有氧运动对慢性心力衰竭大鼠病理性心脏肥大的影响

    施曼莉　李晓霞

    

    

    

    摘 要：探讨有氧运动对慢性心力衰竭大鼠病理性心脏肥大的影响及可能机制，为心衰的运动康复提供理论依据。将雄性Wistar大鼠结扎冠状动脉建立心梗后慢性心衰模型，术后随机分为假手术对照组（SC组）、假手术运动组（SE组）、心衰对照组（HC组）和心衰运动组（HE组）。假手术运动组和心衰运动组进行10周跑台训练，假手术对照组和心衰对照组保持安静状态。利用跑台递增负荷运动实验测定大鼠的运动耐力（最大跑速和力竭时间）；心脏超声检测心脏结构与功能参数（包括左室舒张期内径、左室收缩期内径、左室舒张期前壁厚度、左室收缩期前壁厚度、左室舒张期后壁厚度、左室收缩期后壁厚度、左室缩短分数和左室射血分数）；左室导管法测定血流动力学参数（包括左室收缩期压力、左室舒张末期压力、左心室压力最大上升速率和左室压力最大下降速率）；称量体重后取心脏并测定左室重量、右室重量，计算左室质量指数；利用HE和Masson染色法进行组织病理学观察并获得心肌细胞横截面积和胶原容积分数；实时荧光定量PCR 检测心肌α-肌球蛋白重链、β-肌球蛋白重链、心纳素、肌质网Ca2+-ATP酶、I型胶原和III型胶原mRNA表达量；Western Blot法检测心肌半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶3、钙调磷酸酶催化亚基Aβ、活化T细胞核因子3、磷脂酰肌醇-3激酶催化亚基p110α和磷酸化Akt蛋白表达量。结果显示：（1）与假手术对照组比较，假手术运动组BW和LVEDP降低（P<0.05），最大跑速、力竭时间、LVW、LVMI、LVIDd、LVFS、LVEF、LVSP、±dp/dtmax、CSA，α-MHC、SERCA2a mRNA以及PI3K（p110α）和p-Akt蛋白表达量升高（P<0.05），心衰对照组最大跑速、力竭时间、BW、LVIDd、LVFS、LVEF、LVSP、±dp/dtmax以及α-MHC和SERCA2a mRNA表达水平降低（P<0.05），LVW、LVMI、LVAWDd、LVAWDs、LVPWDd、LVPWDs、LVEDP、CSA、CVF、ANF、β-MHC、Col-I和Col-III mRNA以及CaNAβ、NFAT3和Caspase-3蛋白表达量升高（P<0.05）；（2）与心衰对照组比较，心衰运动组最大跑速、力竭时间、LVW、LVMI、LVIDd、LVFS、LVEF、LVSP、±dp/dtmax、CSA，α-MHC、SERCA2a mRNA以及PI3K（p110α）和p-Akt蛋白表达水平升高（P<0.05），LVEDP、CVF，ANF、β-MHC、Col-I和Col-III mRNA以及CaNAβ、NFAT3和Caspase-3蛋白表达量降低（P<0.05）。结果表明：长期有氧运动促使心衰大鼠心脏由病理性肥大向生理性肥大转变，左室重塑得到抑制，心功能和运动耐力改善，其机制与运动抑制CaN-NFAT信号通路并激活PI3K-Akt信号途径进而下调胚胎基因表达、上调收缩蛋白表达、减轻心肌纤维化和抑制心肌细胞凋亡有关。

