研究目的:心肌梗死(Myocardial Infarction, MI)会累及多器官损伤,如心梗诱导骨骼肌萎缩,”心-脑综合征”,”心-肝综合征”和”心肾综合征”等。心脏和肾脏存在复杂的交互关系。心梗后,外周器官血流量减少,会引起肾脏缺血缺氧,活性氧(ROS)爆发,导致肾脏功能障碍。这种由心脏疾病导致的肾脏损伤也被称为”心肾综合征(CRS)”。而CRS可显著恶化MI患者的病情。因此,关注心梗后累及器官的损伤对促进MI购买PF-07321332患者康复和提高MI患者生活质量至关重要。MI会导致肾小管间质纤维化,进而严重影响肾脏功能。转化生长因子-β(TGF-β)的水平与肾纤维化高度相关,TGF-β可以通过TGF-β/Smad2-3信号通路诱导肾脏纤维化。研究表明,有氧运动是改善心梗诱导肾脏损伤安全有效的手段之一,可通过抑制肾细胞氧化应激、炎症和凋亡缓解肾损伤进程。然而,间歇运动改善MI诱导肾损伤的作用及机制尚未完全阐明。胰岛素样生长因子(IGF-1)主要由肝脏产生,可在心脏、肾脏和骨骼肌中表达,具有促进细胞增殖,抑制细胞炎症,氧化应激和细胞凋亡等多种生理功能。研究发现,运动可以促进IGF-1产生,激活PI3K/AKT信号通路。同时IGF-1可参与肾脏的保护作用。但是间歇诱导的IGF-1表达是否可以改善心梗诱导的肾脏损伤及其机制如何,尚缺乏报道。因此,本研究拟探讨IGF-1在间歇运动改善心梗诱导肾损伤中的作用及潜在机制。研究方法:雄性C57小鼠随机均分为假手术组(S),心梗组(MI),心梗运动组(ME),心梗运动+IGF-1受体抑制剂组(MIN),心梗运动+IGF-1受体抑制剂组MEN。MI、MIN、MEN组小鼠采用左冠状动脉结扎法(LAD)建立心梗模型。术后1周,ME、MEN小鼠进行间歇运动干预,干预方案为:适应性递增跑台训练(5-10m/min,10-30min/d×5d),跑台坡度为0°。正式训练:5m/min(40%-50%VO2max)热身10min/d,之后以8m/min×3min(50%-60%VO2max)和12m/min×7min(80%-90%VO2max)交替运动50min/d,60min/d,5d/wk×4wk。跑台坡度为0°。心动超声检测左心室舒张末期内径,左心室收缩末期内径,左室短轴缩短率和左室射血分数以评价模型成功。在体外,采用原代肾小管上皮细胞对动物实验进行进一步机制研究,分为Control组,H2O2组,H2O2+AICAR组,H2O2+NVP-AEW541组,H2O2+NVP-AEW541+AICAR组。采用TUNEL检测细胞凋亡水平。Western blotting检测肾脏组织和细胞蛋白表达,包括IGF-1、IGF-1R、Sirt1、TGF-1β、Smad2/3、SOD1/2 BAX、BCL-2、CASPASE3/9、AKT、p-AKT、PI3K和p-PI3K等指标。采用Masson染色法以评价肾脏纤维化水平,采用HE和PAS染色以评价肾脏损伤水平。试剂盒MDA、SOD、CAT检测以评价肾脏氧化应激水平。研究结果:1.心动超声结果显示,与对照组相比,心梗小鼠LVIDd、LVIDs均有明显升高(p<0.01),EF、FS均有明显下降(p<0.01)。表明,心梗小鼠模型成功建立。2.HE染色结果显示,细胞核为蓝紫色,细胞质为紫红色,肾小管包绕在肾小球周围。S组肾小管均保持健康状态,细胞核分布均匀。与S组相比,MI组小鼠细胞核数目显著减少,炎性细胞浸润。ME组相较MI组肾小管萎缩、间质炎症细胞浸润减少(p<0.01),肾小球个数明显增多。小鼠肾脏PAS染色结果显示,肾小管近端小管内侧有微绒毛构成的刷状缘呈紫红色,肾小管细胞呈淡紫红色。与S组相比,MI组小鼠肾近端小管扩张且刷状缘损伤严重。与MI组相比,ME组刷状缘密度有所增加。3.心动超声与肾脏MASSON染色结果显示,心梗后小鼠肾间质纤维化水平显著升高(p<0.01)。间歇运动干预后心脏EF、FS显著升高(p<0.01),LVIDd、LVIDs显著降低(p<0.01)。运动后心脏功能的提升与肾脏CVF百分比呈反比。表明心功能与肾脏纤维化程度具有明显相关性。4.TUNEL染色结果发现,与S组相比,MI组肾脏TUNEL阳性颗粒数量显著增多;与MI组相比,ME组TUNEL阳性颗粒数量显著减少,而与ME组相比,MEN组阳性颗粒数量显著增多。Western blotting检测发现,与MI组相比,ME组小鼠肾脏IGF-1蛋白肌受体表达显著升高,caspase-3、caspase-9蛋白显著降低。5.Western blotting检测发现间歇运动干预后,PI3K、AKT蛋白和磷酸化水平显著升高,TGF-1β/Symd2-3蛋白表达和磷酸化水平显著降低。而抑制剂干预后,PI3K、AKT蛋白和磷酸化水平显著降低,TGF-1β/Symd2-3蛋白表达和磷酸化水平显著升高。6.细胞实验发现,与对照组相比,H2O2干预后的TUNEL阳性颗粒数目显著增加,caspase-3/9蛋白表达和BAX/BCL-2比值显著升高。AICAR干预后TUNEL阳性Chinese steamed bread颗粒数目显著减少,caspase-3/9蛋白表达和BAX/BCL-2比值显著降低。与AICAR组相比,AICAR+抑制剂组TUNEL阳性颗粒数目显著增加,caspase-3/9蛋白表达和BAX/BCL-2比值显著升高。表明AICAR可能是通过上调IGF-1的表达抑制H2O2诱导的肾小管上皮细胞凋亡。7.与对照组相比,H2O2干预后肾小管上皮细胞MDABMS-354825核磁、CAT含量显著升高,SOD1和SOD2蛋白表达显著降低,AICAR干预可抑制这些变化,然而AICAR对氧化应激的抑制作用可被抑制剂显著抑制。8.与对照组相比,H2O2干预导致肾小管上皮细胞IGF-1显著降低,SIRT1/PI3K/AKT信号通路蛋白表达显著降低,TGF-1β、Smad2/3蛋白表达和磷酸化水平显著升高,而ALCAR干预后细胞IGF-1水平明显升高,SIRT1/PI3K/AKT信号通路被显著激活,TGF-1β、Smad2/3蛋白表达和磷酸化水平显著降低。研究结论:本研究发现,间歇运动干预可以显著上调IGF-1表达,通过激活IGF-1R/PI3K/AKT信号通路,抑制TGF-1β/Symd2-3通路,抑制细胞炎症和凋亡,减轻纤维化,显著改善心梗诱导的肾脏损伤。总之,IGF-1作为运动诱导因子,可发挥重要的肾脏保护作用,未来可能是临床治疗肾脏疾病的重要干预靶点。