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心肌梗死前后联合运动对大鼠心梗后左室重构及心功能的影响

唐湘宇  
【摘要】:生活方式干预中的运动训练被认为是一种预防和治疗心血管疾病的有效方法。研究表明,心梗前运动训练有益于大鼠心梗后的左室重构,而心梗后的运动训练对大鼠左室重构和预后的利弊有争议。我们提出心梗前运动联合心梗后运动可能会改善大鼠左室重构和预后的假说。为了验证此假说,本项目进行如下的研究:(1)心梗前不同强度运动对心肌梗死后Sprague-Dawley大鼠左室梗死区域、心功能和血管新生的影响。(2)大鼠运动训练5周后进行急性心梗造模,再进一步分为心梗后静息,心梗后4周开始运动训练8周,分别设立假手术组及不运动组,研究单纯心梗前、心梗后及心梗前联合心梗后运动对左室重构和死亡率影响。并进一步检测了左室血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)及其受体的表达,证实了心梗前联合心梗后运动在改善左室重构和预后方面好于单纯心梗前运动或单纯心梗后运动的结果。为今后心梗康复的临床试验设计和进一步优化心梗康复方案提供科学依据,对心梗的防治具有重要意义。 第一部分心梗前不同强度运动对大鼠心肌梗死急性期血管新生、梗死愈合及心功能的差异影响 目的:研究心梗前不同强度运动对心肌梗死后大鼠左室梗死区域、功能和血管新生的影响,检测不同强度运动对左室和血浆VEGF蛋白表达的影响。 方法:雄性Sprague–Dawley大鼠随机分为6组。正式实验以前,运动训练大鼠先在跑台上适应性训练。然后,运动训练大鼠接受跑步训练,每天60分钟,每周5天,共训练6周。不同组运动训练大鼠分别执行不同的跑步速度,高强度训练组(HIE-MI组, 30 m/min),中强度训练组(MIE-Sh和MIE-MI组,21 m/min),低强度训练组(LIE-MI组, 12m/min)。而不运动训练组大鼠(Sed-Sh组和Sed-MI组)整个实验过程中不进行运动训练。在第六周时,最后一次训练24小时后,所有的大鼠接受急性心肌梗死手术(LIE-MI, MIE-MI, HIE-MI和Sed-MI组)或假手术(MIE-Sh组和Sed-Sh组)。在休息康复7天后,所有大鼠被处死。处死前进行超声心动图测量,血流动力学测量。处死后立即收取心脏进行组织学和分子生物学分析。使用HE染色观察梗死区病理变化;Masson染色观察左室形态、室间隔厚度、左室游离壁厚度、心梗范围和疤痕厚度;应用VIII Related Antigen免疫组化染色来进行左室梗死区和非梗死区毛细血管密度的测定;Wstern blot方法检测心肌VEGF蛋白的表达;酶联免疫吸附试验检测血浆中VEGF含量。 结果:和Sed-Sh组大鼠相比,MIE-Sh组改善了左室功能并增加了微血管密度,这种增加没有显著差异(P0.05)。和Sed-MI组大鼠相比,MIE-MI组和HIE-MI组显著减少了左室梗死范围,改善了血流动力学参数,增加了短轴缩短率、疤痕厚度和微血管密度(P0.05)。而LIE-MI组大鼠对上述参数有轻微改善,但没有显著差异(P0.05)。另外,HIE-MI组大鼠血流动力学参数和微血管密度显著改善好于MIE-MI组(P0.05)。和Sed-MI组大鼠相比,MIE-MI组和HIE-MI组运动训练大鼠心脏和血浆有更高的VEGF蛋白表达(P0.05),但MIE-MI组和HIE-MI组大鼠之间的VEGF蛋白表达差异不显著。 结论:心梗前中强度运动改善了心梗后大鼠的左室功能,减少了心脏梗死范围,增加了心脏疤痕厚度和微血管密度,而更高强度的运动有少一些的进一步影响。