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研究目的:探讨大鼠心梗急性期心肌ALCAT1表征的时间窗及其在运动抑制心肌细胞凋亡中的作用及机制,为运动防治心梗疾病的有效手段和方法筛选提供新思路、新靶点以及实验依据。研究方法:雄性3月龄SD大鼠60只,随机分为:正常组(C)、假手术组(S)、心梗1h 组(MI-1h)、心梗 6h 组(MI-6h)、心梗 12h 组(MI-12h)、心梗 24h 组(MI-24h)和心梗5d组(MI-5d)。术后成活56只,每组8只。国家标准饲料喂养大鼠,自由饮食。另购70只3月龄SD雄性大鼠,随机分为5组:正常组(C)、假手术组(S)、心梗组(MI)、正常+有氧运动组(CE)、心梗+有氧运动组(ME),每组8只。采用左冠状动脉前降支结扎法制备急性心梗模型,造模成功后,大鼠安静饲养1wk后进行有氧运动训练。CE组和ME组进行为期4wk的小动物有氧跑台训练。训练开始先以10m/min速度进行10min的适应性训练,然后递增至13m/min速度运动 10min,最后以 16m/min 速度运动 40min,1h/d,5d/wk×4wk。C 组、S组和MI组安静饲养4wk,不进行跑台运动。大鼠4wk跑台运动结束后,禁食24h后腹腔麻醉,连接心电记录心电图。采用右颈总动脉逆行插管至左心室记录血流动力学指标,用于评定心功能。之后迅速开腹经腹主动脉取血,摘取心脏,用于后期实验。胶原酶心脏灌流法急性分离心肌细胞,采用心肌细胞收缩及离子浓度同步测量系统Ionoptix测定单个心肌细胞的收缩功能,同步测定单个心肌细胞钙瞬变;常规石蜡制片Masson染色,观察心肌胶原容积百分比。Caspase 3试剂盒检测心肌凋亡情况;生化试剂盒检测SOD1和SOD2抗氧化指标;大鼠WB蛋白印迹实验检测 ALCAT1、BNP、PKG、p-PLN、SERCA2a、Akt/p-Akt、CytC、Bcl-2/Bax、PI3K/p-PI3K指标;RT-qPCR法检测lclat1基因表达。研究结果:(1)大鼠心梗后1h、6h、12h、24h以及5d心肌ALCAT1蛋白表达均显著上升,循环1h和6h的ALCAT1值显著升高。表明,心梗导致大鼠心肌和血清ALCAT1表达显著升高,在心梗1h-6h血清ALCAT1指标可能作为心梗早期诊断的标志物之一。(2)心梗导致大鼠心脏发生严重损伤。血清CK、CKMB在心梗24h进行检测效果显著,而LDH指标不受24h变化的限制,在心梗后5d仍然可以有效测定,也反映出心梗导致的心肌损伤具有持续性发展的特征,且大鼠心梗5d后心肌发生替代性纤维化。(3)心梗大鼠心肌局部和血清ALCAT1水平显著升高,四周有氧运动干预可显著降低正常和心梗大鼠心肌局部和血清ALCAT1水平。(4)心梗大鼠心肌局部和血清抗氧化能力显著降低,四周有氧运动干预可显著升高SOD水平,抑制心肌和血清脂质过氧化产物MDA水平,提高抗氧化能力。(5)心梗大鼠心肌胶原纤维替代性生成和心肌和心脏功能损害,4周有氧运动干预可抑制大鼠心梗心肌胶原纤维的过度增生,改善心肌组织病理性重塑和心肌及心脏功能。(6)四周有氧运动显著抑制心梗大鼠心肌凋亡。4周有氧运动显著降低大鼠心梗边缘区心肌Caspase 3活性(P<0.05)和Cyt C及Bax蛋白表达(P<0.01,P<0.05),显著升高Bcl-2表达及Bcl-2/Bax比值(P<0.01)。表明,心梗边缘区心肌凋亡显著增加,而有氧运动可显著抑制心肌凋亡。(7)四周有氧运动显著改善心梗大鼠单个心肌细胞钙瞬变。有氧运动显著升高正常心肌细胞 Ratio amplitude、[Ca2+]i amplitude、Departure velocity 和 Return velocity 值(P<0.01),显著减小 TTP、TTP50%和 TTB50%值(P<0.01,P<0.05);心梗显著降低心肌细胞 Ratio amplitude、[Ca2+]i amplitude、Departure velocity 和Return velocity值(P<0.01),显著升高TTP、TTP50%和TTB50%值(P<0.01),有氧运动显著逆转上述指标的变化。表明,心梗导致大鼠单个心肌细胞Ca2+调控发生异常,钙瞬变幅度及速率均明显降低。有氧运动能够有效改善心梗大鼠单个心肌细胞的钙瞬变。(8)四周有氧运动显著改善心梗大鼠单个心肌细胞的收缩功能。有氧运动显著升高正常单个心肌细胞的肌节PTA、SL Shortening%、±dl/dtmax值(P<0.01),心梗后上述指标均显著降低(P<0.01),有氧运动均显著提高上述指标(P<0.01,P<0.05)。表明,心梗损伤单个心肌细胞的收缩能力,有氧运动干预后可显著改善单个心肌细胞的收缩能力。(9)四周有氧运动显著上调心梗心肌PI3K-Akt-PKG-PLN/SERCA2a通路。有氧运动显著升高正常心肌PKG-1、p-PI3K、SERCA2a信号通路蛋白表达(P<0.01,P<0.05),下降p-PLN信号蛋白表达(P<0.01);心梗显著升高心肌p-PI3K、p-Akt和p-PLN蛋白表达(P<0.01,P<0.05),显著下调PKG-1和SERCA2a蛋白表达(P<0.01,P<0.05);有氧运动干预后心梗心肌p-PI3K、p-Akt、PKG-1、p-PLN、SERCA2a蛋白表达均显著增高(P<0.01,P<0.05),p-PLN信号蛋白表达显著下降(P<0.01)。表明,心梗心肌PI3K-Akt-PKG-PLN-SERCA2a信号通路受到抑制,有氧运动可显著激活该信号通路。研究结论:(1)ALCAT1蛋白表达在心梗心脏中具有时间窗效应。心梗导致大鼠心肌和血清ALCAT1表达显著升高,在心梗1h-6h血清ALCAT1指标可能作为心梗早期诊断的标志物之一。四周有氧运动干预可显著降低正常和心梗大鼠心肌局部和血清ALCAT1水平。(2)四周有氧运动干预可显著升高SOD水平,抑制心肌和血清脂质过氧化产物MDA水平,提高其抗氧化能力,抑制大鼠心梗心肌胶原纤维的过度增生和心肌细胞凋亡,改善心肌组织病理性重塑和心肌及心脏功能。(3)心梗导致大鼠单个心肌细胞Ca2+调控发生异常,钙瞬变幅度及速率均明显降低,损伤单个心肌细胞的收缩能力,抑制心梗心肌PI3K-Akt-PKG-p-PLN-SERCA2a通路。四周有氧运动能够有效改善心梗大鼠单个心肌细胞的钙瞬变和单个心肌细胞的收缩功能,显著激活PI3K-Akt-PKG-p-PLN-SERCA2a通路。推测,运动抑制心梗心肌细胞凋亡可能通过抑制ALCAT1表达,降低心肌氧化应激,改善存活心肌细胞钙瞬变而实现的。