    关 键 词：运动医学；有氧运动；慢性心力衰竭；心脏肥大；大鼠

    中图分类号：G804.5 文献标志码：A 文章编号：1006-7116（2015）03-0127-08

    Abstract： In order to probe into the effects of aerobic exercise on the pathological cardiac hypertrophy of rats suffering chronic heart failure and the possible mechanism， and to provide a theoretical criterion for exercise recovery from heart failure， the authors established a chronic heart failure model by ligating the coronary artery of Wistar rats， randomly divided the rats into a sham operation control group （SC）， a sham operation exercise group （SE）， a heart failure control group （HC） and a heart failure exercise group （HE） after operation， let the rats in groups SE and HE carry out 10-week treadmill training， let the rats in groups SC and HC maintain a calm condition， measured the rats exercise endurance （maximum running speed and time to exhaustion） by utilizing the experiment of exercise whose load was gradually increased via the treadmill， by means of echocardiogram， measured cardiac structure and function parameters， which included left ventricular internal diameter during diastole （LVIDd）， left ventricular internal diameter during systole （LVIDs）， left ventricular anterior wall diameter during diastole （LVAWDd）， left ventricular anterior wall diameter during systole （LVAWDs）， left ventricular posterior wall diameter during diastole （LVPWDd）， left ventricular posterior wall diameter during systole （LVPWDs）， left ventricular fractional shortening （LVFS） and left ventricular ejection fraction （LVEF）， by means of pressure transducer inserted retrograde in left ventricle， measured hemodynamic parameters， which included left ventricular systolic pressure （LVSP）， left ventricular end-diastolic pressure （LVEDP）， maximal developing rate of left ventricular pressure （+dp/dtmax） and maximal descending rate of left ventricular pressure （-dp/dtmax）， weighed the rats， then took out their heat， measured left ventricular weight （LVW） and right ventricular weight （RVW）， calculated left ventricular mass index （LVMI）， by means of histopathological detection （HE） and Masson staining， carried out histopathological observation and acquired myocardial cross-sectional area （CSA） and collagen volume fraction （CVF）， by means of real-time fluorescent quantitation PCR technique， measured mRNA expression level of myocardial α-myosin heavy chain （α-MHC）， β-myosin heavy chain （β-MHC）， atrial natriuretic factor （ANF）， sarcoplasmic endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase （SERCA2a）， collagen type I （Col-I） and collagen type III （Col-III）， by means of Western Blot technique， measured protein expression level of myocardial cysteine aspartate protease-3 （Caspase-3）， calcineurin （CaN） Aβ catalytic subunit （CaNAβ）， nuclear factor of activation T cell 3 （NFAT3）， phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K） p110α catalytic subunit [PI3K（p110α）] and phospho-Akt （p-Akt）. Results： （1） as compared with the rats in group SC， the BW and LVEDP of the rats in group SE decreased （P<0.05）， their maximum running speed， time to exhaustion， LVW， LVMI， LVIDd， LVFS， LVEF， LVSP， ±dp/dtmax， CSA， mRNA of α-MHC and SERCA2a， protein of PI3K（p110α） and p-Akt increased （P<0.05）； the maximum running speed， time ot exhaustion， BW， LVIDd， LVFS， LVEF， LVSP， ±dp/dtmax， mRNA of α-MHC and SERCA2a of the rats in group HC decreased （P<0.05）， their LVW， LVMI， LVAWDd， LVAWDs， LVPWDd， LVPWDs， LVEDP， CSA， CVF， mRNA of ANF， β-MHC， Col-I and Col-III， protein of CaNAβ， NFAT3 and Caspase-3 increased （P<0.05）； （2） as compared with the rats in group HC， the maximum running speed， time to exhaustion， LVW， LVMI， LVIDd， LVFS， LVEF， LVSP， ±dp/dtmax， CSA， mRNA of α-MHC and SERCA2a of the rats in group HE increased （P<0.05）， their LVEDP， CVF， mRNA of ANF， β-MHC， Col-I and Col-III， protein of CaNAβ， NFAT3 and Caspase-3 decreased （P<0.05）. The said results indicated the followings： long-term aerobic exercise promoted the changing of the heart of the rats suffering heart failure from pathological hypertrophy to physiological hypertrophy， restrained left ventricle remodeling， and improved cardiac functions and exercise endurance， whose mechanism was related to that exercise restrained CaN-NFAT signal pathway and activated PI3K-Akt signal pathway， and then down-regulated fetal gene expression， up-regulated contractile protein， alleviated myocardial fibrosis and restrained cardiomyocyte apoptosis.

