研究背景心肌梗死是冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所导致的心肌坏死,是一种全球范围内十分严重的疾病,现已成为心血管疾病中常见的危重症,严重威胁人类生命健康。心肌梗死后会发生剧烈的炎症反应、心肌细胞凋亡和坏死、纤维化等一系列复杂的变化,进而引起异常的心室重构,严重影响心功能,最终导致心力衰竭。除传统的药物干预和介入治疗外,运动康复作为心梗后心脏康复的关键环节,越来越受到人们的重视。本实验室自主研发了一种能够模拟人体主动运动的物理康复治疗仪器—脉冲式关节机械加载。前期研究表明,机械加载通过对滑膜关节实施的微小机械应力达到模拟机体主动物理运动的治疗效果,已经证实其在一定程度上可以降低机体的炎症反应。我们的近期实验还表明,膝关节机械加载可以有效地改善肥胖小鼠的肥胖和脂肪肝。但有关机械加载是否能改善心肌梗死大鼠心肌损伤的作用尚未研究。研究目的本实验研究动物使用雄性Wistar大鼠,通过结扎大鼠冠状动脉左前降支创建心肌梗死模型。我们已知炎性反应在心肌梗死的发生发展中起重要作用,因此提出假设:机械加载可以作为一种新型物理康复理疗方式,通过下调NFκB和MMP信号通路降低异常炎性反应修复心肌损伤,限制心脏重构,恢复心脏功能。实验方法本实验分组为三组,分别是假手术对照组(Sham),心梗模型组(MI)和机械加载治疗组(MI+Loading)。用机械加载仪器对大鼠双侧膝关节分别进行加载治疗,加载治疗频率为15 Hz,加载治疗力度为5 N,加载时间为6 min/d,每侧膝关节3 min,每周连续加载5 d,连续加载2、4和8周,Sham组和MI组动物麻醉后膝关节放置在加载平台的定子上,每侧膝关节放置3 min而不进行膝关节机械加载治疗,每隔3天记录大鼠的体重变化。治疗时间点结束后处死大鼠,处死前检测大鼠心电图II导联ST段,处死后分离取出大鼠心脏并分别进行HE染色、TTC染色、Masson三色染色和免疫组化染色,观察机械加载对心梗大鼠炎症反应和心室重构的影响,验证机械加载在心梗后心肌损伤中的疗效,为临床心脏运动康复治疗心肌梗死提供新的策略。实验结果实验结果表明,与Sham组相比,心梗导致MI组大鼠存活率显著下降,经加载治疗后存活率明显提高。加载明显降低了心梗导致的梗死范围。与Sham组相比,心梗组大鼠心电图II导联ST段明显抬高,经加载治疗后ST段抬高幅度显著减低(p<0.05)。与Sham组相比,MI组大鼠心脏质量指数、心室指数明显增加,机械加载治疗后,心脏质量指数、心室指数明显减低(p<0.05)。与Sham组相比,心梗组大鼠左心室壁厚度明显减少,经加载治疗后左心室壁厚度明显改善(p<0.05)。心脏组织学结果表明,心梗导致心肌组织的炎性细胞浸润和心肌纤维化,通过加载治疗后,炎性细胞数和胶原容积分数明显改善(均为p<0.05)。免疫组化染色分析结果显示,心梗导致大鼠心肌NF-κB p65、IL-6和MMP-9蛋白表达升高,机械加载能够抑制心肌NF-κB p65、IL-6和MMP-9蛋白的表达(均为p<0.05)。通过相关性分析表明,NF-κB p65与IL-6、NF-κB p65与MMP-9和IMMP-9与IL-6之间呈显著正相关(均为p<0.01)。结论膝关节机械加载能够通过降低NF-κB p65和IL-6表达从而改善心梗后炎症反应。同时,膝关节机械加载能够通过降低MMP-9表达从而减少心肌纤维化和缓解心梗后不良心室重构。综上所述,机械加载可以明显改善心肌梗死大鼠心肌损伤,该治疗作用可能与机械加载减轻心梗后炎症反应和抑制心室重构有关。