目的:本实验室的相关研究发现,有氧运动可以有效延缓压力负荷大鼠心衰进程,改善心衰症状,这种改善是基于有氧运动对心肌线粒体功能的调节的,尤其是对线粒体呼吸链复合体I的活力的调节。本研究的目的是探讨有氧运动对压力负荷致早期心衰大鼠心脏功能的调节与线粒体生物合成和质量控制的关系,试图从这个角度探讨有氧运动干预的分子机理。方法:以雄性Wistar大鼠为材料,以腹主动脉缩窄手术造压力后负荷模型,并饲养8周至早期心衰的发生。假手术组(Sham)无心衰表征。将早期心衰大鼠随机分为手术安静组(Rest)和手术运动组(Exer),与假手术组一起继续饲养8周,Sham组和Rest组大鼠均自由活动,Exer组进行有氧运动训练,方式为跑台跑步,运动强度20米/分钟,每天1小时,每周训练5天。有氧运动训练结束后,取各组大鼠心脏左心室,以Southern Blot法测定心肌细胞中线粒体DNA的拷贝数,以Western Blot检测线粒体生物合成及质量控制相关蛋白的表达。结果:1.与Sham组相比,Rest组大鼠mt DNA拷贝数显著增加,Exer组大鼠的mt DNA拷贝数则与Sham组无差异;2.在心衰大鼠(Rest组)中,与mt DNA拷贝数增加相一致,线粒体编码蛋白ND1及ATP6表达量增加,而核编码的呼吸链组分蛋白COXⅣ和ATP5A表达反而有所下降,SDHB表达增加,转录因子TFAM及调节因子PGC1α表达显著下降;与Rest组相比,Exer组大鼠的线粒体DNA拷贝数减少,同时ND1表达减少,ATP6的表达反而增加。核编码的COXⅣ、ATP5A、SDHB及TFAM的表达均没有显著性变化。Exer组PGC1α的表达较Rest组增加并趋向Sham组水平。3.与Sham组相比,Rest组大鼠的融合蛋白Mfn1、Mfn2、OPA1及分裂蛋白Drp1、Fis1的表达均下降;与Rest组相比,Exer组大鼠的这些融合分裂蛋白均无显著性变化。4.与Sham组相比,早期心衰大鼠的自噬相关蛋白LC-3、Fundc1、Atg5的表达均下降,LC-3B/LC-3A的值也下降。有氧运动训练使早期心衰大鼠的LC-3、Fundc1的表达增加,LC-3B/LC-3A的值也增加,但是Atg5的表达无差异。结论:(1)早期心衰大鼠的线粒体DNA及其编码蛋白增加,但核编码的线粒体蛋白却是减少的(SDHB除外),说明线粒体编码蛋白和核编码蛋白具有不一致性,因此总线粒体数量并不增加;持续有氧运动并不能调节压力负荷致早期心衰大鼠的心肌线粒体总量,只是对特定蛋白的生物合成进行调节,从而达到缓解心衰进程的作用;(2)持续有氧运动对压力负荷致早期心衰大鼠的干预作用并不是通过调节心肌线粒体的融合分裂而实现的;(3)持续有氧运动通过有效地改善LC-3和Fundc1蛋白的表达以及增加LC-3B的比例提高了早期心衰大鼠线粒体的自噬能力,从而起到清除受损线粒体的作用。(4)在有氧运动对早期心衰的干预过程中,由PGC1α对线粒体生物合成和自噬的调控起到很大作用。