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背景:心肌梗死（心梗,Myocardial Infarction,MI）导致心肌细胞坏死和凋亡,并发生替代性心肌纤维化,严重损害心功能。心肌梗死患者除了有效的临床治疗外,后期的康复治疗对改善心梗心功能和提高患者的生存质量具有非常重要的意义。文献表明,运动可以显著改善心梗心功能,但其机制未完全阐明。研究发现,运动显著抑制心梗心肌氧化应激和炎症反应,降低细胞凋亡,改善心功能,但确切机制需要进一步深入研究。文献表明,胰岛素样生长因子1（Insulin-likefactor1,IGF-1）是由肝和骨骼肌等器官分泌的与胰岛素结构类似的活性多肽,可促进细胞分化、抑制氧化应激和炎症诱导的细胞凋亡。运动可以显著升高骨骼肌、心肌和循环IGF-1水平,诱导骨骼肌和心肌肥大。我们前期研究发现,间歇运动干预后IGF-1表达水平显著高于抗阻运动,且对改善心功能效果显著,但具体分子机制尚未阐明。研究显示,组蛋白甲基转移酶 1（SET and MYND domain containing protein 1,Smyd1）是最早被发现在心脏和肌肉中特异性表达的细菌视紫红质基因（Bacteriorhodopsingene,Bop）,在心肌细胞分化、成熟和心脏形成过程的肌节形成和肌纤维组装中发挥关键作用;运动通过激活IGF-1-PI3K-Akt通路产生心脏保护作用,但Smyd1是否参与运动刺激内源性IGF-1诱导的心脏结构与功能重塑?是否通过调节Smyd1的表达,调节心肌细胞肌节组装而实现,产生心脏保护作用,目前尚未见文献报道,值得进一步研究。对此本文拟采用氧自由基清除剂Tempol和TNFα抑制剂Etanercept、IGF-1R抑制剂NVP-AEW541、IGF-1重组蛋白、PI3K抑制剂LY294002和AMPK激动剂AICAR、Smyd1干扰或过表达慢病毒转染等,探讨IGF-1在间歇运动改善心梗心功能中的作用及其分子机制。目的:（1）探讨间歇运动通过IGF-1抑制氧化应激和炎症反应诱导的心肌细胞凋亡,在改善心梗心功能中的作用;（2）揭示间歇运动通过激活IGF-1/IGF-1R-PI3K-Akt通路,调节Smyd1和骨架蛋白表达,抑制炎症和细胞凋亡,改善心梗心功能的分子机制。方法:1动物实验:（1）选用健康雄性3月龄Sprague Dawley（SD）大鼠制备心梗模型,进行间歇运动或氧自由基清除剂Tempol或TNFα抑制剂Etanercept干预。分组:正常对照组（C）、正常间歇运动组（CE）、假手术对照组（S）、心梗组（MI）、心梗间歇运动组（ME）、心梗+抗氧化剂Tempol组（MT）、心梗+Etanercept组（MIT）、心梗+生理盐水对照组（MIS）、心梗+间歇运动+Etanercept组（MET）、心梗+间歇运动+生理盐水对照组（MES）,10只/组。（2）选用健康雄性8周龄C57BL/6J小鼠制备心梗模型,采用间歇有氧运动或IGF-1受体抑制剂NVP-AEW541干预。分组:假手术组（S）、假手术+间歇运动组（SE）、心梗组（MI）、心梗+NVP-AEW541组（MIN）、心梗+间歇运动组（ME）和心梗+间歇运动+NVP-AEW541组（MEN）,10只/组。（3）心梗模型制备:采用常规左冠状动脉前降支结扎法制备大鼠和小鼠心梗模型,心电图检测S-T段弓背抬高或者T波倒置,作为手术成功的标志。假手术组只开胸并在心脏相同位置穿线不结扎。（4）间歇运动方案:大鼠选用本实验室方案。ME组术后1wk与CE组同时开始适应性递进跑台运动,正式训练:CE组和ME组均以10m/min（40%-50%VO2max）热身运动 10min/d,然后以 25m/min×7min（85%-90%VO2max）和15m/min×3min（50%-60%VO2max）速度依次交替运动,50min/d,总运动时间 60min,5d/wk×4wk,跑台坡度为0°。小鼠采用文献报道方法,术后1wk,SE组、ME组和MEN组开始适应性递增跑台训练,正式训练:5m/min（40%-50%VO2max）热身 10min/d,之后以 8m/min×3min（50%-60%VO2max）和 12m/min×7min（80%-90%VO2max）交替运动 50min/d,60min/d,5d/wk×4wk,跑台坡度为 0°。