    Key words： sports medicine；aerobic exercise；chronic heart failure；cardiac hypertrophy；rat

    随着生活方式的改变和人口老年化加剧，慢性心力衰竭（简称心衰）的发病率不断增高，已成为目前全球高罹患率和高死亡率的主要临床综合征[1]。研究证实，规律的体力活动具有心血管保护效应，可显著降低心血管疾病的危险因素（如高血压、肥胖、胰岛素抵抗等）[2]。临床实践发现，坚持长期有氧运动可延缓心衰，改善心功能和运动能力，提高生活质量，降低死亡率和住院率[3]，因此运动对于稳定期心衰患者是一种安全有效的康复治疗手段[2]。

    心梗、高血压等作为应激源可诱导病理性心脏肥大，临床证实，心脏肥大是重要的心血管危险因素，同时也是心衰预后不良的独立预测因子[4]。长期运动训练亦可造成心脏肥大，虽然形态学上与病理性心脏肥大相似，但心功能提高、运动能力增强，是心脏对于运动应激的良性适应，称为生理性心脏肥大（运动性心脏肥大或运动员心脏）[5]。有氧运动对心衰时病理性心脏肥大的影响以及运动诱导的生理性心脏肥大在心衰运动康复中的作用及机制鲜有关注，因此，本研究以Wistar大鼠为实验对象，通过结扎冠状动脉前降支建立心梗后心衰模型，观察10周跑台训练对病理性心脏肥大的影响，为心衰的机制研究及康复治疗提供依据。

    1 研究对象和方法

    1.1 实验动物

    8周龄健康雄性SPF级Wistar大鼠48只（体重250～280 g），由山东鲁抗医药股份有限公司提供（实验动物许可证号：SCXK[鲁]2008-0003）。

    1.2 心衰造模与动物分组

    大鼠适应环境1周后，随机选取28只进行心梗后心衰模型制备：动物以质量分数1%戊巴比妥钠麻醉后仰卧固定在手术台上，术区备皮。气管插管，缝线固定。连接小动物呼吸机，调整参数为潮气量10 mL/kg、呼吸频率65 次/min、呼吸比1.5︰1。术区消毒后于胸骨左侧第3—4肋间开胸暴露心脏，在左心耳下方2～3 mm处用0号丝线结扎左冠状动脉前降支。结扎后肉眼可见结扎区域变白、收缩力降低，心电记录仪见Ⅰ、Ⅱ导联ST 段明显抬高，证明结扎成功。然后迅速放回心脏缝合胸壁。另外20只大鼠作为对照进行假手术，即开胸后只栓线不结扎，其他操作同心衰组。术后连续1周肌注抗生素预防感染。术后4周行心脏超声检查（方法见1.4节），以左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）≤45%作为心衰造模成功的标志。

    心衰造模中，2只动物失败，1只死亡，假手术组则全部存活。将心梗造模成功的大鼠（n=25只）随机分为心衰对照组（HC组，n=12只）和心衰运动组（HE组，n=13只），假手术的大鼠（n=20只）随机分为假手术对照组（SC组，n=10只）和假手术运动组（SE组，n=10只）。其中SE和HE组进行10周跑台训练，SC组和HC组保持安静状态。

    1.3 运动耐力测试与跑台运动方案

    首先参照本课题组已建立的递增负荷实验测定大鼠的运动耐力[6]。HC组和HE组进行15 min热身（速度5 m/min，坡度0°）后休息5 min再进行递增负荷实验，起始负荷为7 m/min，每3 min递增5 m/min（坡度0°），直至力竭，记录最大跑速和力竭时间。SC组和SE组除起始负荷定为10 m/min外，其他步骤相同。