低强度运动也有益处,但是对于心梗的改善没有显著差异。不同强度运动刺激了VEGF蛋白的差异表达、不同程度增加了微血管密度,有益心梗愈合。 第二部分心梗前后联合运动激活VEGF及其受体通路对大鼠心梗晚期左室重构及不同时期心功能动态变化的影响 目的:研究单纯心梗前、心梗后及心梗前后联合运动对心肌梗死后大鼠梗死区域左室重构、血管新生和左室心功能动态的影响,并检测了不同运动方案对左室VEGF及其受体的mRNA和蛋白表达的影响。 方法:雄性Sprague–Dawley大鼠随机分为6组。正式实验以前,运动训练大鼠(PreE-Sh组, PreE-MI组, ComE-MI组)先在跑台上适应性训练。然后,运动训练大鼠接受跑步训练,运动强度为21m/min,每天60分钟,每周5天,共训练5周。而不运动训练组大鼠(Sed-Sh组和Sed-MI组)整个实验过程中不进行运动训练。在第5周时,最后一次训练24小时后,所有的大鼠接受急性心肌梗死手术(Sed-MI组, PreE-MI组, PostE-MI组和ComE-MI组)或假手术(Sed-Sh组和PreE-Sh组)。在休息康复4周后,PostE-MI组和ComE-MI组进行5d适应训练,跑步速度和时间逐渐增加,直到熟练跑60min/d。然后运动8周,5d/周,运动强度为21m/min,60min/d。在到达实验终点时,所有大鼠被处死。处死前进行超声心动图测量,血流动力学测量。处死后立即收取心脏进行组织学和分子生物学分析。使用Masson染色观察左室形态、室间隔厚度、左室游离壁厚度、心梗范围和疤痕厚度;应用VIII Related Antigen染色来进行左室梗死区和非梗死区毛细血管密度的测定;实时PCR方法检测了VEGF及其受体mRNA的表达;Wstern blot方法检测VEGF及其受体蛋白的表达。 结果:和Sed-Sh组大鼠相比,PreE-Sh组改善了左室功能并增加了微血管密度,这种增加没有统计学显著性(P0.05)。和Sed-MI组大鼠相比,PreE-MI组和ComE-MI组显著减少了左室梗死范围、增加了心脏疤痕厚度(P0.05);PostE-MI组和ComE-MI组改善了血流动力学参数,增加了短轴缩短率和微血管密度,而PreE-MI组大鼠上述参数有轻微影响,但没有达到统计学显著性(P0.05)。另外,PreE-MI组和PostE-MI组大鼠之间,血流动力学参数没有显著差异,PostE-MI组微血管密度显著高于PreE-MI组(P0.05)。而ComE-MI组血流动力学参数明显好于PreE-MI组,微血管密度显著高于PostE-MI组(P0.05)。和Sed-MI组大鼠相比,PostE-MI组和ComE-MI组运动训练大鼠心脏VEGF及其受体mRNA表达更高(P0.05),但PostE-MI组和ComE-MI组大鼠之间差异不显著。和Sed-MI组大鼠相比,PostE-MI组和ComE-MI组运动训练大鼠心脏VEGF及其受体蛋白表达也增高(P0.05),但PostE-MI组和ComE-MI组大鼠之间差异不显著。结论:心梗前运动减少了心脏梗死范围,增加了疤痕厚度,但是对于心梗晚期微血管密度和左室功能的改善没有显著影响。而心梗后运动对梗死范围无影响,但是改善了心梗后左室功能和微血管密度。联合运动既减少了心脏梗死范围,增加了心脏疤痕厚度和微血管密度,又改善了心梗后左室功能。心梗后运动及联合运动上调了VEGF及其受体的表达,激活了VEGF信号通路,使微血管密度增加,这可能有益于心肌梗死后的左室重构和左室功能的改善。


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