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研究目的:近年来,心血管疾病（Cardiovascular disease,CVD）已成为全球范围内死亡的主要原因。研究表明,维生素D缺乏与CVD的发生发展密不可分,而运动对CVD的预防和治疗有着明显的效果。心肌纤维化是伴随CVD出现的一种病理现象,在心脏疾病的进展中发挥重要作用。本研究的目的是通过构建维生素D缺乏小鼠模型,探究12周的有氧运动对维生素D缺乏小鼠心肌纤维化的影响及作用机制。研究方法:第一部分:维生素D缺乏小鼠模型的构建6周龄C57BL/6J小鼠40只,随机分为对照组（Control group,C,n=15）和维生素D缺乏组（Vitamin D deficiency group,VDD,n=25）。C组小鼠饲料中加入1000IU VD/kg的维生素D,而VDD组未加入维生素D。12周末,测量小鼠血清25（OH）D水平来判定维生素D缺乏小鼠模型是否构建成功,心脏超声检测小鼠心功能。建模成功后,每组随机选取6只小鼠。采用ELISA方法检测血清指标;苏木精-伊红（Hematoxylin-eosin,HE）染色、麦胚凝集素（Wheat germ agglutinin,WGA）荧光染色和天狼猩红（Sirius red,SR）染色评估心肌形态;q RT-PCR检测维生素D受体（Vitamin D receptor,VDR）,相关促纤维化因子如转化生长因子-β1（Transforming growth factor-beta 1,TGF-β1）、Smad2（Small mother against decapentaplegic 2,Smad2）、Smad3（Small mother against decapentaplegic 3,Smad3）、基质金属蛋白酶-2（Matrix metalloproteinases-2,MMP-2）、基质金属蛋白酶-9（Matrix metalloproteinases-9,MMP-9）、基质金属蛋白酶抑制剂-1（Tissue inhibitor of metalloproteinase-1,TIMP-1）、Ⅰ型胶原蛋白（CollagenⅠ,Col1）、Ⅲ型胶原蛋白（CollagenⅢ,Col3）和炎症因子如肿瘤坏死因子-α（Tumor necrosis factor-α,TNF-α）、白细胞介素-6（Interleukin-6,IL-6）的m RNA表达水平。第二部分:有氧运动对维生素D缺乏小鼠心脏的影响剩余小鼠（n=28）被分成对照安静组（Control sedentary group,CONS,n=9）、维生素D缺乏安静组（Vitamin D deficiency sedentary group,VDDS,n=9）和维生素D缺乏运动组（Vitamin D deficiency exercise group,VDDE,n=10）。VDDE组小鼠经一周的运动预适应后即开始12周的有氧训练,而剩余两组小鼠自由活动。干预结束后,牺牲小鼠,取心脏组织样本,实验方法同第一部分。同时采用Western Blot方法检测VDR、TGF-β1、磷酸化-Smad2/3（P-Smad2/3）和Smad2/3的蛋白表达水平。研究结果:第一部分:维生素D缺乏可导致心肌纤维化和心功能障碍1.12周末,VDD组小鼠血清25（OH）D浓度均小于50nmol/L,证明维生素D缺乏小鼠模型造模成功。2.建模期间,从第三周开始,VDD组小鼠的体重一直显著高于C组（p＜0.05）。3.与C组相比,VDD组小鼠心脏胫骨长比（Heart weight/Tibial length,HW/TL）无显著性差异（p＞0.05）,体脂率明显更高,左心室胫骨长比（Left ventricular weight/Tibial length,LVW/TL）明显更大（p＜0.05）。4.与C组相比,VDD组小鼠的低密度脂蛋白胆固醇（Low density lipoprotein cholesterol,LDL-C）和总胆固醇（Total cholesterol,TC）浓度明显更高（p＜0.05）。5.