降,同时基质金属蛋白酶组织抑制剂的水平持续升高,进一步抑制基质金属蛋白酶活性,胶原合成增加。因此,二者比值在心肌纤维化的不同阶段呈现出动态变化[19]。图 1 |各组大鼠心肌天狼猩红染色Figure 1 |Sirius red staining of the rat myocardium in each group图注:图中A 为普通光镜下各组大鼠心肌天狼猩红染色结果(×200);B 为偏振光显微镜下各组大鼠心肌天狼猩红染色结果(×200),红色、黄色表示Ⅰ型胶原纤维,绿色表示Ⅲ型胶原纤维图 2 |各组大鼠心肌组织Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白表达Figure 2 |Expression of type I and III collagen in the rat myocardium图 3 |各组大鼠心肌组织基质金属蛋白酶2 和基质金属蛋白酶组织抑制剂2 蛋白表达Figure 3 |Expression of matrix metalloproteinase 2 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase in the rat myocardium图 4 |各组大鼠心肌丙二醛水平Figure 4 |Level of malondialdehyde in the rat myocardium图注:与正常安静组相比,aP< 0.05图 5 |各组大鼠心肌Nrf2 及抗氧化酶蛋白表达Figure 5 |Expression of nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 and antioxidant enzymes in the rat myocardium图注:图中A 为各组大鼠心肌Nrf2 及抗氧化酶蛋白表达条带;B 为心肌Nrf2 及抗氧化酶蛋白表达数据统计;与正常安静组相比,aP< 0.05,bP< 0.01;与肥胖安静组相比,cP< 0.05,dP< 0.01。Nrf2:核因子E2 相关因子2;NQO1:醌氧化还原酶1;HO-1:血红素加氧酶1;SOD:超氧化物歧化酶大量研究表明,有氧运动可以改善高血压、糖尿病和衰老等多种病理状态诱导的心肌纤维化[17,24-26]。运动训练对肥胖引起的心肌纤维化的改善作用也在多项研究中得到了证实。ZHANG 等[27]研究结果显示,经过8 周高脂膳食饲养后小鼠呈现出心肌纤维化,经过8 周自主运动后,心肌炎症由于运动而降低,心肌纤维化受到抑制,细胞外基质与对照组无显著性差异,心肌功能在运动后得到了改善;BOSTICK 等[28]对西方饮食诱导的肥胖雌性小鼠研究发现,尽管自主转轮运动没有减轻肥胖小鼠体质量,但是肥胖小鼠的心肌纤维化程度在运动后得到明显改善;汤明月[29]对肥胖大鼠进行8 周跑台有氧运动训练,结果显示有氧运动可以降低肥胖大鼠的心肌胶原交联程度,减轻心肌纤维化程度。该研究结果与以上研究结论相一致,经过8 周有氧运动训练后,肥胖运动组大鼠体质量和心脏质量显著低于肥胖安静组,尽管全心指数与肥胖安静组差异无显著性意义,但是天狼猩红染色结果显示肥胖运动组较肥胖安静组心肌胶原容积分数显著降低,从而降低了心肌纤维化水平。此外,8 周有氧运动训练后,肥胖大鼠基质金属蛋白酶2 表达水平和基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值均显著降低。XU 等[30]研究结果显示运动可改善基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶组织抑制剂之间的平衡,减轻了心肌纤维化,这一研究结果与该研究相一致。因此也说明运动训练调节了基质金属蛋白酶2 的表达和心肌细胞外基质的沉积,改善了心肌纤维化水平。当机体内代谢产生的自由基超出了机体的清除能力,进而出现氧化还原状态失衡,自由基可攻击细胞膜和线粒体膜,使细胞处于氧化应激状态,影响了细胞的正常功能。多项研究证实,氧化应激是诱导心肌纤维化发生的重要机制。KANDASAMY 等[31]研究证实了基质金属蛋白酶2 可以受到氧化应激的激活,从而引起心肌损伤。DANG 等[32]研究也认为活性氧的生成是诱发基质金属蛋白酶2表达增多的关键因素。活性氧同时又促进了炎症反应的发生,炎症反应与心肌纤维化存在着密切的关系[33]。炎症细胞大量分泌肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β 和转化生长因子β1 等炎症因子和促纤维化因子,刺激成纤维细胞增殖且细胞外基质的合成分泌增加,如果细胞外基质进一步的积聚,则促进了心肌纤维化的发生[34]。活性氧可以通过作用于TGF-β1/Smad 通路促进细胞外基质的沉积进而加重心肌纤维化[35]。肥胖可增强机体内氧化应激状态,增加自由基的积累[36-37]。活性氧促进心肌纤维化发生的机制在肥胖模型中同样得到广泛证实。GLENN 等[38]研究结果显示,脂肪在心脏的堆积增强了血管紧张素诱导的活性氧和转化生长因子β1 的表达,使Smad3 蛋白发生磷酸化,促进了心肌纤维化的进一步发展;ABDURRACHIM 等[39]给予20周高脂膳食引起小鼠脂肪堆积,进而出现心肌氧化应激、钙稳态失衡和心肌纤维化;BOSTICK 等[28]在16 周高脂饲养诱导的肥胖小鼠中同样证实了活性氧在诱导心肌纤维化中的作用。Nrf2/ARE 通路在多种疾病发生和发展过程中通过调节抗氧化系统改善机体功能的作用被广泛研究。当机体处于氧化应激状态时,活性氧可以激活细胞内核转录因子Nrf2,促进Nrf2 进入细胞核,与核内ARE 相结合,调节了下游一系列酶的表达,清除过多的自由基。Nrf2 在调节器官纤维化中同样起到重要作用[40]。SAW 等[41]在研究也指出Nrf2 敲除鼠较野生鼠呈现出增多的基质金属蛋白酶2 表达和炎症反应,并且Nrf2 在调节细胞外基质降解过程中具有保护作用;GUAN 等[42]证实了Nrf2 通过ROS/TGF-β1/Smad 途径抑制了肠纤维化;有研究发现通过物质补充激活Nrf2 减少了心肌活性氧的生成,减轻和延缓了心肌纤维化[43-44]。