    SE组HE组大鼠进行10周跑台训练。具体方案如下：跑速（前2周为最大跑速的50%，后8周为最大跑速的60%）、时间（第1天30 min，以后每天递增10 min，直至60 min）；频率（5 d/周）。

    1.4 心脏超声和血流动力学测定

    动物腹腔麻醉后仰卧固定，用小动物超声仪（visualsonics vevo770，加拿大）检测心脏结构与功能（取胸骨旁左室短轴切面进行测量），参数包括左室舒张期内径（left ventricular internal diameter at diastole，LVIDd）、左室收缩期内径（left ventricular internal diameter at systole，LVIDs）、左室舒张期前壁厚度（left ventricular anterior wall diameter at diastole，LVAWDd）、左室收缩期前壁厚度（left ventricular anterior wall diameter at systole，LVAWDs）、左室舒张期后壁厚度（left ventricular posterior wall diameter at diastole，LVPWDd）、左室收缩期后壁厚度（left ventricular posterior wall diameter at systole，LVPWDs）、左室缩短分数（left ventricular fractional shortening，LVFS）和LVEF（左室射血分数）。

    心脏超声检查后，分离右侧颈总动脉，插入连接压力换能器的聚乙烯心导管，通过生物信号处理和分析系统进行血流动力学测定。心导管在颈动脉中记录动脉收缩压（systolic arterial pressure，SAP）、动脉舒张压（diastolic arterial pressure，DAP）和心率（heart rate，HR）；稳定10 min后，将心导管进一步插入左心室，记录左室收缩期压力（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左室舒张末期压力（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）、左室压力最大上升速率（maximal developing rate of left ventricular pressure，+dp/dtmax）和左室压力最大下降速率（maximal descending rate of left ventricular pressure，-dp/dtmax）。

    1.5 动物取材

    大鼠称体重（body weight，BW）后麻醉开胸迅速取出心脏，用冷PBS冲洗残血，纱布吸干表面液体，分离左右心室，分别称量左室重量（left ventricular weight，LVW）、右室重量（right ventricular weight，RVW）并计算左室质量指数（left ventricular mass index，LVMI）（LVMI=LVW/BW）。切取左室非梗死区的心肌，分成两份，每份约100 mg，一份进行心脏组织病理学观察，另一份用于实时定量荧光PCR和Western Blot检测。迅速将组织置于液氮中并转移至-80 ℃冰箱冻存待测。

    1.6 心肌细胞横截面积和胶原容积分数测定

    将左室心肌组织固定于质量分数10%的福尔马林中，经脱水、透明、包埋、切片（5 μm）等操作后分别进行苏木精-伊红（he）染色和Masson染色。he染色的切片，每张随机选取10个视野，每个视野选10个细胞（要求尽量呈圆形），采用图像分析软件测量心肌细胞横截面积（cross-sectional area，CSA）并计算平均值。Masson染色的切片，每张随机选取5个视野，用图像分析软件测量胶原组织面积，胶原组织面积占所测视野面积的百分比即为胶原容积分数（collagen volume fraction，CVF）。

    1.7 实时荧光定量PCR检测mRNA表达水平

    将心室肌组织匀浆后，用Trizol法抽提心肌总RNA。逆转录反应获得cDNA，实时荧光定量PCR（ABI 7900型荧光定量PCR仪，美国）测定心肌胚胎基因——心纳素（atrial natriuretic factor，ANF）和β-肌球蛋白重链（β-myosin heavy chain，β-MHC），收缩蛋白基因——α-肌球蛋白重链（α-myosin heavy chain，α-MHC）和肌质网Ca2+-ATP酶（sarcoplasmic endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase，SERCA2a）以及胶原基因——I型胶原（collagen type I，Col-I）和III型胶原（collagen type III，Col-III）mRNA表达量。扩增条件为：预变性95 ℃/1 min，95 ℃/15 s，55 ℃/15 s，72 ℃/15 s，共40个循环。以β-actin作为内参，计算目的基因的相对表达量（SC组的倍数）。引物序列与产物大小见表1。

