研究目的:SDF-1 (前B细胞生长刺激因子)为CXC细胞因子亚家族的成员,在很多动物的器官中均有表达。目前研究表明CXCR-4是SDF-1唯一的特异性受体。SDF-1/CXCR-4信号通路参与机体受损组织的自我修复过程,且具有重要意义,系列心血管疾病的研究结果表明, SDF-1/CXCR-4参与了心肌损伤后受损部位心肌新生血管的形成。糖尿病是心血管疾病的高危因素,进行性高糖可导致心肌肥厚,诱发心肌细胞损伤,SDF-1/CXCR-4信号通路可能在该过程中发挥重要作用。运动能够有效防治糖尿病大鼠心肌损伤,而具体信号通路有待进一步研究。为了更深入的研究运动对糖尿病大鼠心肌肥厚作用的内在机制,并从SDF-1/CXCR-4信号通路探讨其作用机制,这对糖尿病心肌病(DCM)的防治有重要意义。研究方法:主要试剂以及仪器氧气和纯氮,链脲佐菌素,氯喹,兔微管相关蛋白Ⅰ轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)多克隆抗体、小鼠p62单克隆抗体、兔baclin-1多克隆抗体、小鼠β肌球蛋白重链(β-MHC)单克隆抗体、兔心房钠尿肽(ANP)多克隆抗体,动物跑台,凝胶成像分析系统等。实验动物及其分组雄性SPF级SD大鼠30只,2.5月龄,造模前随机分为3组,每组10只,分别为正常对照组,糖尿病模型组,有氧运动干预组,实验动物购自www.selleck.cn/products/iacs-010759-iacs-10759西安交通大学实验动物管理中心。糖尿病心肌肥厚大鼠模型建立正常对照组大鼠正常饲料喂养,不加任何干预,糖尿病模型组和有氧运动干预组大鼠高脂饲料喂养2个月,在禁食16h后一次性腹腔注射35mg/kgSTZ,注射7d后尾静脉采血测试血糖浓度,血糖浓度大于16.7mmol/L,且持续3周,为成模大鼠。造模成功后,正常对照组和糖尿病模型组大鼠正常喂养,有氧运动干预组大鼠进行为期8周的跑台有氧运动,每周连续运动5d,休息2d,每次运动持续时间为30 min。实验过程中每天观察并且记录各组大鼠的一般生理状况和精神状况、体重、血糖等直至实验完成。样本的收集与处理血液样本的收集于最AY-22989作用后一次有氧运动结束后进行,每组中随机选取6只大鼠,摘眼球取血4ml,离心处理后取上清,于-20℃低温保存,备用检测各项生化指标。HE染色评价心肌细胞形态学改变;实时定量PT-PCRWestern印迹,显影、定影,确定样品中目的蛋白的相对含量,各组大鼠大鼠心脏的病理学改变,HE染色观察各组大鼠心肌组织形态学变化。具体观察各组大鼠心肌细胞的排列是否整齐、横纹是否清晰、细胞大小是否均一、心肌细胞间隙有没有变化、有没有明显的炎性细胞浸润以及纤维化的改变等。微血管密度(MVD)检测:大鼠心脏标本采用免疫组化学法检测血管CD31的表达,具体参照Weidner的微血管计数方法测定MVD。用Western blot技术检测各组大鼠心肌组织内SDF-1和CXCR-4-Src的表达量。拟用天狼星红染色评估大鼠心肌纤维化程度。实验结果应用SPASS20.0软件进行统计学分析。研究结果:各组大鼠体重、糖耐量、血糖的比较,与正常对照组大鼠比较,糖尿病模型组大鼠体重降低(P<0.05),血糖升高、葡萄糖糖耐量降低(P<0.01),有氧运动干预后,血糖明显降低(P<0.01),葡萄糖耐量显著改善(P<0.01);HE染色后在光镜下可见,与正常对照组比较,糖尿病模型组大鼠心肌细胞排列不规律,细胞边界模糊,部分区域出现肌纤维断裂,有氧运动干预后,心肌细胞形态较糖尿病模型组大鼠有明显改善,心肌细胞排列较为整齐,未见明显的肌纤维断裂,细胞边界清晰;与正常对照组比较,糖尿病模型组大鼠MVD定量显著降低(P<0.05),有氧运动干预组的MVD定量均显著高于糖尿病组(P<0.05)。与正常对照组比较,糖尿病模型组大鼠心肌组织内SDF-1和CXCR-4的表达量均下降(P<0.05),有氧运动干预后,SDF-1和CXCR-4-Src的表达量均明显升高(P<0.01)。结论运动作为治疗糖尿病的有效手段,与运动处方的制定关系密切,其作用机制至今尚未明确,本次研究尝试以糖尿病心肌损伤作为新思路研究运动的作用机制;本研究发现,经运动干预的糖尿病大鼠精神状况、血糖、糖耐量均得到明显改善,且心肌SDF-1/CXCR-4表达水平升高,提示SDF-1和CXCR4的表达上调与受损心脏功能改善相关。此外,在光镜下可见未干预的糖尿病大鼠心肌细胞病变明显,有氧运动干预后可在一定程度上逆转该病理改变。说明长期高糖状态会加剧大鼠心肌的病理性损伤,而运动干预可能通过调控SDF-1/CXCR-4表达在一定程度上降低高糖所致的心肌损害。研究结论:有氧运动干预后的糖尿病大鼠心肌肥厚区边缘局部的新生血管数量增多,该效应可能通过增加肥厚区域内心肌血液循环,改善糖尿病状态下心肌的糖代谢,增加心肌内能量供应以适应机体代谢的需求,因此,推测SDF-1/CXCR-4是糖尿病状态下心肌细胞的重要保护通路,通过促进心肌组织血管再生,进而改善心脏功能,且这种作用与运动干预后SDF-1和CXCR4表达上调有关。糖尿病心肌病是糖尿病心血管并发症的重要组成,深入了解有氧运动在糖尿病心肌病中的作用,为糖尿病nocardia infections心肌损伤的防治提供新的方向以及靶点,为临床上糖尿病并发症的防治提供实验依据。综上所述,糖尿病心肌肥厚大鼠有氧运动干预后, SDF-1和CRCX4在心肌组织表达上调的同时心功能得到改善,SDF-1和CRCX4表达上调可能是改善心脏功能的重要途径之一。