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研究目的:反复短暂的心肌缺血/再灌注可使心肌在随后持续性缺血中得到保护的现象,称为缺血预适应(ischemic prenconditioning,IP),IP是心肌的一种内源性保护机制。多次短暂的大强度运动诱导心肌相对缺血/再灌注也可对心肌产生IP样的保护作用,称为运动预适应(exercixe prenconditioning,EP),EP是IP的一种特殊形式。研究表明,IP和EP的保护作用都与诱导内源性保护物质的产生有关。肾上腺髓质素(Adrenomedullin,ADM)是新发现的重要的心脏内源性保护物质,心脏产生这种物质;ADM对心脏的直接保护作用;特异性阻滞剂可阻断ADM的保护作用;外源性给予ADM可产生心脏保护作用;运动可诱导ADM的产生和释放。EP是有效的心脏保护措施,ADM是重要的心脏内源性保护物质,运动可诱导ADM的产生,EP的心脏保护作用是否是通过ADM,其保护作用的机制是什么,长期和短期EP的保护效果及其机制有什么不同,目前国内外还没有报道。因此,本研究在建立短期和长期EP模型的基础上,探讨ADM介导EP心脏保护作用及其机制,为EP心脏保护作用及其机制的研究提供新的理论和实验依据。研究方法:本研究采用雄性SD大鼠90只,随机分为对照组(C组),异丙肾上腺素组(isoprenaline,ISO组),3天(短期)运动预适应组(3dEP组),3周(长期)运动预适应组(3wEP组),3天运动预适应+异丙肾上腺素组(3dEP+ISO组),3周运动预适应+异丙肾上腺素组(3wEP+ISO组)。3dEP组、3dEP+ISO组和3wEP组、3wEP+ISO组分别进行连续3天和3周的间歇跑台训练建立3天和3周EP动物模型。在最后一次运动结束后30min,3dEP+ISO组和3wEP+ISO组通过腹腔注射大剂量ISO,ISO组同时腹腔注射等量ISO,复制大鼠心肌缺血损伤模型。采用免疫化学发光法检测血清心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,cTnI)的含量;用HE染色法观察心肌组织形态结构改变;用苏木素碱性复红苦味酸染色法(haematoxylin basie fuchsin picric,HBFP染色)观察心肌缺血缺氧改变;用透射电镜观察心肌细胞超微结构改变;用酶联免疫法检测血清和心肌ADM的含量;应用原位杂交技术显示心肌细胞ADM mRNA的定位表达;用免疫组织化学法显示心肌、冠状血管ADM的分布与表达;用计算机图像分析技术对心肌细胞的ADM mRNA,心肌组织、冠状血管ADM进行定量分析。研究结果:(1)ISO组血清cTnI含量明显高于C组(p<0.05);3dEP组和3wEP组血清cTnI含量与C组相比,差异均不具有显著性;3dEP+ISO组血清cTnI含量明显高于C组(p<0.05),但明显低于ISO组(p<0.05);3wEP+ISO组血清cTnI含量与C组相比,差异不具有显著性,但明显低于ISO组(p<0.05)。(2)C组、3dEP组和3wEP组心肌纤维形态结构正常,无红色缺血缺氧改变;ISO组心肌纤维有大量的片状红色缺血缺氧改变;3dEP+ISO组和3wEP+ISO组心肌纤维有少量点状红色缺血缺氧改变。(3)与C组比较,3dEP组和3wEP组血清ADM含量无显著变化。(4)C组、3dEP组和3wEP组心肌细胞超微结构正常;ISO组心肌细胞超微结构出现严重损伤;3dEP+ISO组和3wEP+ISO组心肌细胞超微结构损伤明显没有ISO组严重。(5)C组心肌细胞中ADM mRNA的原位杂交信号位于胞浆内,呈棕黄色。3dEP组原位杂交信号与C组相比没有明显差异;3wEP组原位杂交信号强于C组。计算机图像分析表明,3wEP组ADM mRNA原位杂交信号的阳性表达面积和平均光密度明显高于C组(p<0.05)。C组冠状血管中ADM mRNA的原位杂交信号位于冠状血管壁内,呈棕黑色。3dEP组原位杂交信号与C组相比没有明显差异;3wEP组原位杂交信号弱于C组。计算机图像分析表明,3wEP组ADM mRNA原位杂交信号的阳性表达面积和平均光密度明显低于C组(p<0.05)。(6)C组心肌ADM免疫反应阳性呈棕褐色,在心肌胞浆中呈低强度分布,在冠状血管呈高强度分布。计算机图像分析表明,3wEP组ADM在心肌阳性表达面积和平均光密度明显高于3dEP组和C组(p<0.05),在冠状血管ADM阳性表达面积和平均光密度明显明显低于3dEP组和C组(p<0.05)。(7)3dEP组心肌ADM含量与C组相比,差异不具有显著性;3wEP组心肌ADM含量明显高于C组(p<0.05)。研究结论:(1)用连续3d和3w间歇运动诱导IP效应的方法可以建立短期和长期EP动物模型。血清cTnI含量、心肌组织缺血缺氧改变和心肌细胞超微结构改变,显示了EP的心肌细胞保护作用。(2)长期EP使心肌细胞ADM mRNA表达增加,表明长期EP促进了ADM在心肌的合成,即其调节可能主要在转录水平。(3)长期EP使心肌ADM总的含量增加,其中心肌细胞ADM蛋白表达增加,而冠状血管内皮细胞和平滑肌细胞ADM蛋白表达减少,血清ADM含量未发生变化,提示长期EP引起的相对缺氧和心肌收缩能力增强可能引起心肌ADM的表达增加,心肌细胞与冠状血管内皮细胞和平滑肌细胞分泌的ADM,通过自分泌和旁分泌的方式发挥作用。(4)长期EP使心肌组织ADM增加,其维持心肌局部血流动力学的稳定及其抗氧化作用可能是长期EP对ISO致心肌损伤的保护机制之一。(5)短期EP没有使心肌ADM发生改变,ADM与短期运动预适应之间的关系还有待进一步研究。