目的:长期以来。国内外对糖尿病治疗方法的研究从未间断。因为迄今为止,糖尿病仍然没有好的根治方法。糖尿病的类型很多,其中,II型糖尿病的患者占90%以上,除去少数妊娠期糖尿病患者,余下的I型糖尿病患者所占比例大约5%-10%。尽管如此,I型糖尿病的研究也并不少见。因为它的严重程度最高,致死率最高,并发症也最严重。心功能障碍是Ⅰ型糖尿病(Type 1 diabetes,T1DM)的主要并发症之一,且心脏对人体至关重要。因此,研究出T1DM导致的心脏病的康复治疗方法十分关键。如今,物理治疗(包括运动治疗和理疗)是现在普适的辅助治疗手段,因其无创、无副作用而备受关注。运动健身方式一向为大众所认可,已有多项研究分析证实,间歇性高强度运动对心血管系统的改善作用好于传统的中等强度连续性运动;另一方面,电磁场作为理疗手段之一,早已在医院和康复部门使用。然而对电磁场康复治疗的研究多集中在骨质疏松修复等领域,对心脏疾病的康复方面鲜有报道。鉴于此,本研究借鉴前人的方法,采用间歇负重跑的运动模式,同时,使用低频脉冲电磁场的干预,以及二者结合的方式共同作用于大鼠。研究这两种干预方式是否可以改善T1DM大鼠的心脏机能。此外,本实验室之前已实验证明负重爬梯运动可以通过抑制Myostatin(缩写MSTN)及激活胞内PI3K/Akt通路改善心肌的功能。故本实验将进一步从生化、形态、蛋白、基因等不同水平研究两种干预方式改善心功能的分子机制,以及它是否通过抑制MSTN并激活PI3K/Akt通路而改善心功能。方法:购入雄性Sprague-Dawley(简称SD)大鼠共60只(质量合格证号:陕医动证字08-004号),体重220～240g。将大鼠以每笼10只进行分配,并置于无菌环境下饲养。并自由饮食。适应性饲养3d后,随机分为正常组(NC组,10只)和T1DM组(DM组,50只)。DM组大鼠每只以60mg/kg的剂量一次注射12%的STZ(0.1M,pH=4.5,溶剂为柠檬酸钠,避光保存)进行I型糖尿病模型的构建,而NC组注射等量的柠檬酸钠缓冲液。每天记录进食量和饮水量,每3 d测一次体重和空腹血糖。当第10 d出现典型的糖尿病临床症状造模成功后,将成膜大鼠随机平均分成5组:糖尿病对照组(Diabetes Control,DC组)、阳性对照组(Diabetes + INS,DI组)、电磁场干预组(Diabetes + LFPEMF,DE组)、间歇负重跑台组(Diabetes +Weight-bearing Training,DWT组)、电磁+间歇负重跑联合干预组(Diabetes +LFPEMF + Weight-bearing Training,D+E+WT 组),每组 8 只。通过对血流动力学、超声动力学、抓力、心肌酶活力、HE染色、Western Blot、RT-PCR等多项指标的检测,分析不同组别大鼠心脏形态功能变化、生理功能变化、心肌胰岛素受体、MSTN及受体、PI3K/Akt信号通路中各关键分子蛋白基因表达状况。结果:1.注射STZ以后,糖尿病模型组(DM)大鼠体重逐渐降低,NC组大鼠体重日趋上升。第3d已呈显著性差异(P<0.05),第7d和第10d均呈现极显著差异(P<0.01)。10d建模完成,DM组与NC组相比,进食量显著增多(P<0.05),饮水量增加极其显著(P<0.01),而体重极显著降低(P<0.01)。第10d,DM组的空腹血清胰岛素显著低于NC组(P<0.01)。空腹血糖显著高于NC组(P<0.01),OGTT结果显示:DM组血糖较NC组上升速度明显更快,NC组在第60min达到血糖最高水平,后逐渐降低;DM组血糖一直上升,直到第90min才开始下降,且依旧处于高血糖范围之内。DM组与NC组的差异均极显著(P<0.01)。T1DM大鼠模型建立成功。2.建模完成,进行6w干预之后,体重除NC组以外,其余各组之间并无显著差异。DWT组和NC组心脏重量显著高于DC组(P<0.05)。DE、DWT、D+E+WT组心系数都显著大于DC组(P<0.05),其中,DWT组增加效果极显著(P<0.01)。抓力结果显示:D+E+WT组大鼠的抓力显著高于DC组(P<0.05),而其余各组均极显著大于DC组(P<0.01)。