运动对心梗大鼠心交感神经重构和室旁核氧化应激的影响及其关系探讨

发布时间：2018-01-27 00:58

本文关键词： 有氧运动心肌梗死氧化应激下丘脑室旁核心功能交感神经重构 β-AR　出处：《陕西师范大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景：心肌梗死(MI)导致心脏交感神经重构和p肾上腺素能受体(β-AR)调节紊乱,造成心功能恶化。运动训练可保护心梗心脏功能,其具体机制尚不清楚。运动是否可抑制心梗心脏的交感神经重构,改善p-AR均衡性,尚未见报道。心脏交感神经活动受到心血管中枢--下丘脑室旁核(PVN)的调节。心梗后PVN区氧化应激反应异常升高,造成心脏交感神经活动过度激活,进而降低心功能。采取措施降低PVN区氧化应激水平(如PVN区过表达超氧化物歧化酶,或注射氧自由基清除剂),可减轻心脏交感神经活动,改善左心室功能。运动是否可降低中枢PVN区氧化应激水平,文献尚缺。已知PVN区氧化应激与心脏交感神经功能关系密切。关于心梗心脏的交感神经结构重塑与PVN区氧化应激水平是否存在关系,尚未见报道。研究目的：探讨心梗后运动干预对大鼠心脏交感神经重构、心肌p-AR均衡性和中枢PVN区氧化应激水平的影响,以及PVN区氧化应激与心脏交感神经重构的关系。研究方法：实验分组：选取雄性SD大鼠,第一部分实验动物45只,随机分为3组：假手术组(S)、心梗组(MI)和心梗+有氧运动组(ME)。第二部分实验动物75只,随机分为5组：假手术组(S)、心梗组(MI)、MI+有氧运动组(ME)、MI+侧脑室注射人工脑脊液(ACSF)组(MI+A)和MI+侧脑室注射氧自由基清除剂(Tempol)组(MI+T)。第三部分实验动物75只,随机分为5组：假手术+侧脑室注射ACSF组(S+A)、MI+侧脑室注射ACSF组(MI+A)、MI+侧脑室注射Tempol组(MI+T)、心梗组(MI)和MI+有氧运动组(ME)。大鼠运动方案：ME组心梗术后1wk进行有氧递增跑台运动。第1wk适应训练(速度10m/min,坡度0%),第2wk运动速度15m/min,坡度3%,第3wk速度20m/min,坡度3%,第4wk速度25m/min,坡度5%。运动强度为50%-80%VO2max。运动总时间为60min,5d/lwk×4wk。大鼠侧脑室给药方法：MI+A组和MI+T组在MI术后1wk实施侧脑室插管术,并植入微型渗透压泵(Alzet, model 2004)。MI+T组泵内灌入0.168 mlTempol(80μg/h), MI+A组和S+A组泵内灌入0.168ml ACSF,泵出速度为0.25μl/h。持续给药4wk。实验结束后,测定血流动力学指标判定心功能变化。之后速摘取心脏和脑部,剥离PVN区。心肌组织测试指标：心脏TTC染色观察梗死面积。Masson染色测定心肌胶原容积百分比(CVF)。Western Blot法检测心脏梗死周边区交感神经重构相关指标(TH、GAP-43、NGF、TrkA、p75NTR),β-AR各亚型(β1-AR、β2-AR、β3-AR),β3-AR下游通路分子的表达(Akt、p-Akt、NOS3、p-NOS3、NOS1和p-NOS1)蛋白表达。免疫荧光法观察心脏神经生长因子NGF、NGF受体TrkA和p75NTR、β1-AR、 β3-AR、NOS1和p-NOS1表达。免疫组化法观察心脏TH、GAP-43和β2-AR表达。酶标仪检测心肌NO含量和XOD活性。ELISA测定血清和心肌NE浓度。PVN区组织测试指标：冰冻切片DHE染色测定PVN区超氧阴离子水平,酶标仪检测PVN区氧化应激指标MDA含量、超氧化物歧化酶SOD活性、总抗氧化能力T-AOC水平和NADPH氧化酶活性。采用qRT-PCR和Western Blot法测定PVN区NADPH氧化酶亚型Nox1、Nox2、Nox4 mRNA和蛋白表达和SOD1及SOD2蛋白表达。免疫荧光法观察PVN区Noxl、Nox4表达。免疫组化法观察PVN区SOD1和SOD2表达,并观察PVN区Fra-LI神经元表达情况。研究结果：1运动改善心梗大鼠心交感神经重构及其p-AR均衡性,显著缩小心梗面积,提升心功能(1)运动显著缩小心梗面积,提升心功能与S组比较,心梗组梗死面积、胶原容积百分比CVF、心功能参数LVEDP和Tau显著增加(P0.01,P0.01, P0.05), LVSP和士dP/dt max显著降低(均P0.01)。与MI组比较,ME组心梗面积、CVF和LVEDP显著降低(P0.05,P0.01,P0.01),LVSP显著升高(P0.01)。表明运动可显著缩小心梗面积,提升心功能。(2)运动抑制心梗大鼠心交感神经重构心梗组心肌交感神经重构相关指标TH、GAP-43、NGF及其受体TrKA蛋白表达较S组显著增加(P0.05, P0.01,P0.05, P0.05),p75NTR蛋白表达显著降低(P0.01)。ME组TH、GAP-43、NGF及其受体TrKA蛋白表达较MI组显著降低(P0.01,P0.01,P0.05,P0.05),p75NTR蛋白表达显著增加(P0.05)。表明运动可抑制心梗心脏交感神经结构重塑。(3)运动恢复心梗心脏β-AR均衡性,上调β3-AR及其下游通路心梗大鼠心肌β2-AR/β1-AR比值、β3-AR/β1-AR比值较S组显著增加(均P0.01),运动显著下调其表达(P0.01,P0.05)。MI组心肌β3-AR蛋白表达较S组显著增加(P0.05),ME组β3-AR表达较MI组进一步增加(P0.05)。