与C组相比,VDD组小鼠舒张末期左心室后壁厚度（Left ventricular posterior wall at diastole,LVPWd）明显更大（p＜0.05）,射血分数（Ejection fraction,EF）和短轴缩短率（Fraction shortening,FS）明显更小（p＜0.01）。6.HE染色结果显示,C组小鼠心肌排列紧密,细胞结构正常,而VDD组小鼠心肌间隙明显增大,细胞边界模糊不清。WGA染色结果显示,与C组相比,VDD组小鼠心肌细胞显著性肥大（p＜0.01）。SR染色结果显示,与C组相比,VDD组小鼠心肌出现纤维化（p＜0.01）。7.与C组相比,VDD组小鼠VDR的表达明显更低（p＜0.01）。8.与C组相比,VDD组小鼠Col3和TGF-β1的表达明显更高（p＜0.05）。9.与C组相比,VDD组小鼠TNF-α（p＜0.01）和IL-6（p＜0.05）的表达明显更高。第二部分:有氧运动改善维生素D缺乏小鼠心肌纤维化和心功能障碍1.VDDS组和VDDE组小鼠血清25（OH）D水平均小于50nmol/L,VDDE组小鼠血清25（OH）D水平较VDDS组明显更高（p＜0.05）。与CONS组相比,VDDS组和VDDE组小鼠体重明显更大（p＜0.01）。2.VDDS组小鼠体脂率较CONS组明显更高（p＜0.05）,VDDE组小鼠HW/TL和LVW/TL较CONS组（p＜0.01）和VDDS组（p＜0.05）更大,而体脂率较CONS组和VDDS组更低（p＜0.05）。3.干预后,血清指标在各组小鼠中均未有显著性差异（p＞0.05）。4.与CONS组相比,VDDS组小鼠收缩末期左心室内径（Left ventricular internal dimension at systole,LVIDs）明显更大（p＜0.01）,而收缩末期室间隔厚度（Inter ventricular septal thickness at systole,IVSs）（p＜0.01）、收缩末期左心室后壁厚度（Left ventricular posterior wall at systole,LVPWs）（p＜0.05）、EF和FS（p＜0.01）明显更小。与VDDS组相比,VDDE组小鼠有着更小的LVIDs（p＜0.01）,更大的IVSs、LVPWs、EF和FS（p＜0.01）。5.HE染色结果显示,CONS组小鼠心肌排列紧密,细胞结构正常。而VDDS组小鼠心肌间隙明显增大,部分肌纤维有断裂和溶解的现象。VDDE组小鼠心肌排列紧密,间隙明显减小,细胞结构基本恢复正常。WGA染色结果显示,VDDE组小鼠的心肌细胞横截面积与CONS组和VDDS组相比明显更大（p＜0.01）。SR染色结果显示,VDDS组小鼠心肌较CONS组出现明显的纤维化（p＜0.01）,而VDDE组小鼠心肌纤维化的程度较VDDS组明显减轻（p＜0.01）。6.VDDS组小鼠VDR的m RNA（p＜0.05）和蛋白（p＜0.01）表达水平较CONS组明显更低。VDDE组小鼠VDR的m RNA和蛋白表达水平较VDDS组明显更高（p＜0.01）。7.与CONS组相比,VDDS组小鼠Col1、Col3、TGF-β1、Smad2、Smad3、TIMP-1（p＜0.01）和MMP-9（p＜0.05）的表达明显更高,TGF-β1和P-Smad2/3蛋白的表达水平也更高（p＜0.01）。与VDDS组相比,VDDE组小鼠Col1、Col3、TGF-β1、Smad2、Smad3、TIMP-1（p＜0.01）和MMP-9（p＜0.05）的表达明显更低,TGF-β1（p＜0.01）和P-Smad2/3（p＜0.05）蛋白的表达水平也更低。8.VDDS组小鼠TNF-α和IL-6的表达较CONS组明显更高（p＜0.01）,VDDE组小鼠TNF-α和IL-6的表达较VDDS组明显更低（p＜0.01）。研究结论:1.维生素D缺乏可造成小鼠左心室肥大、心肌间质纤维化和心脏收缩功能受损等现象。2.有氧运动可降低维生素D缺乏小鼠心肌纤维化的程度并增强心脏功能。3.维生素D缺乏诱导的心肌纤维化现象可能是通过降低VDR表达、激活TGF-β1-Smad2/3通路、增加促纤维化因子和炎症因子的表达来实现。有氧运动可提高VDR表达,抑制TGF-β1-Smad2/3通路、降低促纤维化因子和炎症因子的表达,从而降低维生素D缺乏小鼠心肌纤维化的水平。