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目的:研究运动预适应(EP)对力竭大鼠心肌结构以及心功能参数的影响。探讨EP是否通过调节力竭大鼠心肌组织转录因子E2相关因子(Nrf2)和Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Keap1)表达量进而影响其下游过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶,达到保护心脏的作用。方法:1.将60只雄性SD大鼠随机分为4组(n=15):对照组(C)、力竭组(EE)、短期运动预适应力竭组(SE)、长期运动预适应力竭组(LE)。C组不做运动;EE组一次游泳至力竭(参考Thomas标准);SE组(参照Lennon方法)每天进行间歇性游泳运动,游泳15分钟,休息5分钟,重复3次,持续3天;LE组(参照Margonato方法)以SE组相同运动方式运动3周。运动预适应组于末次运动预适应结束后次日游泳运动至力竭。C组在安静状态下取材,各力竭组于力竭后即刻取材。2.应用苏木素碱性复红苦味酸(HBFP)染色观察心肌组织及其缺血缺氧变化。3.酶联免疫检测大鼠血清NT-proBNP、cTnI、ROS、GSH、SOD、CAT含量的变化。4.应用Millar压力容积导管检测心功能的参数:心率、左室收缩末期压力、左室舒张末期压力、左室收缩末期容积、左室舒张末期容积、心搏出量、射血分数、左室收缩末期压力容积关系曲线斜率、Tau值、左室舒张末期压力容积关系曲线斜率。5.采用蛋白印迹检测心肌组织中Nrf2及Keap1蛋白的表达水平。结果:1.HBFP染色中可以观察到,A图中心肌结构正常,心肌纤维结构相对清晰,染色均匀,心肌组织未见明显红染;B图中心肌纤维呈现多种形态,并出现断裂部分,心肌组织可见大面积的红染;C图中心肌纤维组织较B相对规整,部分心肌纤维不清,心肌组织可见少量的红染;D图中心肌结构大致正常,纤维组织相对完整,红染面积较小,最接近于C组。图2结果统计出EE组缺血组织面积最大,SE组与LE组较EE组比较,缺血面积较小,具有统计学意义;而LE组缺血面积小于SE组,具有统计学意义,最接近C组。2.大鼠cTnI、NT-proBNP的含量与C组比较,EE组、SE组、LE组cTnI、NT-proBNP水平均显著升高,有统计学意义(P<0.05)。SE组与LE组的血清cTnI、NT-proBNP水平明显低于EE组(P<0.05);就SE组与LE组相比较无统计学差异(P>0.05)。3.大鼠心功能参数与C组比较,EE组的HR、Pes、EF、ESPVR显著降低,而Ped、Ves、Ved、SV、Tau值较升高,具有统计学意义(P<0.05);EDPVR相比较无统计学意义(P>0.05)。SE组与EE组比较,HR、Pes、EF明显升高,Ped、SV、Tau值较EE组有所降低,具有统计学差异(P<0.05);ESPVR、EDPVR、Ves、Ved比较无统计学差异(P>0.05)。LE组与EE组比较,HR、Pes升高,Ped、Tau值降低,具有统计学意义(P<0.05),ESPVR、EDPVR、Ves、Ved、SV、EF比较无明显差异(P>0.05)。4.大鼠血清ROS、GSH、SOD、CAT含量EE组、SE组、LE组ROS含量高于C组(P<0.05),SE组与LE组之间ROS含量无明显统计学差异(P>0.05)。CAT、GSH、SOD含量在EE组、SE组、LE组中低于C组(P<0.05),具有统计学意义。与EE组相比,LE组中CAT、GSH、SOD含量是相对升高的(P<0.05)。SE组与EE组比较无明显统计学意义(P>0.05)。5.大鼠心肌Nrf2、Keap1蛋白表达与C组相比,EE组、SE组、LE组Nrf2蛋白表达量均升高,有统计学意义(P<0.05);与EE组相比,SE组与LE组Nrf2蛋白表达量明显升高,有统计学意义(P<0.05);LE组Nrf2蛋白表达量比SE组高(P<0.05)。与C组相比,EE组、SE组、LE组大鼠心肌Keap1蛋白表达量均有所降低,有统计学意义(P<0.05);与EE组相比,SE组、LE组Keap1蛋白表达量有所降低,有统计学意义;SE组与LE组比较,Keap1蛋白表达无统计差异(P>0.05)。结论:1.力竭运动可以造成心肌组织损伤,心脏收缩舒张功能降低。2.力竭运动可以造成心肌氧化应激水平增高,运动预适应能通过上调心肌Keap1-Nrf2-ARE通路来增加下游GSH、SOD、CAT的含量来减少ROS水平,提高心肌抗氧化能力来改善力竭所致的心脏损伤。3.长期运动预适应在提高心肌抗氧化能力方面优于短期运动预适应。