因此推断Nrf2 可降低活性氧水平,在多器官纤维化过程中起保护作用。ERKENS 等[45]通过Nrf2 敲除鼠研究发现,缺乏Nrf2 可以导致心肌舒张功能障碍,而通过对一些动物模型的研究发现长期有氧运动训练可以促进心肌细胞Nrf2 的表达,改善心肌功能。NARASIMHAN 等[46]研究结果显示有氧运动训练可以激活衰老状态下心肌Nrf2 水平,改善心肌重构;6 周中等强度的跑台运动训练可以增强青年小鼠心肌Nrf2 及其下游醌氧化还原酶1、血红素加氧酶1、过氧化氢酶以及谷胱甘肽还原酶的表达[47];SUN 等[48]结果显示8 周中等强度跑台运动训练可增强了SD 大鼠心肌Nrf2 的作用,醌氧化还原酶1、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶表达增加;BOS 等[49]研究也显示有氧运动训练可以增强心肌Nrf2 表达。有氧运动训练是否可以增强肥胖模型Nrf2 表达及其作用的相关研究仍较少。该研究结果显示,肥胖安静组大鼠与普通大鼠心肌Nrf2 表达虽然无显著性差异,但是肥胖大鼠血红素加氧酶1和超氧化物歧化酶蛋白表达显著低于普通大鼠。经过有氧运动训练,肥胖大鼠心肌Nrf2 以及血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶的表达显著增加。血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶对氧化应激状态的调节可显著降低心肌纤维化水平[28]。但是有趣的是,该研究中普通对照大鼠在经过有氧运动后Nrf2蛋白表达增加,血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶表达无明显改变,而醌氧化还原酶1 表达在运动后显著增多。对于这一现象可能是由于肥胖模型影响了Nrf2 调节的血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶的表达,运动训练后通过Nrf2 调节肥胖介导的血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶表达,从而起到改善作用,这一机制与普通模型大鼠的作用不同。不同研究中动物模型存在差异,在不同生理或病理状态下,有氧运动训练对心肌Nrf2 的作用是相似的,而Nrf2 调控的下游抗氧化酶的表达在不同的模型差异较大,这也可能是不同模型对抗氧化的作用有所区别,而运动也通过对不同抗氧化酶的调节起改善作用。该研究中正常大鼠有氧运动训练通过Nrf2/NQO1 增强心肌抗氧化作用。运动对肥胖模型心肌调节的作用与衰老和健康机体中也可能有所区别,这也许是运动并未改变正常对照组心肌结构的原因。Nrf2 是否是运动调节心肌结构改善的特异性通路仍有待于后续进一步研究。高强度运动可以引起心房肌应激,Nrf2 在这一作用中也起到保护作用[50]。有氧间歇运动也可通过增强心肌抗氧化系统减少心肌氧化应激[51]。因此不同形式的运动干预对Nrf2 通路和心肌的作用也可能存在不同的效果,这也需要后续研究进一步探索。结论:肥胖可诱导大鼠心肌纤维化;8 周有氧运动训练可激活肥胖大鼠心肌Nrf2 水平,促进血红素加氧酶1 和超氧化物歧化酶的表达,下调基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2 比值,减少心肌Ⅰ型胶原蛋白表达,降低了心肌胶原容积分数,从而改善肥胖诱导的心肌纤维化。然而对于普通大鼠,8 周有氧运动训练增加了Nrf2 和醌氧化还原酶1 的蛋白表达,但并未对心肌胶原蛋白表达、心肌胶原容积分数以及基质金属蛋白酶2/基质金属蛋白酶组织抑制剂2比值产生影响。作者贡献:实验设计为刘雨佳,实验实施为张磊、严玉、刘崟、刘雨佳,资料采集为刘崟、杨行雷、徐隆、刘雨佳,实验评估为刘雨佳。经费支持:该文章接受了“江苏省自然科学基金(BK)”“江苏省高校自然科学基金(18KJB)”及“国家级大学生创新创业项目(2)”的资助。所有作者声明,经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。利益冲突:文章的全部作者声明,在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。机构伦理问题:实验方案经江苏师范大学动物实验伦理委员会批准,批准号为。实验过程遵循了国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规。写作指南:该研究遵守国际医学期刊编辑委员会《学术研究实验与报告和医学期刊编辑与发表的推荐规范》。文章查重:文章出版前已经过专业反剽窃文献检测系统进行3 次查重。文章外审:文章经小同行外审专家双盲外审,同行评议认为文章符合期刊发稿宗旨。生物统计学声明:文章统计学方法已经通过江苏师范大学生物统计学专家审核。文章版权:文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。开放获取声明:这是一篇开放获取文章,根据《知识共享许可协议》“署名-非商业性使用-相同方式共享4.0”条款,在合理引用的情况下,允许他人以非商业性目的基于原文内容编辑、调整和扩展,同时允许任何用户阅读、下载、拷贝、传递、打印、检索、超级链接该文献,并为之建立索引,用作软件的输入数据或其它任何合法用途。4 参考文献 References[1] GON?ALVES N, SILVA AF, RODRIGUES PG, et al. 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文章来源:《中国实验方剂学杂志》 网址: http://www.zgsyfjxzzzz.cn/qikandaodu/2021/0128/403.html