徐　鵬,康　亭，劉海燕，孫衛(wèi)衛(wèi)，解亞楠，曹雪濱△

(1.解放軍第252醫(yī)院心內(nèi)科，河北 保定 071000；2.保定市第二醫(yī)院急診科，河北 保定 071000)

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力竭運動后不同時相大鼠心電圖、心功能變化及Nrf2的作用*

徐鵬1,康亭2，劉海燕1，孫衛(wèi)衛(wèi)1，解亞楠1，曹雪濱1△

(1.解放軍第252醫(yī)院心內(nèi)科，河北 保定 071000；2.保定市第二醫(yī)院急診科，河北 保定 071000)

目的：研究大鼠力竭運動及運動結(jié)束后心電圖、心功能的動態(tài)變化規(guī)律及轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子(Nrf2)相關(guān)的氧化應(yīng)激變化，為運動性心臟損傷防治提供依據(jù)。方法：SD大鼠隨機分為5組(n=6)：對照組(Con)組、力竭組(EE)、力竭恢復(fù)6 h，12 h，24 h組(EER6、EER12、EER24組)。急性力竭游泳建立損傷模型。分別對各組動物進行心電圖描記，壓力容積導(dǎo)管檢測心功能改變，ELISA法觀測血清ROS，Nrf2，GPX及CAT變化。結(jié)果：① EE組心率(HR)，收縮末期壓力(Pes)，發(fā)展壓，動脈彈性，壓力上升，下降最大速率(dP/dtmax、-dP/dtmin)降至最低。舒張末期壓力容積、收縮末期容積、搏出量、Tau值增大。EER6、EER12、EER24組HR、Pes、dP/dtmax、-dP/dtmin與EE組相比均差異顯著。②EE組、EER6、EER12、EER24組與Con組相比心率加快，QT間期延長，P波R波ST段數(shù)值增高，但恢復(fù)各組與EE組相比無統(tǒng)計學(xué)意義。③EE組大鼠血清ROS、Nrf2含量升高，GPX含量降低，CAT在EER6組降至最低。④血清Nrf2水平與ROS，-dP/dtmin呈正相關(guān),與HR、Ea呈負相關(guān)。血清ROS水平與EF，-dP/dtmin呈正相關(guān)，與HR、Ea、dP/dtmax呈負相關(guān)。結(jié)論：力竭運動后心臟生物電改變，舒縮功能均受損，以舒張功能減退突出，隨力竭恢復(fù)時間延長，心臟舒縮功能逐步恢復(fù)，這與Nrf2調(diào)節(jié)GPX，CAT降低氧化應(yīng)激有關(guān)。

心功能；力竭運動；氧化應(yīng)激；轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子；大鼠

力竭運動運動時間長運動強度大，在運動員和部隊官兵軍事訓(xùn)練及執(zhí)行任務(wù)時時有發(fā)生，力竭運動導(dǎo)致心臟損傷的問題已成為關(guān)注點。力竭運動作為一種強烈的刺激因素，在超負荷訓(xùn)練應(yīng)激狀態(tài)下，心肌細胞缺血缺氧，產(chǎn)生損害因子，增加心肌細胞自由基數(shù)量和脂質(zhì)過氧化水平，氧化應(yīng)激使細胞膜完整性、穩(wěn)定性受到不同程度影響和損傷，心肌超微結(jié)構(gòu)、心電活動、生化指標、心功能，能量代謝改變等引起運動型心臟損傷。

轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子(nuclear factor erythroid-2-related factor2,Nrf2)作為細胞抗氧化反應(yīng)的中樞調(diào)節(jié)者，與抗氧化應(yīng)答元件(antioxidant responsive element,ARE)相互作用調(diào)節(jié)抗氧化蛋白的表達，通過抑制氧化應(yīng)激，對心血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)起關(guān)鍵的調(diào)控作用，在心肌缺血缺氧損傷中發(fā)揮重要作用。力竭運動對心肌細胞的超微結(jié)構(gòu)變化主要表現(xiàn)為缺血缺氧改變。對于缺血缺氧是如何通過Nrf2 來影響心肌組織、心電、心功能、細胞能量供應(yīng)情況鮮有報道，特別是關(guān)于力竭運動后Nrf2蛋白含量在不同時相的變化尚無研究報道。