2细胞实验:（1）采用H9c2细胞H2O2干预制备氧化应激模型、AICAR干预制备运动效应模型、LPS干预制备炎症模型,分别使用外源性rhIGF-1、PI3K抑制剂LY294002、IGF-1R抑制剂 NVP-AEW541干预。分组:正常对照组（C）、H2O2组（H）、AICAR组（A）、H2O2+AICAR 组（HA）、LPS 组（L）、LPS+AICAR 组（LA）、LPS+rhIGF-1组（LR）、LPS+AICAR+rhIGF-1 组（LAR）、LPS+LY294002 组（LY）、LPS+LY294002+rhIGF-1 组（LRY）、LPS+LY294002+AICAR 组（LAY）、LPS+NVP-AEW541 组（LN）、LPS+AIC AR+NVP-AEW541 组（LAN）、LPS+rhIGF-1+NVP-AEW541 组（LRN）。（2）采用H9c2细胞在氧化应激和运动效应模型上,进行外源性rhIGF-1、IGF-1R抑制剂NVP-AEW541干预;内源性干预分别使用Smyd1病毒干扰和过表达载体转染H9c2细胞后,给予H2O2、AICAR、rhIGF-1、NVP-AEW541干预。分组:正常对照组（C）、H2O2 组（H）、H2O2+AICAR 组（HA）、H2O2+rhIGF-1组（HR）、H2O2+NVP-AEW541 组（HN）、H2O2+AICAR+NVP-AEW541 组（HAN）、H2O2+rhIGF-1+NVP-AEW541 组（HRN）、H2O2+rhIGF-1+AICAR 组（HRA）、Scramble-shRNA 组、Smyd1-shRNA 组、Smyd1-shRNA+H2O2 组、Smyd1-shRNA+AICAR组、Smyd1-shRNA+AICAR+H2O2组、Smyd1-shRNA+rhIGF-1组、Vehicle组、Smyd1 OE组、Smydl OE+H2O2组、Smyd1 OE+AICAR 组、Smyd1 OE+AICAR+H2O2 组、Smyd1 OE+rhIGF-1 组、Smyd1 OE+rhIGF-1+NVP-AEW541 组。3主要测试指标:颈总动脉插管检测大鼠血流动力学指标并用来评价心功能;心动超声检测小鼠心功能指标;Masson染色观察分析心肌胶原容积百分比（CVF%）;HE染色观察并分析心肌细胞横截面积（CSA）;DCFH-DA染色观察并分析心肌细胞ROS含量;免疫荧光染色观察心肌细胞凋亡情况、Smyd1阳性表达、F-actin阳性表达、α-actinin 阳性表达等;RT-qPCR检测igf-1,smydl,trx1,hsp90,murf1和mabx等的表达;Western Blotting 检测 IGF-1、IGF-1R、Smyd1、HSP90、MuRF1、MAFbx、p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt、p-NF-κB/NF-κB;TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、BNP、cTnI、α-actinin、Cleaved-Caspase 3、Bax、Bcl-2、p-AMPK/AMPK、F-actin、G-actin等;酶活性检测试剂盒检测心肌T-SOD、MDA、GSH-PX、CAT等的表达;H9c2细胞培养CCK-8检测细胞活性;荧光强度验证细胞转染效率。结果:1间歇运动抑制氧化应激上调内源性IGF-1/IGF-1R表达降低细胞凋亡（1）间歇运动或Tempol干预显著上调正常大鼠心肌和心梗大鼠梗死周边区心肌 IGF-1、IGF-1R、Smyd1 表达（p＜0.05,p＜0.01）和 p-AMPK/AMPK 比值（p＜0.01）,显著提高心梗大鼠梗死周边区心肌cTnI、α-actinin表达（p＜0.01）和F-actin组装（p＜0.05,p＜0.01）,增加心肌细胞横截面积（p＜0.01）,显著降低MuRF1和HSP90表达（p＜0.05,p＜0.01）。