    1.8 Western blot检测蛋白表达水平

    检测蛋白包括半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶3（cysteine aspartate protease-3，Caspase-3）、钙调磷酸酶（calcineurin，CaN）催化亚基Aβ（CaNAβ）、活化T细胞核因子3（nuclear factor of activation T cell 3，NFAT3）、磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）催化亚基p110α[PI3K（p110α）]和磷酸化Akt（p-Akt）：取100 mg心肌组织，加入裂解液，冰上裂解1 h，提取细胞内蛋白，用BCA法进行蛋白定量。取各组蛋白样品进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE），转膜后用牛血清蛋白封闭，经一抗结合后洗膜，二抗结合，洗膜后采用增强型ECL化学发光法显色。以β-actin为内参蛋白，对目的蛋白进行光密度分析并计算相对表达量（SC组的倍数）。

    1.9 统计学分析

    所有数据以“平均数±标准差”表示，组间比较使用单因素方差分析，两两比较使用LSD检验。显著性水平定为P<0.05。统计软件使用SPSS15.0。

    2 结果及分析

    2.1 最终样本量

    造模过程中，2只动物造模失败，1只死亡；10周运动实验中，SC组拒跑大鼠1只，HC组死亡2只、拒跑1只，HE组死亡3只、拒跑2只。剔除上述大鼠后，最终样本量36只，其中SC组9只，SE组10只，HC组9只，HE组8只。

    2.2 运动耐力的变化

    与SC组比较，SE组最大跑速和力竭时间升高（P<0.05），HC组运动耐力下降（P<0.05）；与HC组比较，HE组最大跑速和力竭时间增加（P<0.05）（见表2）。

    1）与SC组比较，P<0.05；2）与HC组比较，P<0.05

    2.3 心脏结构与功能变化

    与SC组比较，SE组BW降低（P<0.05），LVW、LVMI、LVIDd、LVFS和LVEF增加（P<0.05），而HC组BW、LVIDd、LVFS和LVEF降低（P<0.05），LVW、LVMI、LVAWDd、LVAWDs、LVPWDd和LVPWDs增加（P<0.05）；与HC组比较，HE组LVW、LVMI、LVIDd、LVFS和LVEF升高（P<0.05）（见表3）。

    2.4 血流动力学参数

    与SC组比较，SE组LVSP和±dp/dtmax升高（P<0.05），LVEDP降低（P<0.05），HC组LVEDP升高（P<0.05），LVSP和±dp/dtmax降低（P<0.05）；与HC组比较，HE组LVSP和±dp/dtmax升高（P<0.05），LVEDP降低（P<0.05）（见表4）。

    2.5 心脏组织病理学改变

    心肌he染色显示：SC和SE组心肌细胞染色清楚，胞浆呈红色、胞核呈蓝色，细胞排列整齐、形态正常、边界清楚，细胞间无纤维细胞聚集增生现象。HC组心肌组织可见典型心梗病理改变，心肌细胞损伤、组织着色不均匀、心肌细胞肿胀、细胞核固缩或碎裂，部分心肌细胞坏死、肌浆溶解、横纹消失、细胞数目减少。HE组心肌梗死病变严重程度低于HC组，肌纤维排列轻度紊乱、着色较好、着色稍深，但较为均一。与SC组比较，SE组、HC组和HE组心肌均出现明显肥厚，心肌细胞横截面积（CSA）增加（P<0.05）；HE组CSA高于HC组（P<0.05）。心肌Masson染色显示：胶原纤维呈蓝色，心肌细胞呈红色。SC组和SE心肌纤维着色均匀，无胶原成分；HC组心肌细胞减少，胶原成分显著增多，纤维化程度明显，胶源纤维溶积分数（CVF）高于SC组（P<0.05）；HE组较HC组心肌细胞增多且排列较为整齐，胶原纤维（CVF）明显减少（P<0.05）。心肌HE染色见图1，Masson染色见图2，各组CSA和CVF变化见图3。