因此，本研究通過一次力竭游泳運動建立大鼠運動性心肌損傷的實驗?zāi)Ｐ?，觀察心電圖、心功能、血清Nrf2及其下游抗氧化酶含量在力竭運動后的動態(tài)變化規(guī)律，探討力竭運動氧化應(yīng)激情況在運動性心肌損傷發(fā)生中的調(diào)節(jié)作用，對力竭運動結(jié)束后心肌損傷的動態(tài)變化規(guī)律及其氧化應(yīng)激機制進行研究，以期對了解心臟對運動的適應(yīng)規(guī)律，這對預(yù)防運動性猝死的發(fā)生以及指導(dǎo)其臨床治療具有重要意義。

1　材料與方法

1.1實驗動物

雄性SD大鼠30只(471±36)g，由河北醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供，實驗動物許可證號：SCXK(冀)2013-1-003。國家標準嚙齒動物干燥飼料喂養(yǎng)，自由飲食，動物室內(nèi)溫度18℃～22℃，相對濕度40%～55%。

1.2藥品與試劑

大鼠過氧化氫酶(catalase,CAT)酶聯(lián)免疫檢測試劑盒，大鼠谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)酶聯(lián)免疫檢測試劑盒，Nrf2酶聯(lián)免疫檢測試劑盒，均為美國BD公司分裝。大鼠活性氧(reactive oxygen species,ROS)酶聯(lián)免疫檢測試劑盒(美國RD公司)

1.3主要儀器及設(shè)備

壓力容積導(dǎo)管SPR-838(美國Millar公司)，MutiscanGO 酶標儀(美國Thermo公司)，PowerLab數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)(澳大利亞ADInstruments)，生物電放大器(澳大利亞ADInstruments)，針電極(ADInstruments,澳大利亞)，鼠籠(code，美國)，SIGMA 3K15高速冷凍離心機(美國Sigma公司)，醫(yī)用離心機TL80-2型(中國天力醫(yī)療器械有限公司)，實驗室超純水機Master-s UF(上海和泰儀器有限公司)，微型旋渦混勻器(德國IKA)，37℃恒溫培養(yǎng)箱(湖北黃石醫(yī)療器械廠)。

1.4動物模型建立及分組

健康SD大鼠隨機分為5組(n=6)：對照組(Con組)、力竭組(EE組)、力竭恢復(fù)6 h組(EER6組)，力竭恢復(fù)12 h組(EER12組)、力竭恢復(fù)24 h組(EER24組)。對照組不運動，各力竭組大鼠進行2 d適應(yīng)性游泳運動(每次20 min)，吹干皮毛進行適應(yīng)性心電描記訓(xùn)練。正式實驗時，依據(jù)經(jīng)典Thomas實驗方案，參照其標準[1]，各力竭組大鼠尾部負體重3%錫絲，通過一次力竭游泳運動建立不同時相的運動心肌損傷實驗動物模型。對照組在安靜時進行實驗，EE組在一次性力竭運動后立刻進行實驗，恢復(fù)組(EER6、EER12、EER24)分別于力竭運動后6 h、12 h、24 h進行試驗。對照組在與恢復(fù)組相應(yīng)時間點進行實驗，因不同時間點測定結(jié)果統(tǒng)計無差異，故選取24 h作為統(tǒng)計表中對照組。

1.5心功能參數(shù)測定[2]

大鼠稱體質(zhì)量，3%戊巴比妥鈉(40 mg/kg ip)麻醉，仰臥位固定于手術(shù)臺。頸部備皮消毒，行頸正中切口，分離氣管插管。分離右側(cè)頸總動脈，從頸總動脈下穿兩條4-0絲線，取其中一條線結(jié)扎頭端。動脈夾夾閉頸動脈的近心端。于結(jié)扎處近心端剪一切口，經(jīng)此切口沿頸動脈逆血流方向向左室內(nèi)插入壓力容積導(dǎo)管，用Chart7軟件實時記錄麻醉大鼠左心室壓力容積波形，根據(jù)生理記錄儀壓力波形變化判斷導(dǎo)管位置,用另一條絲線將血管與導(dǎo)管固定。記錄基礎(chǔ)曲線15 min。腹部備皮消毒，行腹正中切口，快速壓閉下腔靜脈，記錄心臟前負荷改變的波形的變化。自頸前靜脈快速注射30%NaCl溶液20 μl，記錄注射高滲鹽水后壓力-容積波形變化。肝素抗凝抽血，注滿定標套件定標腔后 行手動定標。應(yīng)用Chart7軟件P-V模塊測定：心率(heart rate,HR)、左室收縮末期壓力(end-systolic pressure,Pes)、左室舒張末期壓力(end-diastolic pressure,Ped)、左室發(fā)展壓(developed pressure,Pdev)、左室收縮末期容積(end-systolic volume,Ves)、左室舒張末期容積(end-diastolic volume,Ved)、搏出量(stroke volume,SV)、動脈彈性(arterial elastance,Ea)、射血分數(shù)(ejection fraction,EF)、左室壓力上升最大速率(peak rate of pressure rise,dP/dtmax)、左室壓力下降最大速率(peak rate of pressure decline,-dP/dtmin)、左室收縮末期壓力容積關(guān)系曲線斜率(end systolic pressure volume relationship,ESPVR)、Tau值(relaxation time constant)、舒張末期壓力容積關(guān)系(end diastolic pressure volume relationship,EDPVR)，以壓力為Y軸，容積為X軸繪制出壓力容積環(huán)(PV Loop)。