Smyd1表达与AMPK磷酸化水平及心肌细胞横截面积呈显著正相关（p＜0.01）。间歇运动干预效果优于Tempol干预。（2）间歇运动或Tempol干预均显著提高心梗大鼠梗死周边区心肌T-SOD、GSH-PX 和 CAT 水平（p＜0.05,p＜0.01）,降低 MDA 和 Trx1 表达（p＜0.05,p＜0.01）,改善心梗心肌氧化应激状态,有效激活心梗心肌PI3K/Akt通路（p＜0.01）。Smyd1表达与T-SOD含量呈显著正相关（p＜0.01）,与MDA含量表达呈显著负相关（p＜0.05）。间歇运动干预效果优于Tempol干预。（3）间歇运动或Tempol干预显著降低心梗大鼠心肌CVF%、LVDEP、细胞凋亡和 BNP 表达（p＜0.05,p＜0.01）,升高 LVSP、±dp/dtmax 和 Bcl-2/Bax 比值（p＜0.01）;IGF-1表达与Smyd1表达及心肌细胞横截面积呈显著正相关（p＜0.01）;Smyd1与LVSP、±dp/dtmax呈显著正相关（p＜0.01）,与LVDEP呈显著负相关（p＜0.01）。间歇运动干预效果优于Tempol干预。（4）H2O2或/和AICAR处理H9c2细胞,均显著上调IGF-1、IGF-1R和Smyd1表达（p＜0.01）,增加细胞体积和骨架蛋白cTnI、α-actinin及F-actin表达（p＜0.05,p＜0.01）;AICAR 干预显著激活 PI3K/Akt 通路（p＜0.05,p＜0.01）,降低 H2O2诱导的细胞HSP90和MuRF1表达（p＜0.05,p＜0.01）,降低细胞凋亡,提高Bcl-2/Bax比值和细胞存活率（p＜0.05,p＜0.01）。2间歇运动抑制炎症上调内源性IGF-1/IGF-1R表达改善心功能（1）间歇运动或/和Etanercept干预有效激活心梗大鼠梗死周边区心肌PI3K/Akt通路（p＜0.01）,显著上调心肌IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）,降低TNF-α、IL-6、MuRF1、MAFbx 以及 NF-κB（pp65）表达（p＜0.05,p＜0.01）。间歇运动干预效果优于Etanercept干预,二者联合干预效果优于单一干预。（2）间歇运动或/和Etanercept干预显著降低心梗大鼠心肌CVF%、LVDEP、细胞凋亡和 Cleaved-caspase 3 表达（p＜0.05,p＜0.01）,升高 LVSP、±dp/dtmax和Bcl-2/Bax比值（p＜0.05,p＜0.01）。间歇运动干预效果优于Etanercept干预,二者联合干预效果优于单一干预。（3）间歇运动或/和Etanercept干预显著上调心梗大鼠梗死周边区心肌Smyd1和细胞骨架蛋白cTnI、α-actinin表达（p＜0.01）,降低HSP90表达（p＜0.05,p＜0.01）,增加心肌细胞横截面积（p＜0.01）;心肌MuRF1表达与Smyd1、LVSP、±dp/dtmax呈显著负相关（p＜0.01）,与LVEDP呈显著正相关（p＜0.01）;心肌Smyd1表达与LVSP、±dp/dtmax呈显著正相关（p＜0.01）,与LVEDP呈显著负相关（p＜0.01）。间歇运动干预效果优于Etanercept干预,二者联合干预效果优于单一干预。（4）AICAR或/和rhIGF-1均可显著升高LPS诱导的H9c2细胞IGF-1、IGF-1R和骨架蛋白表达（p＜0.01）,有效激活PI3K/Akt信号通路（p＜0.01）,抑制细胞凋亡和蛋白泛素化降解（p＜0.01）,改善细胞炎症状态,提高细胞存活率（p＜0.01）;LY294002干预显著抑制PI3K/Akt通路激活（p＜0.01）,抑制AICAR或rhIGF-1对LPS诱导H9c2细胞状态的正向调控,升高TNF-α和Cleaved-caspase 3表达（p＜0.05,p＜0.01）,降低 IL-10 表达和 Bcl-2/Bax 比值（p＜0.05,p＜0.01）,促进细胞凋亡。