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研究目的:作为对机体刺激的一种手段,运动预适应（exercise preconditioning,EP）的心肌保护效应备受关注。自噬是心肌健康必不可少的降解途径,因此,运动预适应诱导的心肌保护效应可能与心肌自噬有关。最近研究表明,在自噬调节过程中AMPK-mTOR-ULK1途径发挥了重要的作用。本研究通过早期和晚期运动预适应对AMPK-mTOR-ULK1信号通路的影响进行研究,探讨AMPK-mTOR-ULK1信号通路在心肌自噬中的作用及机制,并利用自噬抑制剂渥曼青霉素（wortmannim）验证自噬是否参与了运动预适应诱导的早期和晚期心肌保护效应,从而进一步完善运动预适应参与心肌保护效应理论体系。研究方法:雄性SD大鼠,8周龄,200只,随机分成10组:对照组（C）;力竭运动组（EE）,力竭运动后0.5 h取材;EEP组,EP后0.5 h取材;EEP+EE组,EP后0.5 h再进行力竭运动,运动后0.5 h取材;W+EEP组,EP前0.5 h腹腔注射渥曼青霉素,运动后0.5 h取材;W+EEP+EE组,EP前0.5 h腹腔注射渥曼青霉素,EP后0.5 h再进行力竭运动,运动后0.5 h取材;LEP组,EP后24 h取材;LEP+EE组,EP后24 h再进行力竭运动,运动后0.5 h取材;W+LEP组,EP前0.5 h腹腔注射渥曼青霉素,EP后24 h取材;W+LEP+EE组,EP前0.5 h腹腔注射渥曼青霉素,EP后24 h再进行力竭运动,运动后0.5 h取材。构建运动模型:SD大鼠通过一次间歇性大强度有氧跑台运动建立运动预适应模型;一次大强度有氧力竭跑台运动建立急性心肌损伤模型。采用免疫化学发光法检测血浆中肌钙蛋白I（cTnI）含量,评价运动性心肌损伤程度和保护程度;通过苏木素-伊红（HE）染色法观察心肌形态结构变化;采用苏木素-碱性复红-苦味酸（HBFP）染色方观察心肌缺血缺氧改变,并通过图像处理评估心肌缺血缺氧程度;通过透射电子显微镜（TEM）观察心肌的超微结构的变化以及观察自噬结构;通过免疫印迹法检测通路中AMPK、AMPKαThr172、mTOR、ULK1、ULK1Ser757蛋白表达,以及计算ULK1Ser757/ULK1比值变化,分析运动预适应影响大鼠心肌细胞自噬改变的可能机制;通过免疫印迹法检测自噬相关蛋白:LKB1、PI3KC3、Beclin1、Bcl-2、LC3-I、LC3-II蛋白的表达水平,以及计算LC3-II/LC3-I比值变化。通过分析以上指标的变化,深入探讨AMPK-mTOR-ULK1信号通路激活的自噬在运动预适应诱导的心肌保护效应中的作用和机制。研究结果:与C组比,EE组大鼠血浆中心肌损伤标志物cTnI水平显著升高以及HBFP染色MOD值明显升高（P<0.05）;HE染色显示嗜酸性增强,细胞肿胀,部分肌纤维断裂、溶解;力竭运动后心肌超微结构改变明显,肌原纤维断裂严重;线粒体呈圆形形态改变,部分出现空泡化现象;但是未见到核固缩,崩解。与C组比,EEP组和LEP组大鼠血浆中cTnI水平,HE染色,心肌缺血缺氧程度和超微结构无明显改变。与EE组比,EEP+EE组和LEP+EE组中由力竭运动导致的血浆cTnI水平显著降低;心肌组织缺血缺氧的程度明显减轻（P<0.05）;HE染色显示嗜酸性增强,部分肌纤维呈波浪改变;TEM结果显示,LEP+EE组可见自噬结构。与EEP+EE组比,W+EEP+EE组大鼠血浆中cTnI水平明显下降（P<0.05）;缺血缺氧无明显改变;HE染色显示心肌纤维间距增宽;超微结构结果显示部分线粒体出现空泡化。与LEP+EE组比,W+LEP+EE组大鼠血浆中cTnI水平和缺血缺氧程度明显增加（P<0.05）;HE染色显示嗜酸性增强,部分肌纤维断裂;心肌超微结构有明显的改变,线粒体空泡化严重。与C组比,EEP组AMPK-mTOR-ULK1通路中AMPK表达明显升高,mTOR水平无明显变化,而ULK1Ser757/ULK1比值明显降低。与C组比,EEP+EE组,LEP组和LEP+EE组AMPK-mTOR-ULK1通路中AMPK和ULK1表达明显升高,mTOR水平无明显变化,而ULK1Ser757/ULK1比值明显降低,其中EEP+EE组中AMPKαThr172表达也明显增加。与EEP+EE组比,W+EEP+EE组AMPK-mTOR-ULK1通路中蛋白表达无明显的变化（P>0.05）。与LEP+EE组比,W+LEP+EE组AMPK-mTOR-ULK1通路中蛋白表达无明显的变化。此外,与C组比,EE组AMPK-mTOR-ULK1通路中AMPK表达明显升高,mTOR水平无明显变化,而ULK1Ser757表达以及ULK1Ser757/ULK1比值明显降低。与C组比,EEP组,EEP+EE组,LEP组和LEP+EE组中PI3KC3表达明显增加,LC3-II/LC3-I比值增加。此外,EEP组中LC3-I表达明显下降;EEP+EE组中Beclin 1表达明显增加;EEP+EE组和LEP组LC3-II表达增加。与EEP组比,W+EEP组PI3KC3,Beclin 1和LC3-II表达以及LC3-II/LC3-I比值有下降趋势（P>0.05）。与EEP+EE组比,W+EEP+EE组PI3KC3,Beclin 1和LC3-II表达有下降趋势（P>0.05）。与LEP组比,W+LEP组PI3KC3和LC3-II表达以及LC3-II/LC3-I比值明显下降。与LEP+EE组比,W+LEP+EE组PI3KC3和LC3-II表达明显下降,LC3-II/LC3-I比值有下降趋势（P>0.05）。此外,与C组比,EE组PI3KC3和LC3-II表达明显增加,LC3-II/LC3-I比值显著升高。研究结论:一次大强度力竭性运动能导致大鼠心肌细胞严重的缺血缺氧和超微结构损伤,是一种可逆的运动性损伤,可能与力竭运动时自噬体清除效率降低有关。早期和晚期运动预适应能减轻力竭运动所导致的心肌缺血缺氧损伤。运动预适应激活了AMPK-mTOR-ULK1信号通路,上调心肌细胞自噬,其主要机制为:运动预适应上调并激活AMPK,活化的AMPK降低mTOR依赖的ULK1Ser757磷酸化,进而激活ULK1,上调心肌细胞自噬。激活的心肌细胞自噬部分参与了运动预适应诱导的早期和晚期心肌保护效应。抑制自噬则加重了心肌缺血缺氧损伤。