1.6心電圖的描記

將清醒狀態(tài)大鼠置于鼠籠，雙下肢及右前肢備皮，常規(guī)消毒。按照要求將電極針刺入大鼠四肢皮下(左后肢-“+”，右前肢- “-”，右后肢-接地)，并將電極針固定防治脫出。利用PowerLab數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，記錄大鼠的動態(tài)心電圖。應(yīng)用chart7軟件心電圖模塊得到心電圖各參數(shù)：心率(heart rate)、P-R間期(PR interval)、QRS間期(QRS interval)、QT間期(QT interval)、P波(P amplitude)、R波(R amplitude)、ST段(ST height)、T波(T amplitude)。

1.7酶聯(lián)免疫檢測血清ROS、Nrf2、GPX、CAT

各組動物3%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔麻醉，下腔靜脈真空促凝管取血3 ml，3 000 r/min ,20 min離心，吸取上清，-80℃保存?zhèn)溆?。各組血清物質(zhì)含量測定用酶聯(lián)免疫吸附實驗，按照試劑盒操作步驟要求進行。用酶標儀測定450 nm處各孔的OD值。同時測定標準品OD值，以O(shè)D值為縱坐標，濃度為橫坐標繪制標準曲線。從坐標曲線獲得各樣本濃度。

1.8統(tǒng)計學(xué)分析

2　結(jié)果

2.1力竭運動及力竭運動恢復(fù)期大鼠心功能變化

與Con組相比，EE組HR，Pes、Pdev、Ea、dP/dtmax、-dP/dtmin、ESPVR在力竭組降至最低，有統(tǒng)計學(xué)差異。Ped、Ved、Ves、SV、Tau值增大。EF、EDPVR各組相比均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表1)。

EER6、EER12，EER24組HR、Pes、dP/dtmax、-dP/dtmin，與EE組相比差異顯著，但與Con組無差異(P>0.05)。表明在恢復(fù)6 h已至正常水平。Ves、Ved、ESPVR與Con組相比差異顯著，但與EE組相比無差異(P>0.05)，表明上述指標并未隨時間延長得以恢復(fù)。EER24組Ped與EE組比較明顯降低，恢復(fù)至正常水平。EER12、EER24組Pdev相比EE組明顯升高，Pdev在恢復(fù)12 h達到正常水平。EER6組Ea仍低于Con組，但EER12，EER24組與Con組無差異且明顯低于EE組，表明Ea于力竭12 h恢復(fù)?；謴?fù)組Tau值與Con組、EE組均有明顯差異(表1)。

2.2力竭運動及力竭運動恢復(fù)期大鼠心電圖參數(shù)變化

心率(heart rate)力竭組及恢復(fù)6 h、12 h、24 h組與對照組相比明顯加快，有顯著差異(P<0.05)。QT間期(QT Interval)力竭組、恢復(fù)6 h、12 h、24 h組與對照組相比明顯延長，有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。P波(P amplitude)、R波(R amplitude)力竭組、恢復(fù)6 h、12 h、24 h組與對照組相比明顯增高，有顯著差異(P<0.05)。ST段(ST height)力竭組與恢復(fù)各組對照組數(shù)值增大，即與對照組相比明顯抬高(P<0.05)。以上各項指標恢復(fù)各組與力竭組相比無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05，表2)。

