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研究目的:心梗(Myocardial Infarction,MI)后心肌缺血缺氧,产生氧化应激和炎症反应,导致心肌细胞凋亡,心功能显著下降,同时骨骼肌发生丢失,患者生活质量下降。因此MI的治疗和康复成为保护人类健康的重中之重。卵泡抑素样蛋白1(Follistatin-like protein 1,FSTL1)是一种分泌型糖蛋白,可抑制心肌细胞凋亡,改善心功能,可促进受损骨骼肌血管新生,在心脏和骨骼肌保护中发挥重要作用。运动可抑制MI大鼠心肌细胞凋亡和骨骼肌丢失,且可上调MI大鼠心肌和骨骼肌FSTL1的表达。关于抗阻运动上调MI大鼠心肌FSTL1表达是否来自骨骼肌?其抑制心肌细胞凋亡的具体信号机制如何?抗阻运动抑制MI大鼠骨骼肌丢失是否与骨骼肌FSTL1有关?其具体信号机制如何?鲜有文献报道。本文研究目的:旨在探讨抗阻运动刺激MI大鼠心肌和骨骼肌局部以及循环FSTL1表达变化特征,以及抗阻运动上调FSTL1表达与改善心梗心功能和抑制MI导致大鼠骨骼肌丢失的关系,并探讨其生物学机制。研究方法:健康雄性SD大鼠,体重180-220g,经左冠状动脉前降支(left anterior descending coronary artery,LAD)结扎制备MI模型,术后存活50只。随机分为假手术组(S)、心梗安静对照组(MI)、心梗+抗阻运动组(MR),心梗+腺相关病毒空载体组(MV)、心梗+FSTL1腺相关病毒载体组(MF),共5组,每组10只,其中S组只穿线不结扎。术后lwk,MR组进行4wk爬梯抗阻运动,MV组和MF组于左后肢胫骨前肌分别注射腺相关病毒空载体和FSTL1腺相关病毒载体。训练结束后次日,腹腔麻醉,测定心功能,取心脏和左后肢胫骨前肌。Masson染色观察并计算心肌胶原容积百分比(CVF%);免疫荧光观察分析骨骼肌的细胞增殖情况、心肌和骨骼肌FSTL1表达情况;TUNEL法观察分析心肌细胞凋亡情况;HE染色测定骨骼肌横截面积;RT-qPCR检测心肌和骨骼肌fstl1mRNA和dip2a mRNA表达;Western blotting实验测定血清FSTL1蛋白含量,心肌和骨骼肌FSTL1、DIP2A、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR 以及心肌 Bcl2/Bax和骨骼肌p-P70 S6K/P70 S6K蛋白表达。H9C2 细胞给予重组人 FSTL1(Human recombinant FSTL1,rhFSTLl)、AMPK激动剂 AICAR、PI3K 抑制剂 LY294002和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)干预。细胞实验分为:H9C2细胞对照组、H9C2+LPS组、H9C2+LPS+LY294002组、H9C2+LPS+rhFSTLl 组、H9C2+LPS+rhFSTL1+LY294002 组、H9C2+LPS+AICAR组、H9C2+LPS+AICAR+LY294002 组、H9C2+LPS+rhFSTLl+AICAR 组,共 8 组。C2C12成肌细胞给予rhFSTL 1、AMPK激动剂AICAR和PI3K抑制剂LY294002干预。细胞实验分为:C2C12细胞对照组、C2C12+LY294002组、C2C12+AICAR组、C2C12+LY294002+AICAR 组、C2C12+rhFSTLl 组、C2C12+LY294002+rhFSTLl组,共6组。采用TUNEL检测法观察分析各组H9C2细胞凋亡情况,CCK8法检测H9C2细胞存活率和C2C12细胞增殖情况;Western blotting实验测定各组FSTL1、DIP2A、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR 和 Bcl2/Bax、p-P70 S6K/P70 S6K 蛋白表达。研究结果:(1)抗阻运动显著升高MI大鼠骨骼肌fstl1 mRNA表达,但对MI大鼠心肌fstl1 mRNA表达无显著影响。抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1均显著升高MI大鼠骨骼肌、心肌和循环FSTL1蛋白水平,且骨骼肌FSTL1分别与心肌FSTL1蛋白表达和循环FSTL1蛋白水平呈显著正相关。推测骨骼肌可能是心肌FSTL1蛋白的重要来源。(2)抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1显著降低MI心肌TUNEL阳性细胞数目,升高Bcl2/Bax比值,显著抑制心肌细胞凋亡,且心肌TUNEL阳性细胞数目与心肌FSTL1表达呈显著负相关。(3)抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1可抑制心肌胶原纤维增生,降低纤维化面积,改善MI大鼠心功能,且心肌CVF%与心肌FSTL1表达呈显著负相关。(4)抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1显著升高MI大鼠心肌FSTL1受体DIP2A表达和 p-Akt/Akt 与 p-mTOR/mTOR 比值,激活 FSTL1/DIP2A-Akt/mTOR 通路。(5)AICAR显著升高LPS诱导的H9C2细胞FSTL1及其受体DIP2A表达,显著激活Akt/mTOR信号通路,抑制LPS诱导的H9C2细胞凋亡,增加H9C2细胞的存活率。(6)外源性rhFSTL1可显著升高H9C2细胞FSTL1及其DIP2A受体表达,显著激活Akt/mTOR信号通路,抑制LPS诱导的H9C2细胞凋亡,增加H9C2细胞的存活率。(7)抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1均显著增加MI大鼠骨骼肌FSTL1表达;显著增加骨骼肌相对重量、骨骼肌细胞横截面积和骨骼肌ki67标记的细胞数量,改善MI大鼠骨骼肌丢失。FSTL1蛋白与骨骼肌重量/体重比值及重量/胫骨长度比值和横截面积均呈显著性正相关。(8)抗阻运动或骨骼肌过表达fstl1显著升高MI大鼠骨骼肌DIP2A基因和蛋白表达和 p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR、p-P70 S6K/P70 S6K 比值,激活 FSTL1/DIP2A-Akt/mTOR/P70 S6K信号通路。(9)AICAR干预显著升高C2C12细胞单位面积内数目和FSTL1及其受体DIP2A表达,外源性rhFSTL1显著上调C2C12细胞DIP2A表达。(10)外源性 rhFSTL1 或 AICAR 干预显著升高 p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR 和p-P70 S6K/P70 S6K比值,激活Akt/mTOR/P70 S6K信号通路,促进C2C12细胞的增殖。研究结论:(1)抗阻运动有效刺激骨骼肌分泌FSTL1,提高循环和心脏FSTL1水平,显著抑制心肌细胞凋亡,降低心肌纤维化,改善MI大鼠心功能并抑制骨骼肌丢失。(2)FSTL1/DIP2A-Akt/mTOR通路激活是抗阻运动抑制心肌细胞凋亡,降低心肌纤维化,改善MI大鼠心功能并促进骨骼肌的细胞增殖,抑制MI导致骨骼肌丢失的重要机制。该研究将为心梗的运动康复手段和方法及作用靶点筛选提供实验依据。