表明,运动恢复心梗大鼠心肌β2-AR/β1-AR和β3-AR/β1-AR均衡性。心梗组心肌NO含量较S组显著降低(P0.01),ME组较MI组心肌NOS3蛋白表达显著激活(P0.01),心肌NO含量增加(P0.05)。表明,运动激活心梗心肌β3-AR下游NOS3表达,增加NO含量。MI组较S组心肌XOD氧化酶活性显著增加(P0.01)。与MI组比较,运动可显著激活心梗大鼠心肌Akt和NOS1蛋白表达(均P0.01),降低XOD氧化酶活性(P0.01)。表明,运动激活心梗心肌β3-AR下游Akt-NOS1通路,抑制XOD活性。2运动降低心梗大鼠PVN区氧化应激水平,减弱PVN区神经元活动(1)运动降低心梗大鼠PVN区氧化应激水平,与中枢给药效果一致心梗组PVN区Nox2/Nox4 mRNA表达、蛋白表达和NADPH氧化酶活性较S组均显著增加(均P0.01)。运动干预(均P0.01 vs. MI)和侧脑室注射Tempol (P0.01,P0.01,P0.05 vs. MI+A)均可降低Nox2/Nox4 mRNA表达、蛋白表达和NADPH氧化酶活性。心梗组PVN区超氧阴离子水平较S组显著增加(P0.01)。运动干预(P0.01 vs. MI)和侧脑室注射Tempol (P0.01 vs. MI+A)均可降低PVN区超氧阴离子水平。心梗大鼠PVN区MDA含量较S组显著增加(P0.05), SOD活性,SOD/MDA比值显著下降(均P0.01)。运动干预(P0.05,P0.01,P0.05,P0.01 vs. MI)和侧脑室注射Tempol(均P0.01 vs. MI+A)均可降低PVN区MDA含量,提高SOD活性,SOD/MDA比例和T-AOC水平。MI+T组较ME组PVN区SOD活性和T-AOC水平均显著升高(P0.01,P0.05)。表明,运动可降低心梗大鼠PVN区氧化应激水平,可达到与氧自由基清除剂Tempol一致的效果。(2)运动减弱心梗大鼠PVN区神经元活动,与中枢给药效果一致心梗组大鼠较S组PVN区Fra-LI阳性神经元平均光密度值(MOD)显著增加(P0.01),运动干预(P0.01 vs. MI)和侧脑室注射Tempol (P0.01 vs. MI+A)均可显著降低Fra-LI阳性神经元MOD值。表明运动可减弱心梗大鼠PVN区神经元活动,可达到与氧自由基清除剂Tempol一致的效果。3心梗后PVN区氧化应激与心交感神经重构存在关系。中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可改善心梗心脏交感神经重构,恢复β-AR均衡性(1)中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可改善心梗后心脏交感神经重构,其效果与运动无显著差异与S+A组比较,MI+A组PVN区氧化应激水平显著增加。运动干预和侧脑室注射氧自由基清除剂Tempol后均可降低PVN区氧化应激水平。MI+A组大鼠心脏TH、 GAP-43、NGF表达和交感神经活动较S+A组显著增加(均P0.01)。运动干预(均P0.01 vs. MI)及侧脑室注射Tempol(均P0.05 vs. MI+A)可显著降低GAP-43及NGF表达,并减弱交感神经活动(均P0.01)。同时ME组大鼠PVN区超氧阴离子水平与心脏GAP-43表达呈正相关(R=0.496,P0.05)。表明,心梗后PVN区氧化应激与心交感神经重构存在关系。中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可改善心梗心脏交感神经重构,其效果与运动无显著差异。且运动干预后心脏交感神经重构与PVN区氧化应激关系密切。(2)中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可恢复心梗后心脏p-AR均衡性,其效果与运动无显著差异与S+A组比较,MI+A组心脏β1-AR蛋白表达显著降低(P0.05), (32-AR/β1-AR比例及p3-AR蛋白表达增加(均P0.05)。运动干预(均P0.05 vs.MI)及侧脑室注射Tempol(均P0.05 vs. MI+A)可显著下调β2-AR/β1-AR比例,增加p3-AR蛋白表达。表明,中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可恢复心梗心脏p-AR均衡性,其效果与运动无显著差异。研究结论：1心梗导致心脏发生交感神经重构,β-AR比例失衡,心功能恶化。运动干预可下调心脏NGF-TrkA通路,增加p75NTR表达,抑制心梗后心交感神经重构。运动干预可恢复心梗心脏p-AR均衡性,上调心肌p3-AR及其下游NOS3和Akt-NOS1通路,提升心梗大鼠心功能。2心梗导致中枢PVN区氧化应激水平升高。运动干预可降低心梗大鼠PVN区NADPH氧化酶来源的氧化应激水平,减弱PVN区神经元活动,其与中枢给药效果一致。3心梗后PVN区氧化应激与心交感神经重构存在关系。中枢给药引起的PVN区氧化应激降低模型,可改善心梗心脏交感神经重构,恢复p-AR均衡性。4运动降低PVN区氧化应激与改善心交感神经重构关系密切。运动可能通过降低PVN区氧化应激,改善心脏交感神经重构及p-AR均衡性,保护心梗大鼠心功能。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R87

【参考文献】