2.3急性力竭運動不同時相大鼠血清ROS、Nrf2、GPX、CAT含量變化

與Con組相比，EE、EER6組血清ROS含量明顯升高(P<0.05)。各個恢復(fù)組血清ROS含量與EE組相比顯著降低(P<0.01)，有統(tǒng)計學(xué)意義。表明一次力竭游泳運動致使機體應(yīng)激水平明顯增高，去除力竭運動刺激后血清ROS含量逐步降低，在力竭運動結(jié)束12 h后恢復(fù)至安靜水平。EE組大鼠血清Nrf2含量顯著高于Con組(P<0.05)，同時EER12組明顯低于EE組，有顯著性差異(P<0.05)。EER24組含量進一步降低，明顯低于EE組(P<0.05)。呈現(xiàn)運動后即刻升高，恢復(fù)期穩(wěn)步下降的趨勢。GPX急性力竭運動后血清含量比正常水平呈明顯下降趨勢(P<0.01)，在恢復(fù)期進一步降低，甚至低于EE組(P<0.05)，在EER12組含量達到最低水平，至EER24組略出現(xiàn)升高趨勢。CAT力竭組降低，但與Con組相比較無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，EER6組降至最低，明顯低于其他各組(P<0.05，表3)。

Tab.1　Hemodynamic parameter changes of systolic

HR:Heart rate;Pes:End-systolic pressure;Ped:End-diastolic pressure;Pdep:Developed pressure;Ves:End-systolic volume;Ved:End-diastolic volume;SV:Stroke volume;Ea:Arterial elastance(measure of ventricular after load);EF:Ejection fraction;dP/dtmax:Peak rate of pressure rise;ESPVR:End systolic pressure volume relationship;-dP/dtmin:Peak rate of pressure decline;Tau:Relaxation time constant;EDPVR:End diastolic pressure volume relationship;Con:Control group;EE:Acute exhaustive swimming group;EER6:6 h recovery from exhaustive swimming group;EER12:12 h recovery from exhaustive swimming group;EER24:24 h recovery from exhaustive swimming group

*P<0.05,**P<0.01 vs Con group;#P<0.05,##P<0.01 vs EE group

Tab.2　The parameter changes of ECG in different time cases after exhausted exercise in ±s,n=6)

*P<0.05 vs Con group

2.4血清Nrf2、 ROS與壓力容積參數(shù)相關(guān)分析

血清Nrf2水平與ROS，-dP/dtmin呈正相關(guān)，r值分別為0.576(P<0.01)、0.388(P<0.05),與HR、Ea呈負相關(guān)，r值分別為-0.500(P<0.01)，-0.430(P<0.05)，有統(tǒng)計學(xué)差異。血清ROS水平與HR、Ea、dP/dtmax呈負相關(guān)，r值分別為-0.645，-0.792，-0.633有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)。

GroupROS(ng/ml)Nrf2(ng/ml)GPX(U/ml)CAT(ng/ml)Con44.75±2.243.55±0.44203.79±10.2826.03±1.77EE58.14±3.46*4.51±0.50*164.13±15.59**24.06±1.13EER648.41±2.04*##4.18±0.44128.36±22.30**#22.45±2.28*EER1243.86±3.11##3.80±0.31#114.64±18.51**#26.40±1.53EER2442.75±1.20##3.43±0.36##123.14±23.98**#26.10±2.25

ROS:Reactive oxygen species;Nrf2:Nuclear factor erythroid-2-related factor2;GPX:Glutathione peroxidase;CAT:Catalase