    2.6 mRNA表达水平的变化

    与SC组比较，SE组α-MHC和SERCA2a升高（P<0.05），HC组α-MHC和SERCA2a降低，ANF、β-MHC、Col-I和Col-III升高（P<0.05）；与HC组比较，HE组α-MHC和SERCA2a升高，ANF、β-MHC、Col-I和Col-III降低（P<0.05）（见图4）。

    2.7 蛋白表达水平的变化

    与SC组比较，SE组PI3K（p110α）和p-Akt升高（P<0.05），HC组CaNAβ、NFAT3和Caspase-3升高（P<0.05）；与HC组比较，HE组PI3K（p110α）和p-Akt升高（P<0.05），CaNAβ、NFAT3和Caspase-3降低（P<0.05）。（见图5、图6）。

    3 讨论

    结扎冠状动脉前降支造成心梗是心衰造模最常用的方法，一般认为手术后2～4周可获得慢性心衰模型并广泛应用于心衰病因、发病机制与疗效评价等研究。

    心衰时心泵功能受损，血流动力学出现异常[8]。LVSP、+dp/dtmax、LVFS和LVEF反映心室收缩功能，LVEDP、-dp/dtmax则反映心室舒张功能和室壁顺应性。本研究中，与SC组比较，HC组LVEDP升高，LVSP、±dp/dtmax、LVFS和LVEF显著性降低，说明心衰时心肌顺应性下降，左室舒缩功能明显降低，最终导致运动能力低下（最大跑速和力竭时间下降）。研究证实，运动耐力下降是影响心衰患者生活质量的主要原因，也是心衰患者预后的独立危险因子[9]。长期中低强度有氧运动可延缓心衰进程，有效改善心衰患者生活质量，降低住院率与死亡率，并已成为防治心衰的重要康复手段之一[2]。这在本研究得到进一步证实，即HE组较HC组心功能和血液动力学参数明显改善、运动耐力增强，但运动良性效应的具体机制尚未明确。

    近年来的研究认为，心脏重塑是心衰发生发展的基本病理生理学机制，是心衰发生率和死亡率的决定因素，而心肌细胞肥大则是心脏重塑的主要特征[10]。心肌的损伤（如心肌梗死）或负荷增加均可导致心肌细胞反应性肥大。本研究利用心梗造成病理性心脏肥大模型，利用10周运动训练造成生理性心脏肥大模型，结果显示，病理性心脏肥大形态与结构上表现为心脏重量增加、心腔缩小、心壁增厚，即向心性肥大；在基因水平上表现为胚胎基因重新激活、胶原基因表达上调、收缩蛋白基因表达下调；在细胞水平上则出现心肌细胞肥大、细胞凋亡和心肌纤维化，最终导致心功能下降。而生理性心脏肥大则表现为左室离心性肥大，收缩蛋白基因表达上调，心功能增强，不存在细胞凋亡与心肌纤维化。研究发现，长期有氧运动（如长跑或游泳等耐力型运动员）通过增加回心血量（即心脏前负荷或容量负荷）造成心室壁应力增大，引起心肌细胞肌节串联排列为主，心脏扩大以适应增加的容量负荷[11]。有氧运动对心衰时病理性心脏肥大的影响以及运动诱导的生理性心脏肥大在心衰运动康复中的作用鲜有关注。在本研究中，与HC组比较，HE组心肌细胞肥大、左室重量增加、心腔内径增大，室壁厚度无明显改变，即左室由运动康复前的“向心性肥大”转变为“离心性肥大”。同时胶原基因表达下调伴CVF明显减少说明心肌纤维化程度减轻，心肌顺应性增加，而胚胎基因表达下调、收缩蛋白基因表达上调则提示胚胎基因异常激活得到抑制，心肌收缩力提高，提示有氧运动促使心衰大鼠由病理性心脏肥大向生理性肥大转变。

