有氧运动和恩格列净抑制铁死亡减轻异丙肾上腺素诱导的心脏重构OA北大核心CSTPCD

目的探讨有氧运动和恩格列净(empagliflozin,EMPA)对异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)诱导病理性心脏重构的影响及可能机制。方法将小鼠按照体重随机分为对照组(Con组)、模型组(ISO组)、运动组(EX+ISO组)、药物组(EMPA+ISO组)和联合组(EX+EMPA+ISO组)。EX+ISO组和EX+EMPA+ISO组小鼠持续训练6周,EMPA+ISO组和EX+EMPA+ISO组持续灌胃4周,ISO组、EX+ISO组、EMPA+ISO组和EX+EMPA+ISO组小鼠皮下注射ISO 7 d后进行解剖。通过称重和测量计算小鼠全心质量指数、左心质量指数、心胫比和左心胫比;苏木素-伊红(HE)染色、天狼星红染色和麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin,WGA)染色分别观察小鼠心脏病理改变、胶原纤维沉积以及心肌细胞横截面积;实时荧光定量逆转录PCR(quantitative reverse transcription PCR,RT-qPCR)、蛋白免疫印迹(Western Blot)和免疫荧光染色检测小鼠心脏纤维化及肥大相关基因和蛋白的表达、巨噬细胞浸润情况、铁死亡和PI3K/AKT通路相关基因和蛋白的表达。结果(1)与ISO组相比,EX+ISO组全心质量指数、左心质量指数、心胫比和左心胫比均有下降趋势,EMPA+ISO组全心质量指数和左心质量指数均显著降低(P<0.01,P<0.05),心胫比和左心胫比均下调,EX+EMPA+ISO组全心质量指数显著降低(P<0.05),另外3个指标均下调。(2)与ISO组相比,3种干预方式组的心肌细胞排列较为整齐,炎性细胞浸润显著减少(P<0.01),心脏纤维化面积和心肌细胞横截面积均显著减少(P<0.001)。(3)与ISO组相比,3种干预方式组Ⅰ型胶原(collagenⅠ,Col 1)和心房利钠肽(atrial natriuretic peptide,Anp)的mRNA和蛋白表达均显著降低(P<0.05,P<0.01,P<0.001),EMPA+ISO组和EX+EMPA+ISO组Col 3的mRNA表达显著降低(P<0.05),EX+ISO组Col 3的mRNA表达呈现下降趋势。(4)与ISO组相比,3种干预方式组巨噬细胞浸润数量和白介素6(interleukin-6,IL-6)的mRNA水平均显著下降(P<0.05,P<0.01,P<0.001)。(5)与ISO组相比,3种干预方式组核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf2)和谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,Gpx4)的mRNA水平均上调,GPX4蛋白表达显著升高(P<0.01,P<0.001),血红素氧合酶1(heme oxygenase-1,HO-1)蛋白表达显著降低(P<0.01,P<0.001)。(6)与ISO组相比,EX+ISO组Pi3k的mRNA水平显著升高(P<0.05),EMPA+ISO组和EX+EMPA+ISO组Pi3k的mRNA水平上调,3种干预方式组Akt的mRNA水平有升高趋势,EX+ISO组PI3K和p-AKT蛋白表达均显著升高(P<0.01,P<0.05),EMPA+ISO组、EX+EMPA+ISO组PI3K和p-AKT蛋白表达均有升高趋势。结论中等强度有氧运动、新型降糖药物EMPA以及两者联合能够减轻ISO诱导的病理性心脏重构,其机制可能与激活PI3K/AKT信号通路和抑制心脏铁死亡有关。