3间歇运动通过IGF-1/IGF-1R调节Smyd1水平调控肌节组装（1）间歇运动显著激活心梗小鼠梗死周边区心肌PI3K/Akt通路（p＜0.01）,升高心脏 EF%和 FS%（p＜0.01）,上调 IGF-1、IGF-1R、Smyd1、α-actinin 表达和Bcl-2/Bax 比值（p＜0.05,p＜0.01）,降低心肌 CVF%、LVIDd、LVIDs 和 MuRF1、Cleaved-caspase 3表达（p＜0.01）,提升心功能,降低细胞凋亡。（2）NVP-AEW541干预显著抑制心梗小鼠梗死周边区心肌PI3K/Akt通路激活（p＜0.01）,降低心脏 EF%、FS%,降低心肌 IGF-1、IGF-1R、Smyd1、α-actinin表达和 Bcl-2/Bax 比值（p＜0.01）,升高心肌 CVF%、LVIDd、LVIDs 和 MuRF1、Cleaved-caspase 3表达（p＜0.01）,降低心功能,促使细胞凋亡。（3）NVP-AEW541干预显著增加AICAR或/和rhIGF-1诱导H2O2干预的H9c2细胞凋亡（p＜0.01）,上调Cleaved-caspase 3表达（p＜0.01）,抑制细胞IGF-1、IGF-1R、Smyd1、α-actinin 表达（p＜0.01）,降低 Bcl-2/Bax 比值和细胞存活率（p＜0.01）。（4）Smyd1-shRNA干扰显著降低H9c2细胞骨架蛋白表达和IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）;H2O2上调Smyd1-shRNA转染的H9c2细胞骨架蛋白表达和IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）;AICAR可以进一步上调H2O2诱导的Smyd1-shRNA转染的H9c2细胞骨架蛋白表达和IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）;rhIGF-1干预不能挽救Smyd1干扰导致的细胞骨架蛋白表达降低。（5）Smyd1-OE显著升高H9c2细胞骨架相关蛋白表达和IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）;H2O2可以进一步上调Smyd1-OE的H9c2细胞骨架相关蛋白表达和IGF-1、IGF-1R 表达（p＜0.01）;AICAR 可以上调 H2O2诱导的 Smyd1-OE H9c2细胞骨架相关蛋白表达和IGF-1、IGF-1R表达（p＜0.01）。结论:（1）间歇运动或Tempol干预显著升高正常和心梗梗死周边区心肌IGF-1、IGF-1R、PI3K/Akt磷酸化水平和Smyd1表达,促进肌节F-actin组装,降低心肌Trx1、MuRF1及HSP90的表达和氧化应激水平,抑制蛋白泛素化降解,促进心肌细胞生理性肥大,改善心脏收缩功能;通过AICAR干预H2O2处理的H9c2细胞后,显著激活PI3K/Akt通路,升高Smyd1表达,降低氧化应激水平。表明,间歇运动可抑制氧化应激,上调内源性IGF-1/IGF-1R表达,降低细胞凋亡。（2）间歇运动和Etanercept干预均上调心梗梗死周边区心肌IGF-1和IGF-R表达,降低炎症水平,激活PI3K/Akt信号通路,抑制TNF-α/NF-κB/MuRF1通路。通过AICAR和rhIGF-1干预H9c2细胞,显著激活PI3K/Akt通路,抑制TNF-α/NF-κB/MuRF1通路。表明间歇运动抑制TNF-α/NF-κB/MuRF1通路,上调内源性IGF-1/IGF-1R表达,促进肌节组装,降低心肌纤维化,改善心功能。（3）间歇运动促进IGF-1、IGF-1R表达,激活PI3K-Akt通路,上调Smyd1表达,并参与调节梗死周边区心肌cTnI和α-actinin等骨架蛋白表达,调节肌节组装和心肌细胞肥大,降低细胞凋亡,改善心梗心功能,该作用可被IGF-1R抑制剂NVP-AEW541抑制。表明,间歇运动通过IGF-1/IGF-1R调节Smyd1水平,调控肌节组装。综上,间歇运动通过抑制氧化应激和炎症,上调内源性IGF-1/IGF-1R表达,降低细胞凋亡,并通过调节Smyd1表达促进肌节组装,改善心梗心功能。