*P<0.05,**P<0.01 vs Con group;#P<0.05,##P<0.01 vs EE group

3　討論

本實驗結(jié)果表明，力竭運動產(chǎn)生大量ROS，力竭即刻達到峰值，機體氧化應(yīng)激水平明顯升高。力竭運動可造成大鼠紅細胞嚴重氧化應(yīng)激損傷,紅細胞內(nèi)抗氧化能力、變形能力顯著下降，在微循環(huán)的轉(zhuǎn)運受到限制,導(dǎo)致組織缺血缺氧進而引起休克、死亡等運動性疾病[3]。心肌細胞缺血缺氧、氧化應(yīng)激損傷使得心臟發(fā)生病理性或器質(zhì)性的變化，導(dǎo)致心功能降低。力竭運動致使大鼠心肌細胞對去甲腎上腺素的反應(yīng)性減弱,β-腎上腺素能受體介導(dǎo)的心肌細胞收縮功能減弱，導(dǎo)致心肌收縮功能障礙[4]。Seals等人通過對血流動力學(xué)變量在各個時相內(nèi)的分析和測量證實力竭運動的時間過長會降低左心室的功能[5]。力竭運動高循環(huán)狀態(tài)下回心血量增多，心室舒張期和收縮期的負荷明顯增加，為Ved、Ves均增大，心室容積擴大，壓力-容積環(huán)右移的主要原因。SV明顯增加，以提高單位時間內(nèi)心臟輸出血量來滿足全身各組織臟器的需要。在恢復(fù)初期SV仍高于對照表明仍存在一定的代償現(xiàn)象。力竭運動即刻HR下降，這與游泳后體溫降低或心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)受損，細胞動作電位時程改變，引發(fā)竇房結(jié)自律活動減少有關(guān)[6]。力竭組Pes、Pdev、dP/dtmax均明顯減小，壓力-容積環(huán)向下方移位，恢復(fù)組恢復(fù)至正常水平，說明心室收縮功能受損后有恢復(fù)趨勢，但ESPVR力竭運動即刻及恢復(fù)期明顯降低未恢復(fù)，顯示心肌固有收縮力降低。EF各組無差異，SV始終與Ved相適應(yīng)，Ved增大SV也相應(yīng)增加，EF保持基本不變。Alexiou應(yīng)用超聲心動圖和心電圖報道20精英男泳員進行急性25 km里海上游泳后左心室功能降低，認為力竭游泳主要通過增加后負荷使左心室縮短分數(shù)大幅度減少，搏出量、射血分數(shù)降低[7]，與本實驗測得搏出量增加、射血分數(shù)未降低不同，考慮可能與運動方式、強度及測量方法不同有關(guān)。血液供應(yīng)不足會導(dǎo)致心肌纖維腫脹，彈性降低，引起舒張充盈障礙，舒張障礙嚴重會進一步降低運動耐量[8]。-dP/dtmin力竭即刻明顯降低，但在去除刺激后恢復(fù)至對照水平。此外，反映左室主動舒張功能的參數(shù)Tau，在力竭運動即刻明顯延長，Tau值大小與左室主動舒張功能成反比，提示左室主動舒張功能損傷。且從本實驗來看此值為評價左室舒張功能的敏感指標。力竭運動還導(dǎo)致動脈血管的順應(yīng)性降低，動脈血管彈性降低，但在后期可恢復(fù)。

力竭運動過程中交感神經(jīng)興奮性增強，心肌細胞的興奮和傳導(dǎo)能力提高，同時血液和氧氣的供應(yīng)嚴重不足，導(dǎo)致力竭運動缺血性心電圖改變。心電圖檢查是臨床檢查中發(fā)現(xiàn)心臟損害最常用的手段之一。趙敬國等人研究發(fā)現(xiàn)：大鼠心電圖在力竭運動后出現(xiàn)了不同程度的血供減少導(dǎo)致的ST-T變化、心律不齊等情況。力竭運動之后的1～24 h內(nèi)，運動過程中出現(xiàn)的變化會再次發(fā)生，然后逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)?；謴?fù)期表現(xiàn)為ST-T抬高幅度逐漸下降，無竇性心動過速和心律不齊癥狀[9]。本研究中，力竭運動造成的心電改變在24 h內(nèi)未恢復(fù)。在力竭組和恢復(fù)組，心率明顯加快，提示力竭組大鼠在機體大量耗能的情況下，出現(xiàn)代償性心率加快，以彌補身體各組織、器官缺血，缺氧?；謴?fù)組大鼠心率仍保持一定增長，體現(xiàn)機體進一步代償。P波，R波和代表心室除極過程的QRS波群中S波的電壓增高考慮由于心室容積擴大，心室體積增加使心肌除極所產(chǎn)生的電偶數(shù)目增多，而心肌細胞的數(shù)目未增加，致細胞除極向量增大。在恢復(fù)期機體缺血缺氧狀況未得到完全改善，在心率加快的前提下，仍需要保持足夠的心室容積以保證搏出量代償機體。代表心室整體活動過程的QT間期力竭運動后延長，表明心肌缺血，也間接反映心肌電不穩(wěn)定和心肌除極的不均一程度增加。ST段抬高也主要是由于力竭運動過程中心肌缺血所致。

