有氧运动对阿霉素诱导的心衰大鼠心功能及心肌重构影响

【摘 要】 目的 观察有氧运动对阿霉素诱导的心衰大鼠心功能及心肌重构的影响。方法 取200-250g清洁级雄性SD大鼠26只，随机分为3组：（1）正常组（n=6），（2）阿霉素组（n=10），（3）有氧运动组（n=10）；腹腔注射阿霉素诱导SD大鼠心肌病心衰模型，有氧运动训练8周后测定心功能、苦味酸天狼星红染色测心肌胶原含量。结果 与正常组相比，阿霉素组大鼠体重降低（P<0.05），左心体质量指数显著增高（P<0.01）；与阿霉素组相比，有氧运动组体重无明显变化，左心体质量指数下降。与正常组相比，阿霉素组LVSP、+ dp/dtmax、-dp/dtmax 均明显降低（P<0.01）；与阿霉素组相比，有氧运动组LVSP、+ dp/dtmax、-dp/dtmax均增加（P<0.05）。心肌天狼星红染色结果示：阿霉素组心肌间质中可见大量成片状红染，有氧运动组只见少量红染现象；有氧运动组心肌胶原容积分数明显低于阿霉素组（P<0.05）。结论 有氧运动可改善阿霉素诱导心衰大鼠心功能及心肌胶原沉积。

【关键词】 有氧运动；阿霉素；心衰；心肌胶原

【中图分类号】 R965 【文献标识码】 B

【Abstract】 Objective To investigate the effects aerobic exercise on Cardiac function and myocardial remodeling in Adriamycin-induced heart failure rats. Methods 26 SD rats were divided into 3 groups： the normal group（A）（n=6）， Adriamycin group （B）（n=10） and Aerobic exercise group（C） （n=10）.Heart failure rat models was induced by intraperitoneally injected Adriamycin.Cardiac function was determined by poly physiography via cardiac catheterization. Myocardial tissue collagens were observed by staining of Sirus red in supersaturated picric acid solution. Results Compared with Group A，Group B showed a decrease in the weight of rats（P<0.05）and a significant increase in the BMI for left ventricular （P<0.01）. LVSP，+dp/dtmax and dp/dtmax in Group B were greatly reduced（P<0.01）. Compared with Group B，no pathological changes were found in weight of rats，and the BMI for left ventricular in Group C was reduced. And LVSP，+dp/dtmax and dp/dtmax in Group C were greatly increased （P<0.01）.Collagenous volumetric fraction（CVF） in Group C was significantly decreased（P<0.01）compared with Group B by staining of Sirus red in supersaturated picric acid solution. Conclusions Aerobic exercise could improve the cardiac function and the cardiac function and inhibited myocardial collagen deposition in adriamycin-induced heart failure rat.

【Keywords】 Aerobic exercise； adriamycin； heart failure； myocardial collagen

前言

近年来，康复医学已经引起医学界越来越多的重视，而康复心脏病学更是作为一门新兴学科正在崛起。国内康复心脏学的理论与实践正处于起步阶段。以往心力衰竭（CHF）一直被认为是运动康复的禁忌证，休息和运动是CHF治疗的一对矛盾。一方面适当体力活动能减轻心脏负荷，有利于心功能恢复；另一方面限制体力活动可导致患者运动耐力降低，长期卧床会引起肌肉萎缩、静脉血栓形成，影响生活质量。而近年来， CHF的治疗概念有了根本性的转变，改善临床症状的同时注重提高运动耐力和生活质量，降低病死率和病残率。重新认识运动训练在心衰康复中的作用，研究运动训练的临床效果和安全性，已经成为研究热点[1]。本文将探讨在病理状态下，有氧运动训练在CHF中心功能及心肌重构的作用，旨在为心力衰竭的临床康复治疗提供实验依据。

1 材料和方法

1.1 主要试剂及药品

1.1.1 实验小鼠来源 26只清洁级雄性SD大鼠，体重为200-250g，为二级实验动物，在层流架内饲养。大鼠均购自上海斯莱克实验动物有限责任公司（实验动物质量许可证号：SCXX（沪）2012-0002；实验动物质量合格证编号：2007000549439）。

1.1.2 主要试剂和仪器 阿霉素（浙江海正药业股份有限公司）、天狼星红（sigma）、生理多导仪（澳大利亚）、BCM-1000型生物洁净工作台（苏州安泰空气技术有限公司）、倒置相差显微镜（OLYMPUS）、-70℃超低温冰箱（SANYO）、LXY—II离心机（上海分析仪器厂）、冰冻切片机（CRYOTOME SME）、免疫组化图像分析软件Image -Proplus 6.0。

1.2 方法

1.2.1 心肌病心力衰竭大鼠动物模型的建立 选择200-250g雄性SD大鼠，随机分成阿霉素组和正常组，腹腔注射阿霉素2 mg/kg连续4周，每周1次；正常组予等体积生理盐水。

1.2.2 有氧运动训练对心衰大鼠的干预 注射阿霉素大鼠再随机分为阿霉素组和有氧运动组，有氧运动给予每天自由游泳20分钟，每周5天，连续8周测定心功能，所有动物于笼内自由饮食。

1.2.3 心导管法测定大鼠心功能 将实验大鼠称重，大鼠腹腔内注射10%水合氯醛3ml/kg麻醉后固定于操作台上，刮除大鼠颈部毛，用75%酒精消毒，沿颈部正中切开，暴露并钝性分离右侧颈总动脉，结扎远心端，将经导管右颈总动脉插入并观察波形变化，记录压力波型，左室收缩压峰值（LVSP）以及左室压力最大上升和下降速率（±dp/dtmax）。

