在过去几十年中，心力衰竭是心血管系统疾病中发病率增长最快的一个亚类。目前心脑血管疾病业已成为危害我国人民身体健康的“头号杀手”，因心脑血管疾病死亡人数占总死亡人数的比例呈迅速上升趋势，且越来越趋于年轻化。病理性肥厚（pathological cardiac hypertrophy）是许多心血管疾病如高血压、冠心病、瓣膜疾病等终末期共同的病理生理表现，现有研究已经公认病理性心肌肥厚是心衰的前期病变，是心衰、脑卒中、冠心病、猝死等的独立危险因素。心肌肥厚发生机制等相关研究的正确评价有赖于动物实验,压力超负荷法制作病理性心肌肥厚的模型是最常见的，而主动脉缩窄法是目前应用最广泛的制作压力超负荷诱导病理性心肌肥厚动物模型的方法。运动作为一种预防心血管系统疾病健康简单而有效的方式，适当的运动锻炼能使机体组织发生有利的适应性改变，其通过改善血管舒张功能来增加冠脉血流量，增加心脏氧和底物的供给；同时减轻心肌氧化应激，达到改善心功能，降低心血管病的风险因素，降低心血管疾病的发病率和死亡率的目的。运动预处理(Exercise Preconditioning，EP)是通过运动诱导机体产生内源性的自身保护,从而提高心脏耐受缺血缺氧能力的现象。能更好的适应诸如缺血再灌注损伤、压力超负荷等不良应激的刺激，保护心功能，是缺血预处理的一种特殊形式。热休克转录因子1已被确认为内源性心脏保护因子，能够调控核转录因子κB（NF-κB）的亚基：RelA/P65来实现对心肌细胞凋亡的调控，可以降低的RelA的水平以及其从细胞质向细胞核的易位，发挥抗炎保护作用，改善心功能。HSF1的过表达能够引起HSP70和HSP90上调来减轻心肌细胞的凋亡。许多研究证实NF-κB主要是通过激活促炎途径加重心脏重构或功能障碍来加速心脏衰竭的进程。微小RNA(microRNA，miRNA)是一种长度为18~25核苷酸单链的内源性非编码小RNA，在进化过程中高度保守，通过与靶基因序列特异性相互作用在转录后水平调节基因表达，参与多种生物学过程。miRNA不仅仅调控单个基因，同时也作用于功能相关的基因网，产生复杂的基因调控网络。新一代测序技术是一套全新的、独特的，能够适用于各个物种的small RNA定量分析和深度鉴定的研究平台。small RNA高通量测序技术可以对样本中所有small RNA家族进行测序和表达定量，从而解析miRNA、小干扰RNA、piRNA(Piwi-interacting RNA)和其它非编码RNA以及相应靶基因序列。其主要采用胶分离技术，收集样品中18-30nt的RNA片段，一次性获得单碱基分辨率的数百万条small RNA序列信息，利用生物信息分析平台来鉴定已知small RNA，并预测新的small RNA及其靶标基因。因此，根据上述背景，本课题主要解决的问题有：1.建立运动预处理减轻压力超负荷诱导大鼠病理性心肌肥厚模型；2.热休克转录因子1在运动预处理减轻病理性心肌肥厚中的表达及相关机制研究；3.大鼠EP+TAC左心室miRNA高通量测序；4.miR-214-5p靶向调控热休克转录因子1体外验证。下文将就以上四步分别展开讨论。第一部分运动预处理减轻压力超负荷诱导大鼠病理性心肌肥厚模型的建立目的运动预处理（exercise preconditioning，EP）是通过运动诱导机体产生内源性的自身保护,从而提高心脏耐受缺血缺氧能力的现象，目前主要应用于缺血再灌注损伤。本文旨在探究EP对压力超负荷引起的大鼠心肌病理性肥厚的和心脏衰竭的影响，为改善和延缓心肌病理性肥厚和心脏衰竭的提供新的思路。方法雄性SPF级Sprague-Dawley6周龄大鼠60只分为假手术（Sham-operation group,Sham）、主动脉缩窄对照(transverse aortic constrictioncontrol group,TAC)和运动预处理+主动脉缩窄组（exercise preconditioning+transverse aortic constriction group,EP+TAC）。分别在TAC术后4周和8周时行超声心功能评价、病理检查以及心衰标志物检测来探讨运动预处理的作用。结果超声心动图和病理检测提示两个手术组的检测指标相比Sham组均有明显变化，而且两手术组比较，EP+TAC组的各项指标均优于对照组，从心衰标志物心房钠尿肽（ANP）和脑钠肽（BNP）mRNA和蛋白表达来看，与Sham组比较，TAC组在两个时间点表达量均明显升高，EP+TAC组的变化在TAC术后4周时不明显，但在术后8周时升高明显。与TAC组相比，EP+TAC组的mRNA表达量在术后4周时分别下降47%和62%，术后8周时减少44%和28.1%（P<0．