伴随着社会经济不断发展,生活方式变化显著,人口老龄化进程加速,心血管疾病高危因素流行趋势加剧,心血管疾病患病人数持续增加,己成为我国现阶段严峻的公共卫生问题,心肌梗死发病率逐年增加,且逐渐年轻化。心肌梗死发生后,凋亡、代谢应激、纤维化等一系列病理过程导致左室重构的发生发展。针对延缓左室重构药物的研究如火如荼,同时寻找非药物手段治疗心血管疾病的策略也得到了许多学者关注,心脏康复应运而生。心脏康复致力于改善参与者的生活质量、预防心血管事件发生及复发,协助其回归家庭,重返社会。心脏康复包括五大处方:药物处方、运动处方、营养处方、心理处方、戒烟处方。药物处方是心血管疾病治疗的基础,而运动处方则是核心。既往研究已经证实运动对于心脏能量代谢的保护作用,但是其具体的作用机制尚未完全阐明。骨骼肌作为运动过程的主要参与者,不仅可以起到提供动力的作用,还可以通过肌肉的收缩分泌运动相关因子,以自分泌或旁分泌的方式作用于周围组织或者远隔器官,作为器官间窜扰的信使发挥保护作用。BAIBA是一种骨骼肌在运动过程中产生的小分子物质（103.6 Da）,它可以通过内分泌系统将运动的有益效果从骨骼肌延展到其他组织和器官,调节代谢功能[1]。既往研究表明:BAIBA可以激活肝脏中的脂肪酸β氧化途径,还可以将白色脂肪组织转化为棕色脂肪[2],通过自分泌/旁分泌方式改善胰岛素抵抗和骨骼肌炎症[3],防止2型糖尿病的代谢功能障碍[4]。基于BAIBA对代谢的有益调节作用,我们提出科学假说:即运动通过BAIBA发挥心肌能量代谢保护作用,为心梗后心衰患者康复治疗提供新思路和新证据,探索精准治疗的靶点。本研究共计分为五部分,第一部分在动物水平上构建心梗后心衰模型,验证运动对于心脏能量代谢的保护作用,探究运动与BAIBA的关系。第二部分动物水平上构建心梗后心衰模型,验证BAIBA对于心脏能量代谢的保护作用。第三部分通过转录组学测序分析BAIBA干预后的差异表达基因,并在细胞水平通过细胞转染建立过表达及抑制模型,验证差异基因对心肌的保护作用。第四部分通过代谢组学测序分析BAIBA干预后的差异代谢物,同时与转录组学联合分析探究BAIBA作用的分子通路,并在动物水平和细胞水平对通路相关蛋白表达进行验证。第五部分通过通路抑制剂,在H2O2诱导的心肌细胞凋亡和代谢应激模型上对BAIBA的保护作用机制的分子通路进行验证。第一部分运动对心梗后心衰大鼠心功能的保护作用目的:在动物水平构建心衰模型,进行运动干预,验证运动对心梗后心衰大鼠能量代谢和心室重构的影响。方法:结扎大鼠冠状动脉前降支构建心梗后心衰模型,手术后4周通过心脏彩超判定造模是否成功。心衰大鼠按心功能排序,蛇形分组分为假手术组（Sham）（n=6）、心衰组（HF）（n=6）、心衰运动组（HFE）（n=6）和假手术运动组（Sham E）（n=6）。心衰运动组和假手术运动组大鼠进行运动干预（最大强度的50%～60%,60min/d,5天/周,坡度为0%）。8周的运动训练结束之后,再次进行心脏彩超检查;留取外周循环血液,进行β-氨基异丁酸（BAIBA）质谱分析;开胸取心肌组织,提取左室梗死周围区心肌组织蛋白质和RNA,应用苏木精-伊红染色、MASSON染色以及TUNEL染色观察组织学形态;应用电镜观察各组大鼠梗死周围区心肌组织线粒体形态;分光光度计被用来检测ATP水平;应用Western Blot对梗死周围区凋亡标志物的蛋白表达量进行检测。结果:1.心梗后心衰大鼠模型构建成功,运动干预可有效改善心梗后心衰大鼠的心功能,表现为心衰运动组与心衰组相比:心功能明显改善,心肌组织排列整齐,心肌组织纤维化、凋亡程度减轻,心肌组织线粒体形态改善,代谢应激改善,心肌凋亡标志物的蛋白表达量改善。2.无论是否伴有心衰,运动都可显著增加大鼠循环中BAIBA的表达。第二部分运动生成的BAIBA对心梗后心衰大鼠的心功能的保护作用目的:在动物水平构建心梗后心衰模型,心衰大鼠给予BAIBA干预,探究BAIBA对心肌梗死后代谢应激和心脏重构的影响。方法:结扎大鼠冠状动脉前降支构建心梗后心衰模型,手术后4周通过心脏彩超判定造模成功。心衰大鼠按心功能排序,蛇形分组分为假手术组（n=6）、心衰组（n=6）、BAIBA组（n=6）。BAIBA组大鼠给予75毫克/千克/天的BAIBA灌胃,心衰组及假手术组给予等体积溶媒（dd-H2O）灌胃。8周BAIBA干预结束后,再次进行心脏彩超检查;开胸取心肌组织,提取左心室梗死周围区心肌组织RNA及蛋白质,应用HE染色、MASSON染色以及TUNEL染色观察组织学形态;应用电镜观察各组大鼠梗死周围区心肌组织线粒体形态;应用分光光度计监测ATP水平;应用q PCR及western blot的手段,对梗死周围区心室组织中凋亡标志物m RNA及蛋白表达量进行检测。