研究目的:阿霉素作为广泛使用的化疗药物,极大提高了癌症患者生存率,与此同时,伴随的不可逆心脏损伤不容忽视。现有研究表明,氧化应激、炎症和死亡受体表达是DOX心脏损伤的主要机制。虽然DOX诱导的急性心脏毒性发病机制具有一定的复杂性,但细胞凋亡似乎与心脏损伤存在直接联系。细胞凋亡是生物体维持内环境稳态的重要适应性反应。DOX引起的心肌细胞凋亡是心脏损伤的重要促进因素,因此通过预防DOX介导的细胞凋亡可能是潜在治疗策略。运动作为非药物干预手段,对心功能的促进作用被广泛认可,经典形式的运动预适应(exercise precFerroptosis抑制剂onditioning,EP)通过高强度间歇有氧运动,造成心肌反复短暂地缺血缺氧,触发内源性保护效应,使心肌在随后持续性缺血缺氧损伤中得到保护,近期研究发现EP也能对DOX心脏损伤产生明显的保护效果,机制层面认为可能与调节凋亡过程相关。Yes相关蛋白(YAP)是Hippo信号通路的转录共激活剂,被证实可调节发育器官中细胞的生长,增殖和分化以及迁移。此外它还与抗氧化能力和细胞凋亡调节相关的各种生理病理过程相关,有研究指出运动通过激活YAP抑制Hippo-YAP介导的细胞凋亡而对抗阿霉素心脏损伤。信号转导器和转录激活剂3(STAT3)是一种促进心肌细胞增殖,血管形成和细胞外基质稳态的主要信号蛋白,参与Canagliflozin化学结构减弱阿霉素诱导的心脏毒性。一些报告表明,心脏STAT3通过抑制细胞凋亡和自噬来预防阿霉素诱导的心肌病。有研究者还发现DOX给药显着降低了心脏Stat3基因的表达。但运动是否通过YAP/STAT3信号通路Genetic engineered mice治疗DOX心脏损伤还有待研究。研究方法:在这里,我们采用YAP关键抑制剂维替泊芬(Verteporfin),抑制YAP信号表达,通过q-PCR、免疫荧光双染,探究YAP/STAT3在EP抑制阿霉素心脏损伤中的关键作用。研究对象与方法:健康19周龄雌性SD大鼠40只,体重为300±20 g,购自斯贝福动物中心(中国北京,合格证号:SCXK(京)2019-0010)。动物分笼饲养于青岛大学医学部动物实验中心,随机分笼饲养(5只/笼),自由饮食,室温为22～24℃,相对空气湿度为40%～70%,光照时间为12 h/天。大鼠适应性喂养1周后,随机分为4组:对照组(C),阿霉素组(DOX),运动预适应组(EP),运动预适应+阿霉素组(EP+DOX),每组大鼠10只,每天监测大鼠存活率。正式实验处理前,EP组和EP+DOX组进行连续5天的跑台适应性训练:速度为15m/min,时间为15min,坡度为0°,适应训练期间C组和DOX组置于跑台环境,适应性训练结束后休息2天进行正式实验。EP组进行一次大强度间歇性跑台运动,速度为25 m/min(75%VO2max),运动10 min,休息10 min,重复4次,全程时间为80min。EP-DOX组于EP干预后24 h和DOX组腹腔注射DOX(20 mg/kg),Verteporfin-EP-DOX(VP-EP-DOX)组于EP干预前24h腹腔注射维替泊芬(10mg/kg)。各组大鼠5天后取材,心脏超声检测大鼠心功能指标;采集腹主动脉血液测定心脏损伤标志物c Tn I,采集心脏进行石蜡切片制作,HE染色进行组织病理学观察,Masson染色进行心肌纤维化观察,IL-1β染色进行心肌炎症观察;蛋白免疫印迹法检测凋亡相关蛋白BAX、caspase-3、Bcl-2、YAP、STAT3的表达。q-PCR检测STAT3mRNA、YAP1mRNA、Bcl-2mRNA的表达量。免疫荧光双标法检测YAP、STAT3共定位情况。研究结果:1、心脏超声结果表明,与C组相比,DOX组EF显著下降(p<0.05),与DOX组相比,EP-DOX组EF显著上升,与EP-DOX组相比,Verteporfin-EP-DOX组EF提升效果不显著。2、测试各组大鼠的心脏损伤标志物c Tn I、LDH、MDA含量,结果表明,与C组相比,DOX组c Tn I、MDA、LDH含量显著上升(p<0.05),与C组相比,EP组c Tn I、LDH含量上升,但差异不显著(P>0.05),与DOX组相比,EP-DOX组c Tn I、MDA、LDH含量显著下降(P<0.05)、使用维替泊芬后,EP对DOX的损伤治疗效果被抑制(P<0.05)。3、使用光学显微镜观察HE染色后的细胞大小,结果表明,与C组相比,DOX组的心肌细胞明显皱缩(P<0.05),与DOX组相比,EP-DOX组的心肌细胞明显增大(P<0.05),但在维替泊芬干预后,EP对心肌细胞大小的促进作用虽然有一定程度的抑制,但结果并未呈现显著性差异;有趣的是,Masson染色结果表明,与C组相比,DOX组心肌纤维化程度明显(P<0.05),与DOX组相比,EP-DOX组心肌纤维化程度明显下降,维替泊芬组心肌纤维化程度较EP-DOX组更高;IL-1β染色显示的是心肌炎症程度,结果表明,DOX加重心肌炎症程度,EP则有效改善心肌炎症表现。4、通过蛋白免疫印迹检测凋亡相关蛋白BAX、Caspase-3、Bcl-2、YAP、STAT3、等蛋白的表达结果表明,DOX组的促凋亡蛋白BAX、Caspase-3表达量显著高于EP-DOX组和维替泊芬-EP-DOX组(P<0.05,DOX组Bcl-2、YAP、STAT3表达量显著低于EP-DOX组(P<0.05),与EP-DOX组相比VP-EP-DOX组的BAX、YAP、STAT3、Bcl-2的表达显著下降(P<0.05)。5、q-PCR结果表明,与C组相比,DOX组YAP mRNA、STAT3 mRNA、Bcl-2 mRNA表达量显著下降(P<0.05),与DOX组相比,EP-DOX组YAP mRNA、STAT3mRNA、Bcl-2mRNA表达量显著上升(P<0.05),与EP-DOX组相比,使用维替泊芬抑制剂后,YAP mRNA、STAT3mRNA、Bcl-2mRNA表达显著下降(P<0.05),6、免疫荧光实验结果表明,与C组相比,DOX组YAPSTAT3共定位程度明显下降(P<0.05),与DOX组相比,EP-DOX组YAPSTAT3共定位程度显著上升(P<0.05)。YAP抑制剂维替泊芬干预后,YAP/STAT3共定位程度显著下降。研究结论:本研究中运动预适应模型与阿霉素心脏损伤模型建立成功,急性DOX损伤心脏,表现为EF下降,FS下降,心脏损伤标志物上升,心室壁厚度下降心脏收缩功能下降,同时心肌纤维化、心肌炎症、心肌凋亡发生。运动预适应可有效改善DOX诱导的心功能下降,减轻心肌凋亡和纤维化程度,具有积极的心脏保护效果。运动预适应抑制DOX心脏损伤可能与运动上调心肌YAP和STAT3的表达有关,促进抗凋亡因子Bcl-2的表达,抑制Bax、caspase-3表达,促进YAP/STAT3共定位程度,以抑制DOX诱导的心肌细胞凋亡。