05）；蛋白表达量术后4周时下降22.3%和48%，术后8周时下降21.5%、38.3%(P<0．01)，在术后8周时两手术组心衰标志物表达量差异较术后4周时减小。结论运动预处理能减轻压力超负荷诱导大鼠病理性心肌肥厚，且在早期的保护作用明显，能够延缓心脏衰竭的进程，为进一步探究作用机制提供模型基础。第二部分热休克转录因子1在运动预处理减轻病理性心肌肥厚中的表达及相关机制研究目的探索热休克转录因子1在运动预处理减轻病理性心肌肥厚中的表达及相关机制。方法分别对各组模型液氮保存的心肌样本对相关信号通路的因子进行检测，利用荧光定量逆转录聚合酶链反应（Real Time polymerase chain reaction,RT-PCR）检测HSF1，NF-κB和HSP70mRNA的表达，利用SDS-PAGE凝胶Western blotting检测HSF1，NF-κB，p-NF-κB p65和HSP70蛋白表达，找出各组的差异表达。结果从HSF1和HSP70的mRNA和蛋白在术后4周和8周表达来看：EP+TAC组的表达量在两个时间点上均高于TAC对照组，且P<0．05，差异有统计学意义，而且两组的差异随着时间的推移而减小。而胞浆和胞核NF-κB p65的表达正好与之相反，EP+TAC组的表达量在两个时间点上均低于TAC对照组，且P<0．05，差异有统计学意义，而且两组的差异也随着时间的推移而减小。结论HSF1和HSP70在运动预处理减轻病理性心肌肥厚过程中过表达，而胞浆和胞核NF-κB p65表达减少，进一步分析发现，运动预处理促进HSF1和HSP70的表达，从而抑制NF-κB p65的表达、活化以及核转位，达到减轻病理性心肌肥厚的作用。第三部分大鼠EP+TAC左心室miRNA高通量测序目的利用Illumina HiSeqTM2000高通量测序技术筛选与运动预处理有关的miRNA。方法采用Illumina HiSeqTM2000高通量测序技术对三组模型9个样本经过标准流程进行测序，测序后根据各组间表达量的差异，找出与运动预处理相关的miRNA。结果成功完成测序工作，并且发现与运动预处理相关的miRNA,其中可能的负向调节的miRNA: rno-miR-741-3p、rno-miR-155-3p、rno-miR-3593-3p、rno-miR-196c-3p、 rno-miR-873-5p、 rno-miR-879-3p、 rno-miR-214-5p、rno-miR-1188-3p、 rno-miR-471-5p、 rno-miR-489-3p、 rno-miR-212-5p、rno-miR-23a-5p、rno-miR-331-5p、rno-miR-218a-2-3p、rno-miR-3075。可能的正向调节的miRNA: rno-miR-299a-5p、rno-miR-3586-5p、rno-miR-3547、rno-miR-328a-5p、rno-miR-215、rno-miR-34a-3p、rno-miR-293-5p、rno-miR-1224、rno-miR-292-3p、rno-miR-592、rno-miR-509-5p、rno-miR-6331、rno-miR-211-5p。结论基于Illumina HiSeqTM2000高通量测序找到与运动预处理减轻病理性心肌肥厚可能的负向和正向调节的miRNA，为下一步机制研究提供。第四部分miR-214-5p靶向调控热休克转录因子1的体外验证目的探讨并证实miR-214-5p靶向调控热休克转录因子1并确定miR-214-5p的靶基因。方法收集新生大鼠的心肌细胞进行体外培养，转至六孔板中，待细胞融合面积达30-50%后分别转染miR-214-5p mimics (M-rno-miR-214-5p)，miR-214-5p inhibitors (I-rno-miR-214-5p)及miR-对照（rno-miR-NC）。在线数据库查询miR-214-5p潜在靶基因。利用荧光定量逆转录聚合酶链反应（RealTime polymerase chain reaction, RT-PCR）检测HSF1基因表达。Western blot进一步验证HSF1基因在蛋白水平的表达。最后，构建荧光素酶报告基因载体，通过报告基因实验验证miR-214-5p靶基因。结果I-miR-214-5p组内热休克转录因子1在mRNA和蛋白水平上相较于其他各组均有显著的提升(p<0.01)。而miR-214-5p过表达组内HSF1在上述两个水平的变化对比空白和阴性对照组没有统计学意义。而通过双荧光素酶报告基因实验则证实HSF1是miR-214-5p的靶基因。结论miR-214-5p通过直接的转录后抑制作用于HSF1从而在运动预处理减轻病理性心肌肥厚中发挥负向调控作用。