结果:BAIBA干预有效改善心梗后心衰大鼠的心功能,表现为BAIBA干预的大鼠与心衰组大鼠相比:心功能明显改善,心肌组织排列整齐,心肌组织纤维化、凋亡程度减轻,心肌组织线粒体形态改善,代谢应激改善,心肌凋亡标志物的m RNA和蛋白表达量改善。第三部分转录组学测序探究BAIBA对心梗后心衰大鼠的心功能的保护作用的基因靶点及验证目的:对BAIBA干预大鼠心肌组织的转录组学信息进行分析,探究BAIBA干预的基因靶点。方法:对心衰组和BAIBA干预组大鼠梗死周围区的组织进行RNA测序,筛选出随着BAIBA的干预而上调、下调的差异表达基因（differential gene expression,DEG）。在体外实验中,以H9C2细胞为对象,利用q PCR技术,对测序结果中显著变化的候选分子进行表达验证。在体内试验中,对假手术组、心衰组、心衰运动组、假手术组运动组大鼠心肌组织中的目的基因进行表达验证。验证后再次采用H9C2细胞为研究对象,通过H2O2构建凋亡和代谢应激细胞模型,在BAIBA干预基础上使用Lippo 2000进行目的基因过表达和抑制,通过WB技术检测凋亡相关蛋白的表达,应用分光光度计检测ATP水平。结果:1.与心衰组相比,以|log2 Fold Change|＞2,Padj＜0.05为筛选标准,18个DEGs在BAIBA组心肌中的表达有下调趋势,11个DEGs在BAIBA组心肌中的表达有上调趋势。2.运动和BAIBA均可增加mi R-208b的表达,且BAIBA与mi R-208b的表达呈剂量依赖性。3.BAIBA通过mi R-208b发挥心肌组织保护作用,拮抗H2O2诱导的H9C2细胞胞凋亡和代谢应激。第四部分代谢组学测序及联合分析探究BAIBA对心梗后心衰大鼠的心功能的保护作用关键通路目的:对BAIBA干预大鼠心肌组织进行代谢组学分析,并于代谢组学进行联合分析,探究BAIBA干预的分子通路,并在体外及体内实验中进行表达验证。方法:对心衰组和BAIBA干预组大鼠梗死周围区心肌组织进行代谢组学测序,筛选出伴随BAIBA干预差异表达的代谢物;将差异表达代谢物和差异表达基因进行联合分析,明确BAIBA对心梗后心衰大鼠的心功能的保护作用分子通路;体内表达验证部分,利用WB技术,检测心肌组织梗死周围区通路相关蛋白表达;体外表达验证部分,以H9C2细胞为对象,通过H2O2构建代谢应激细胞模型,采用WB技术,验证不同浓度BAIBA对通路相关蛋白表达的影响;同时以H9C2细胞为对象,通过H2O2构建代谢应激细胞模型,在BAIBA干预基础上使用Lippo2000转染mi R-208b analogue、mi R-208b inhibitor和mi R-208b NC,通过WB技术检测通路相关蛋白表达.应用分光光度计检测ATP水平。结果:1.与心衰组相比,正负离子模式下共有40个代谢物在BAIBA组心肌中差异表达。2.DEGs与差异代谢物联合分析显示BAIBA调控的关键信号富集在AMPK通路上。3.无论在体内还是体外,BAIBA均可有效增加磷酸化AMPK的表达。4.BAIBA通过mi R-208b介导AMPK活化的作用。5.除AMPK信号通路外,BAIBA干预还能调节HIF-1信号、Fox O信号、果糖和甘露糖代谢、胰岛素分泌、胰高血糖素信号和胰岛素抵抗等代谢相关信号通路。第五部分在体内及体外实验中对AMPK信号通路及其下游蛋白进行验证目的:在体内及体外模型中,探究BAIBA对mi R-208b/AMPK信号通路下游蛋白的影响。方法:体内实验部分,利用WB技术,检测BAIBA干预的大鼠梗死周围区心肌组织AMPK通路下游脂质代谢相关蛋白和线粒体相关蛋白的表达;体外表达验证部分,以H9C2细胞为对象,通过H2O2构建代谢应激细胞模型,在BAIBA干预基础上使用化合物C（AMPK抑制剂）,通过WB技术检测凋亡相关蛋白以及AMPK下游脂质代谢相关蛋白和线粒体相关蛋白的表达,应用分光光度计检测ATP水平;通过荧光显微镜观察活性氧的生成,通过共聚焦显微镜检测线粒体膜电位的改变。结果:1.BAIBA干预改善心衰大鼠心肌组织中有关脂肪酸代谢及和粒体功能相关蛋白的表达。2.BAIBA改善了H2O2诱导的H9C2细胞脂肪酸代谢障碍及线粒体功能相关蛋白表达的下降。3.BAIBA改善了H2O2诱导的H9C2细胞代谢应激和凋亡。4.BAIBA对H9C2细胞代谢应激和凋亡的保护作用被AMPK抑制剂所抵消。结论:在心梗后心衰大鼠体内模型、H2O2诱导H9C2细胞代谢应激体外模型中,运动的生成的BAIBA通过抑制mi R-208b/AMPK信号途径,影响凋亡和代谢相关基因和代谢物的表达,缓解代谢应激和凋亡,延缓心室重构。