研究目的:目前尚缺乏运动对DCM心肌组织铁死亡的相关研究。本研究探讨高强度有氧间歇运动对糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DCM)大鼠心肌组织损伤、心肌线粒体功能及铁死亡的作用机制,为DCM预防与康复提供实验依据。研究方法:(1)研究对象与分组:36只8～10周龄SPF级雄性SD大鼠购自新疆医科大学医学实验动物中心,将大鼠随机分为空白对照组(Negative control group,NC组)、糖尿病心肌损伤组(Diabetic cardiomyopathy group,DCM组)和糖尿病心肌损伤+高强度有氧间歇运动组(Diabetic cardiomyopathy+Exercise group,DCM+Ex组)。(2)建模方案:NC组大鼠保持普通饲料喂养;DCM组和DCM+Ex组采用高糖高脂饲料喂养,持续8周,8周后一次性腹腔注射链脲佐菌素(STZ,30mg·kg-1)构建糖尿病大鼠模型,空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG)持续1周≥16.7mmol·L-1代表建模成功。(3)运动干预方案:共设置10个负荷级别,起始跑速15m/min,坡度0°,各负荷级别中跑速和坡度交替增加,最终负荷为27m/min,坡度0°,各负荷持续时间3min。大鼠摄氧量达VO2max的判定标准为:a.大鼠无力维持既定强度运动,声、光、电刺激均无效;b.两级之间的VO2max/一级速度间差值<5%。经动物气体代谢分析仪(Oxymax Deluxe System,USA)测量大鼠VO2max。DCM+Ex组大鼠适应跑台5min后以60%～75%VO2max进行持续跑台运动,坡度0°,60min/次,6次/周,持续8周。每2周进行1次VO2max测试,以调整大鼠跑台训练强度。(4)样本提取及指标检测:运动干预结束后次日,大鼠称重后采用2%戊巴比妥钠(50mg·kg-1)腹腔注射麻醉。迅速采集心脏、称重,剪取心肌组织,生理盐水反复漂洗后分割,一部分-80℃保存,另一部分经4%多聚甲醛固定,包埋制成石蜡切片,进行HE染色。取心肌组织,称重后经预冷生理盐水保存,加入PBS匀浆介质,冰上2000r/min匀浆1min,4℃、6000r/min,离心10min,取上清。采用酶联免疫法遵照试剂操作说明检Emricasan说明书测心肌组织采用酶标仪联合MDA、T-SOD、GSH-px、AST、CK-MB、c TnI、ATP及铁离子检测试剂盒测定大鼠心肌组织中各生化指标水平。取心肌组织,称重、切碎后使用组织线粒体分离试剂盒,按操作说明书提取心肌线粒体。采用Bradford法测定线粒体蛋白浓度。比色皿中加入心肌线粒体保存介质及JC-1测试液各1mL和线粒体蛋白样本300μg,混匀后,37°C避光孵育10min。在Cy3和FITC参数下,使用荧光分光光度计测定JC-1聚合物/JC-1单体的荧光强度。取心肌细胞线粒体,采用比色法检测线粒体复合物I、线粒体复合物Ⅱ和线粒体复合物Ⅳ活性。荧光检测心肌线粒体膜电位水平;免疫组织化学染色检测心肌组织BNP表达;Western Blot检测心肌组织炎症、凋亡及铁死亡相关蛋白表达;苏木精-伊红染色观察脑组织病理特征。(5)统计学方法:采用SPSS16.0软件进行统计分析,数据经Kolmogorov-Smirnov进行正态分布检验。两样本平均数间比较采用t检验分析,多样本平均数间比较采用单因素方差分析(one way ANOVA)和两因素方差分析(one way ANOVA),组间比较采用LSD检验,P<0.05表示具有统计学意义。研究结果:(1)大鼠体质量、心脏质量、心脏质量/体质量比值:与NC组比较,DCM组和DCM+Ex组大鼠体重、心脏质量显著降低(P<0.05),HWI显著上升(P<0.05);与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠体质量显著提高(P<0.05),HWI显著降低(P<0.05)。