体育科学

作者：薄文艳,蔡梦昕,田振军,

关键词：有氧运动,“脑-心”轴,心肌梗死,初级运动皮层M1区,

目的：探讨有氧运动改善心肌梗死小鼠心功能的中枢机制。方法：C57BL/6J小鼠随机分为假手术组（Sham）、心肌梗死组（MI）、心肌梗死运动组（ME），每组12只；光遗传激活组（ChR2）、光遗传抑制组（eNpHR3.0），每组6只；心肌梗死对照组（MI+Dio）、心肌梗死+初级运动皮层（primary motor cortex,M1）区神经元消融组（MI+taCasp3），每组6只。采用左冠状动脉前降支结扎术制备心肌梗死模型，术后1周对ME组进行6周有氧运动干预。心脏注射伪狂犬病病毒（pseudorabies virus, PRV）逆行跨多突触标记，以解析中枢与心脏的神经通路。通过光遗传激活或抑制初级运动皮层M1区谷氨酸（Glutamate,Glu）能神经元，以及神经元消融技术沉默初级运动皮层M1区Glu能神经元，探究初级运动皮层M1区Glu能神经元对心脏交感神经活动的影响。采用Masson和苏木精-伊红染色评估心脏结构病理变化，心电图检测心率变异性，心动超声评定心功能，试剂盒检测血清去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）含量。利用Western blot和免疫荧光检测心脏的交感神经标记物酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）、神经生长因子（neurotrophic factor, NGF）、生长相关蛋白43(growth-associated protein 43, GAP43)的表达，以及M1区神经元裂解型半胱氨酸蛋白酶-3(c-Caspase3)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin 6, IL-6)蛋白表达。采用尼氏染色和微管关联蛋白2(microtubule associated protein 2, MAP-2)免疫荧光染色评估神经元损伤。利用电镜观察初级运动皮层M1区神经元超微结构。结果：左心室注射PRV 5.5天后在正常小鼠初级运动皮层M1区第五层（L5）观察到大量被标记的神经元。光遗传激活或抑制初级运动皮层M1区Glu能神经元，显著升高或降低心率变异性指标低频和高频功率比值（LF/HF）。与MI+Dio组比较，MI+taCsap3组血清NE含量、LF/HF功率比值以及心肌梗死边缘区TH、GAP43和NGF表达显著降低。与Sham组比较，MI组初级运动皮层M1区神经元MAP-2表达降低，Nissl小体密度降低，线粒体出现肿胀、分裂，嵴溶解等超微结构病理改变，c-Caspase3表达显著增加，TNF-α和IL-6表达增加，而有氧运动干预显著逆转该变化。与Sham组比较，MI组LF/HF功率比值显著升高，心肌NGF和TH分布面积、密度以及心肌胶原纤维显著增加，心功能降低，有氧运动干预显著逆转该变化。结论：由于支配心脏活动的神经元链与大脑初级运动皮层M1区Glu能神经元存在投射，抑制大脑初级运动皮层M1区Glu能神经元活动，显著改善心肌梗死后交感神经过度激活和心脏恶性重构。有氧运动可显著改善心肌梗死后大脑初级运动皮层M1区神经元损伤，抑制心交感神经恶性重构，改善心功能。提示，聚焦大脑初级运动皮层M1区神经调控与心脏保护，可能为未来研究无创治疗或预防心肌缺血损伤提供新的思路。

来源：2024年第3期

《体育科学》期刊编辑部

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