运动上调VEGFA-AKT-MafG信号促进小鼠运动性肥大心肌血管生成

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研究目的:建立运动性心肌肥大小鼠模型和VEGFA刺激小鼠心脏微血管内皮细胞(MCMEC)模型,分析VEGFA-ERK-MafG信号在运动性心肌肥大的血管生成中的作用和分子机制。研究方法:将40只健康7周龄雄性C57/BL6小鼠随机分为对照组(CON组,n=16)和游泳运动组(EX组,n=24),EX组游泳训练8周,CON组不参与游泳运动训练。通过二维超声检测、左心室系数(左心室重/体重,LW/BW)、心脏系数(全心重/体重,HW/BW),苏木素伊红(HE染色),结合小鼠心肌病理性标志物的表达情况,综合评价运动性心脏肥大动物模型建立。通过对左心室组织采用CD31免疫组织化学染色法,计算小鼠心肌组织新生微血管数量,评价小鼠血管生成情况。通过实时荧光定量PCR技术(RT-q PCR)检测小鼠左心室VEGFA和VEGFR2 m RNA,通过蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测小鼠左心室组织VEGFA、VEGFR2、P-VEGFR2(Tyr1175)蛋白,判断EX组VEGFA/VEGFR2信号通路是否被激活。使用浓度为50ng/ml的VEGFA刺激MCMEC,分别于0、4、12小时收集细胞,通过细胞划痕实验验证VEGFA的刺激效果,使用免疫印迹法对小鼠心脏微血管内皮细胞VEGFR2、P-VEGFR2(Tyr1175)、AKT、ERK、P-AKT、P-ERK、Nrf2和MafG蛋白表达情况进行检测。研究结果:(1)8周游泳耐力训练成功诱导小鼠运动性心肌肥大。8周的游泳耐力训练后,与CON组小鼠相比,EX组心脏系数(全心重/体重)显著升高(P<0.05);左心室系数(左心室重/体重)显著升高(P<0.01)。EX组小鼠心肌细胞心肌体积增大,结构正常,心肌纤维出现明显增粗,心肌细胞直径显著性增加(P<0.01)的现象。EX组室间隔厚度(VS)、射血分数(EF)等指标均显著性高于CON组(P<0.05),说明EX组小鼠心功能显著增强。左心室组织ANP、BNP、α-MHC、β-MHC和α-actin的m RNA的表达在两组间无显著性差异(p>0.05),说明小鼠未出现病理性心肌肥大。以上结果说明,本研究执行的8周游泳运动训练方案成功诱导小鼠运动性心肌肥大。运动性心肌肥大小鼠的左心室出现血管生成的现象且VEGFA/VEGFR2通路被激活。在8周的游泳运动训练后,EX组小鼠左心室微血管数量显著性高于CON组小鼠(P<0.001),说明运动性心肌肥大小鼠出现血管生成现象。EX组小鼠VEGFA、VEGFR2的m RNA表达与CON组相比显著性增高(P<0.001,P<0.01)。EX组小鼠左心室组织VEGFA、P-VEGFR2(Tyr1175)/VEGFR2的水平显著性高于CON组小鼠(P<0.01,P<0.01),说明VEGFA/VEGFR2信号通路被激活。(2)MCMEC内VEGFA/VEGFR2/P-AKT信号通路成功被激活。在VEGFA的刺激下,MCMEC内P-VEGFR2(Tyr1175)/VEGFR2、P-AKT/AKT在4h和12h得到显著性提高(P<0.01),说明VEGFA/VEGFR2/P-ERK信号通路成功被激活,但P-ERK/ERK并未在VEGFA的刺激下表达升高(P>0.05),说明该信号通路未被激活。在VEGFA的刺激下,4h时Nrf2、MafG的蛋白表达水平得到了显著性升高(P<0.05),12h后Nrf2的蛋白表达水平得到了显著性升高(P<0.01),说明VEGFA对Nrf2、MafG具有明显的激活作用。研究结论:(1)8周的游泳运动训练可以诱导小鼠运动性心肌肥大,小鼠心肌VEGFA表达增多,小鼠左心室出现血管生成现象。(2)MCMEC离体实验结果显示,VEGFA/VEGFR2信号通路可通过VEGFR2磷酸化位点Tyr1175的激活引起Nrf2、MafG的表达增加,从而诱导运动性肥大心肌血管生成。
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