1.2.4 左心体质量指数及心肌组织胶原检测 取出大鼠心脏于生理盐水中漂洗，心脏于滤纸吸干，称全心及左心重，计算左心体质量指数（左心室质量/体质量）；后用10%福尔马林固定，石蜡包埋，切片，常规脱蜡至水，加入苦味酸天狼星红染色液10min，镜下观察，苏木素复染，凉干，中性树脂封片；心肌胶原分析：苦味酸天狼星红染色后，高倍镜下观察，计算机图文分析系统于200倍下行图像处理，每张切片随机到5个视野，计算每个视野胶原（红染）所占百分比，即胶原容积分数（胶原容积分数=胶原面积/全视野面积×100%），取平均值代表胶原容积含量（CVF）。

1.2.5 统计学处理 所有计量资料以均数±标准差（mean±s）表示；采用SPSS13.0软件包统计；多组间的比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验；P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 有氧运动对阿霉素诱导大鼠左心功能的影响

与正常组相比，阿霉素组大鼠体重降低（P<0.05），左心体质量指数显著增高（P<0.01）。

与阿霉素组相比，有氧运动组体重无明显变化，左心体质量指数下降。有氧运动组与正常组的左心体质量指数无显著差异。

与正常组相比，阿霉素组LVSP、+ dp/ dtmax、- dp/ dtmax 均明显降低（P<0.01）。

与阿霉素组相比，有氧运动组LVSP、+ dp/ dtmax、- dp/ dtmax 均增加（P<0.05）。

2.2 有氧运动对阿霉素诱导大鼠心肌胶原的影响

各组大鼠心肌组织天狼星红染色（200×）：蓝紫色为心肌细胞核，红染为心肌胶原。正常组，心肌间质只见少量红染且呈散在分布；阿霉素组，可见心肌组织细胞核深染并出现聚集现象，心肌间质出现大量红染且呈片状分布；有氧运动组细胞核只见到少量深染，未见到核聚集现象，心肌间质只有中等量红染且呈小片状分布。

各组大鼠心肌组织胶原容积分数，每张切片随机到5个视野计算每个视野胶原（红染）所占百分比，即胶原容积分数（胶原容积分数=胶原面积/全视野面积×100%），取平均值代表胶原容积含量（CVF）。**P<0.05VS正常组；##P<0.05VS阿霉素组。

3 讨论

慢性心力衰竭是严重威胁人们生命和影响生活质量的主要问题，是心血管病医生努力奋斗和急待解决的医学难题。心肌纤维化是多种常见心脏疾病向终末期心脏病发展的一个必然过程，是心功能由代偿期向失代偿期转变的关键。心力衰竭可致心肌间质纤维胶原合成和降解之间动态平衡的破坏，造成胶原蛋白浓度的增加，胶原蛋白类型、组成和连结结构的改变，而胶原网络结构组成和空间破坏，可造成心肌纤维化（myocardialfibrosis，MF）[2]。因此，阻止或逆转心肌纤维化是延缓心力衰竭的重要手段。心肌纤维化指心肌间质胶原浓度显著升高或胶原容积分数显著增加[3]。抑制MF是延缓心力衰竭进程，积极防治心力衰竭的有效措施之一。

本研究采用阿霉素腹腔注射诱导心力衰竭大鼠模型，结果显示，与正常组相比，阿霉素组LVSP、+dp/dtmax、和-dp/dtmax下降，心肌组织细胞核深染并出现聚集现象，心肌基质红染增加，胶原容积分数显著增高，提示阿霉素诱导的心力衰竭模型大鼠心功能降低与体内胶原合成和心肌组织基质胶原含量增多，心肌重构有关。与阿霉素组相比，有氧运动组大鼠LVSP，+dp/dtmax，和-dp/dtmax升高，提示有氧运动可改善心功能；心肌细胞核染色较为均匀，只见少量核深染，无明显聚积，提示心肌损伤减轻；心肌组织基质CVF明显减少，心肌组织胶原沉积得到改善。胶原为基质的主要成分，心肌胶原纤维在维护心脏功能方面起着心肌细胞支架的作用，其中95%以上由I型（2/3）和Ⅲ型（1/3）胶原构成。Ⅰ型胶原具有良好的韧性，其多少决定着心脏的僵硬度，Ⅲ型胶原则易于伸展，与室壁弹性有关，它们的适当比值对维持心肌组织结构及心脏功能的完整性具有重要意义[4]。当心力衰竭时，间质中胶原沉积增多，各型胶原含量的增加使心肌细胞被增生的胶原包围和封闭，影响心肌细胞收缩力的产生与传递，诱发收缩功能障碍。王友华研究表明有氧训练可保护大鼠心脏房室结Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维组织结构正常，并推测可能与诱导MMP-13表达增加有关[5]，这与本实验研究结果类似。综上，可认为适当的有氧运动可抑制心肌重构并改善心功能，但机制还有待进一步研究探讨，推测可能与心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原合成减少有关。

参考文献

[1] 杨祖福，孟申.慢性心力衰竭的康复治疗[J].中国康复理论与实践，2006，12（12）：1081-1083.

[2] SUN Y，ZHANG J，LAM PARTER S.Cardiac remodeling by fibrous tissue after infarct ion in rats[J].J Lab Clin Med，2000，135（4）：316-323.

[3] 张海燕，魏宗德.心肌胶原网络重构的研究进展[J].心血管病学进展，2003，24（5）：359-362.

[4] 张召才，杨英珍.心肌纤维化的研究进展[J].临床心血管病杂志，2004，20（1）：58-60.

[5] 王友华，等.运动训练对大鼠房室结Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维组织结构及MMP-13表达的影响[J].中国运动医学杂志，2009，28（3）：167-171.