(2)大鼠心肌组织病理学特征的影响:NC组大鼠心肌细胞结构正常,排列有序,肌组织颜色、边界均正常;DCM组大鼠心肌细胞见大量炎性细胞浸润,组织间隙散布不均,细胞排列混乱;与DCM组比较,DCM+Ex组心肌细胞肿胀及炎症组织浸润减轻,细胞形态及边界组织趋于正常。(3)大鼠心肌组织Fe~(2+)浓度、MDA、T-SOD和GSH-px水平:与NC组比较,DCM组大鼠心肌组织Fe~(2+)和MDA水平显著上升(P<0.05),T-SOD和GSH-px水平显著降低(P<0.05);DCM+Ex组心肌组织Fe~(2+)和MDA水FNB fine-needle biopsy平显著上升(P<0.05),GSH-px水平显著降低(P<0.05)。与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠心肌组织Fe~(2+)和MDA水平显著降低(P<0.05),T-SOD和GSH-px水平显著上升(P<0.05)。(4)大鼠心肌组织AST、CK-MB、c TnI和ATP水平:与NC组比较,DCM组大鼠心肌组织AST、CK-MB和c TnI水平显著上升(P<0.05),ATP浓度显著降低(P<0.05);DCM+Ex组心肌组织AST及c TnI水平显著上升(P<0.05),ATP浓度显著降低(P<0.05)。与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠心肌组织AST、CK-MB和c TnI水平显著降低(P<0.05),ATP浓度显著上升(P<0.05)。(5)大鼠心肌线粒体膜电位和心肌线粒体复合物活性:与NC组比较,DselleckCM组大鼠心肌细胞线粒体膜电位水平和线粒体复合物I、线粒体复合物Ⅱ、线粒体复合物Ⅳ活性显著下降(P<0.05);DCM+Ex组心肌细胞线粒体膜电位水平显著下降(P<0.05)。与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠心肌细胞线粒体膜电位水平和线粒体复合物I、线粒体复合物Ⅱ、线粒体复合物Ⅳ活性显著上升(P<0.05)。(6)大鼠心肌组织BNP、IL-1β和TNF-α蛋白表达:与NC组比较,DCM组和DCM+Ex组大鼠心肌组织BNP阳性细胞数和IL-1β、TNF-α蛋白表达显著上调(P<0.05);与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠心肌组织BNP阳性细胞数和IL-1β、TNF-α蛋白表达显著下调(P<0.05)。(7)大鼠心肌组织Bax和Bcl-2蛋白表达:与NC组比较,DCM组和DCM+Ex组大鼠心肌组织Bax蛋白表达显著上调(P<0.05),Bcl-2蛋白表达显著下调(P<0.05);DCM+Ex组大鼠心肌组织Bax蛋白表达显著下调(P<0.05),Bcl-2蛋白表达显著上调(P<0.05)。(8)大鼠心肌组织NOX1、P53、GPX4和FTH1蛋白表达:与NC组比较,DCM组大鼠心肌组织NOX1、P53蛋白表达显著上调(P<0.05),GPX4、FTH1蛋白表达显著下调(P<0.05);DCM+Ex组大鼠心肌组织NOX1、P53蛋白表达显著上调(P<0.05),GPX4蛋白表达显著下调(P<0.05)。与DCM组比较,DCM+Ex组大鼠心肌组织NOX1、P53蛋白表达显著下调(P<0.05),GPX4、FTH1蛋白表达显著上调(P<0.05)。研究结论:高强度有氧间歇运动组大鼠心肌组织NOX1、P53蛋白表达和Fe~(2+)水平显著降低,GPX4、FTH1蛋白表达显著上升,表明8周高强度有氧间歇运动显著抑制DCM大鼠心肌内源性铁死亡,进而发挥心肌保护效应。