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游泳运动改善高脂饮食诱导的小鼠心脏功能紊乱及calpain介导的作用研究

编辑:李盛村|王婷|王国祥 单位:苏州大学 体育学院|苏州大学 生物医学研究院

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-06-23 22:23:25浏览:162次

目的:运动有利于代谢相关疾病的预防和康复,包括改善肥胖相关的心血管疾病,然而确切的分子机制研究仍十分缺乏。本文研究游泳运动对高脂饮食诱导的心脏功能紊乱的影响,并且探索calpain参与的调控机制。

方法: 6周龄SPF级雄性C57BL/6小鼠喂食高脂饲料12周后,随机分为高脂饮食对照组(HC组)和高脂饮食游泳组(HS),并设置同龄普通饮食对照组(NC)和普通饮食游泳组(NS)。游泳组进行每周5天,一天35分钟游泳运动,持续8周。实验结束时,进行葡萄糖耐量测试(GTT)和胰岛素耐受测试(ITT),并计算曲线下面积(AUC)评价葡萄糖耐受和胰岛素敏感性,以比色法分析血浆甘油三酯和总胆固醇。采用超声心动图技术分析小鼠心脏收缩和舒张功能。采用天狼猩红-饱和苦味酸及WGA-Hochest荧光染料对心肌组织石蜡切片进行染色,分别观察心肌组织纤维化程度和心肌细胞横截面积大小。采用RT-PCR技术检测心肌组织mRNA表达。采用化学底物荧光法检测calpain活性,采用Western blot 分析心肌组织calpain-1的表达情况。此外,为研究calpain的作用,利用Cre/LoxP技术生产了心肌特异性Capn4基因敲除(Capn4 KO)小鼠。6周龄Capn4 KO及野生型(WT)同窝小鼠分别喂食普通饲料和高脂饲料20周后,检测心功能参数和对应的血清指标。结果:高脂饮食 20周后, HC组小鼠在体重,Lee’s指数,血浆中甘油三酯和总胆固醇水平方面,均显著高于NC组,游泳运动显著降低了这些指标。与NC小鼠比较,HC小鼠GTTITTAUC值显著升高,HS组显著低于HC组。小鼠心重-胫骨长度比在HC组显著高于NC组,HS组显著低于HC组(P<0.05)。与NC组小鼠比较,HC组小鼠心脏收缩功能指标射血分数(EF)和短轴缩短率(FS),心脏舒张功能指标E/A比值均显著下降(P<0.05)。重要的是,与HC组小鼠比较,游泳后EFFSE/A比值均显著升高(P<0.05)。HS组小鼠改善了HC组中呈现出的纤维化程度增加和心肌细胞平均横截面积增大;与此一致,纤维化特征基因Collagen ICollagen III以及心肌肥大特征基因β-MHCANP mRNA表达水平表达水平,在HS组中均显著低于HC组(P<0.05)。与NC组比较,HC组中calpain活性显著增强,而在HS组中calpain活性显著低于HC组(P<0.05)。Western blot 分析显示,calpain-1HC组表达升高,而运动降低了calpain-1在肥胖小鼠心肌中的表达。十分有趣的是,尽管TG,TC,ITTGTT在高脂饮食WTCapn4  KO 小鼠中无显著差异,但是与高脂WT小鼠比较,Capn4  KO 小鼠EF,FSE/A比值均显著升高(P<0.05)。

结论:游泳运动降低心肌组织纤维化和心肌细胞肥大程度,进而改善高脂饮食诱导的心功能紊乱和心肌重构。运动通过降低calpain活性和蛋白表达而产生独立于代谢途径的心脏保护效益。
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