3.HE染色结果显示:NC组大鼠心肌纤维排列有序、整齐、紧密,可清晰看见细胞核的分布,而DC组大鼠心肌纤维排列较紊乱,细胞多肿胀、破裂也情况较多,呈现明显病理的现象,DI、DE、DWT、D+E+WT组大鼠心肌细胞相对更齐整,与NC组相比,也有轻微肥大。且DC组心肌纤维直径较NC组有显著性增大(P<0.01),DI组、DE组、DWT组心肌纤维直径均低于DC组(P<0.01或P<0.05),但D+E+WT组虽较DC组也略有降低但结果并不显著。4.多普勒超声结果显示:左心射血分数(EF)和左心缩短分数(FS)的结果趋于一致,NC组明显高于其它各组(P<0.01);DI组和DWT组显著高于DC组(P<0.05或P<0.01)。而DE组和D+E+WT组虽也高于DC组,但结果却不具有统计学意义。心脏血流动力学结果显示:心率和LVEDP指标上,DI、DWT、D+E+WT组均较DC组有显著下降(P<0.05或P<0.01),而DE组虽有下降,但并不显著;LVSP、±dp/dtmax指标均显示DI、DWT、D+E+WT组的结果显著高于DC组(P<0.05或P<0.01),但DE组只在LVSP这一指标上显著高于DC组(P<0.01),在±dp/dtmax指标上没有显著提高。另外,在±dp/dtmax的两项指标中,D+E+WT组相对于DE组显著性上升(P<0.05或P<0.01),而相对DWT组,仅仅在-dp/dtmax这一项指标中显著上升(P<0.05)。5.血清中CK、LDH,AST(又称GOT)和α-HBDH指标结果一致显示:DI、DE、DWT、D+E+WT组的四个指标在血清中的含量显著低于DC组(P<0.05或P<0.01)。并且只有在CK这一指标中反映出D+E+WT组的含量显著低于DE组(P<0.01)。心肌内的NO和NOS的含量结果与血清中心肌酶结果类似:DI、DE、DWT、D+E+WT组显著高于DC组(P<0.05或P<0.01),且仅在NOS上D+E+WT组显著高于DE组(P<0.01)。6.大鼠心肌Western Blot和RT-qPCR结果显示,胰岛素注射、电磁场治疗、间隙负重跑及二者联合干预均可增加胰岛素受体(InsR)的蛋白表达量和mRNA转录水平(其中,DI组不具有显著性,其余三组P<0.01);可减少MSTN及其受体的蛋白表达量和mRNA转录水平(P<0.01);可显著促进Akt的磷酸化(P<0.05或P<0.01),提升Akt的mRNA转录水平转录水平(P<0.05或P<0.01);可以显著提高GLUT4蛋白表达量(P<0.01);显著降低p-GSK3β的蛋白表达量和mRNA转录水平(P<0.05或P<0.01);显著性提升mTOR蛋白表达量和mRNA转录水平(P<0.05或P<0.01)以及显著降低FoxO1的蛋白表达量和mRNA转录水平(P<0.01)。然而,运动与电磁场联合干预组仅仅在MSTN及其受体的蛋白表达、Glut4蛋白表达、p-GSK3β和FOXO1的mRNA转录上这偶尔几次的实验结果反映是优于单一干预组,大多数情况下,联合干预效果不如单一干预效果好。结论:1.间歇负重跑运动以其独特的短时间混合型运动方式作用于T1DM大鼠,能够很好地提高T1DM大鼠心肌收缩功能,防止心肌细胞破损,促进心肌细胞蛋白质和糖原的合成。2.低频脉冲电磁场能够防止T1DM大鼠心肌细胞破损,促进心肌细胞蛋白质和糖原的合成,但在提高心肌收缩功能上效果尚不够明显。可能因为电磁场参数不是最佳。还有待进一步研究,后期可尝试调整电磁场强度或频率找到更适合心脏康复的电磁场参数。3.间歇负重跑和低频脉冲电磁场改善T1DM大鼠心功能的分子机制是以抑制MSTN为主,激活InsR为辅,从而激活Akt,激活或抑制Glut4、GSK3β、mTOR、FoxO1这些信号分子。通过改善葡萄糖转运、合成速率,促进糖原、蛋白质合成等方式,促进心肌细胞生长增殖,减缓心肌萎缩与衰竭。4.电磁场与间歇负重运动的联合作用,在对T1DM大鼠心脏的影响上并不如所预想的那样会起到进一步加成作用,至少本研究中无法得出这一结论。可能实验方案有不完善之处,也可能电磁场参数还需要调整。这有待日后的进一步继续研究。