    病理性与生理性心脏肥大的形成是不同的刺激因素激活不同的信号转导途径并导致不同基因表达的结果[12]。目前的研究显示，胰岛素样生长因子1（insulin like growth factor-1，IGF1）通过与IGF1受体结合介导的PI3K-Akt信号途径是生理性心脏肥大形成的主要机制[13]，而血管紧张素II（angiotensin II，AngII）通过与G蛋白偶联受体结合（G protein-coupled receptor，GPCR）介导的CaN-NFAT信号通路则在病理性心脏肥大形成中起关键作用[14]。CaN是一种Ca2+/钙调蛋白依赖性丝氨酸-苏氨酸磷酸酶，通过使转录因子NFAT3去磷酸化而调节肥大基因的转录[15]。NFAT3活性在压力过负荷小鼠模型中升高，但在生理性心脏肥大模型中则无显著性变化，过表达CaNAβ小鼠在压力过负荷下更易发生心脏肥大[16]，提示CaN是诱导病理性心脏肥大的关键因子。PI3K-Akt则在心脏正常生长发育以及运动应激过程中起重要作用，该信号通路具有促进细胞存活以及抗凋亡等效应[17]。小鼠PI3K（p110α）基因持续激活后可形成生理性心脏肥大[18]；PI3K（p110α）基因失活小鼠心脏指数明显减小[19]，且对于运动训练的反应钝化，在压力过负荷下易造成心脏肥大和心衰[20]，说明PI3K（p110α）在病理状态下对心脏起保护作用。Akt属于丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，被PI3K磷酸化而激活，通过调控蛋白合成与细胞凋亡发挥心脏保护作用[21]。Akt可抑制下游的效应分子哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）进而抑制心肌蛋白合成[22]，抑制mTOR信号途径能显著改善病理性心脏肥大[23]。运动促使心衰大鼠心脏由病理性肥大向生理性肥大转变的信号机制尚不清楚，本研究对此进行了初探，结果发现，与HC组比较，HE组CaNAβ和NFAT3表达下调而PI3K（p110α）和p-Akt表达上调，提示有氧运动可抑制心衰时CaN-NFAT介导的病理性肥大信号并激活PI3K-Akt介导的生理性肥大信号途径。此外，PI3K-Akt激活还可通过下调GPCR下游效应分子如蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）和胞外信号调节激酶1/2（extracelluar signal-regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）表达和活性从而对病理性心脏肥大信号产生抑制作用[24]。结合上述心脏形态、结构、功能与基因表达等结果，我们推测，有氧运动诱导的左室生理性重塑与病理性重塑在心衰大鼠运动康复过程中同时存在并相互抗衡，最终前者的良性作用逆转了后者的负面效应，表现为左室由病理性肥大向生理性肥大转变，心功能改善、运动能力提高。因此，激活心脏PI3K-Akt并抑制CaN-NFAT信号通路是治疗心衰的崭新思路，同时也是运动防治心衰的干预靶点。

    综上讨论，可得到如下结论：

    1）心衰时心脏出现病理性肥大，心功能和运动耐力降低，其机制与CaN-NFAT信号通路活化引起胚胎基因重新激活、收缩蛋白表达下调、心肌纤维化和细胞凋亡，进而造成左室重塑有关。

    2）长期有氧运动促使心衰大鼠心脏由病理性肥大向生理性肥大转变，左室重塑得到逆转，心功能和运动耐力改善，其机制与运动抑制CaN-NFAT信号通路并激活PI3K-Akt信号途径进而下调胚胎基因表达、上调收缩蛋白表达、减轻心肌纤维化和抑制细胞凋亡有关。

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