Nrf2在心血管系統(tǒng)具有穩(wěn)定的表達，作為細胞抗氧化系統(tǒng)的中樞調(diào)節(jié)者，在無任何刺激的狀況下，通過與胞漿伴侶蛋白Keap1(kelch-like ECH-associated protein 1)結(jié)合，被鉚釘在胞漿中泛素化降解，以保證具有細胞保護功能的酶類和抗氧化物質(zhì)處于穩(wěn)定的水平。當(dāng)處于氧化應(yīng)激條件時，Nrf2將與Keap1解偶聯(lián)并進入細胞核與Maf蛋白結(jié)合成異源二聚體后與核內(nèi)的抗氧化應(yīng)答元件(antioxidant responsive element,ARE)結(jié)合，啟動抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄及II相解毒酶(phase 2 detoxifation enzymes)，如GPX、CAT等的表達[10]，這些酶能夠保護機體免受毒性物質(zhì)及一些活性物質(zhì)(如ROS)的侵害。

力竭運動產(chǎn)生的ROS在力竭即刻達到峰值，Nrf2在力竭運動后即刻血清濃度亦最高，這是力竭運動過程產(chǎn)生大量ROS對Nrf2進行攻擊，促使其血清濃度明顯增高。哮喘豚鼠肺中也存在氧化應(yīng)激,氧化應(yīng)激能上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子Nrf2的表達[11]。激活穩(wěn)定狀態(tài)的Nrf2是細胞抗擊應(yīng)激的關(guān)鍵步驟。力竭運動終止后，機體進入恢復(fù)期，在恢復(fù)期隨時間延長ROS血清濃度呈下降趨勢，其產(chǎn)生速度與數(shù)量下降。隨著ROS的降低，Nrf2的激活減少，在恢復(fù)期亦呈下降的趨勢。CAT、GPX作為Nrf2下游內(nèi)源性抗氧化酶，代表機體抗氧化水平。GPX在保護心臟重塑和心功能失調(diào)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[12]。GPX于力竭運動后含量降低是由于GPX對大量產(chǎn)生的ROS的抵抗作用，消耗造成其血清值降低，以減少ROS對組織、細胞的損傷。隨著ROS血清濃度的下降，24 h恢復(fù)組GPX血清濃度出現(xiàn)上升趨勢。 血清ROS、Nrf2是影響HR、Ea、dP/dtmax、-dP/dtmin的因素。Nrf2- Keap1/ARE信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是機體介導(dǎo)抗氧化反應(yīng)的關(guān)鍵信號途徑，通過增多抗氧化物質(zhì)，提高機體抗氧化能力，對抗ROS的作用，抑制氧化應(yīng)激，減少組織細胞的損傷，起到保護心臟的效應(yīng)[13]。

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The effect of nuclear factor erythroid-2-related factor2 on the changes of cardiac function and electrocardiogram in rats after exhausted exercise

XU Peng1,KANG Ting2，LIU Hai-yan1,SUN Wei-wei1,XIE Ya-nan1,CAO Xue-bin1△

(1.Department of Cardiology,No.252 Hospital of PLA,Baoding 071000; 2.Emergency Department,the 2ndHospital of Baoding,Baoding 071000,China)

Objective:In order to provide the experimental basis for the prevention of exercise-induced cardiac injury,we evaluated the effects of nuclear factor erythroid-2-related factor2(Nrf2)on the changes of cardiac function and electrocardiogram in rats after exhaustive exercise.Methods:SD rats were randomly divided into 5 groups(n=6):control group(Con),exhaustied exercise group(EE),6h,12 h,24 h recovery from exhaustied exercise group(EER6 EER12 EER24).The animal models of exercise-induced myocardial injury were established according to Thomas’ method．Rats were forced to swim until they were exhausted．The electrocardiograms were recorded in conscious rats.Cardiac function of rats was recorded and analyzed by Millar pressure-volume system.The changes of catalase(CAT),glutathione peroxidase(GPX),Nrf2 and reactive oxygen speies(ROS)were detected by ELISA,respectively.Results:①Compared with the control group and recovery groups(EER6,EER12,and EER24),the heart rate(HR),left ventricular end systolic pressure(Pes),arterial elasticity(Ea),the maximum rate of left ventricular pressure rise(dP/dtmax),peak rate of left ventricular pressure decline(-dP/dtmin)and left ventricular end diastolic pressure volume relationship curve slope(ESPVR)in the EE group decreased significantly,while left ventricular end diastolic volume(Ved),Pes,left ventricular end systolic volume(Ves),stroke volume,and Tau value increased significantly.Besides,HR,Pes,dP/dtmax,-dP/dtminin recovery groups were significantly different with those in EE group,but there had no difference with those in the Con group.②Compared with the control group,heart rate was increased,QT intervals were prolonged P wave,R wave and ST segments were increased in EE and recovery groups,but the changes of above-mentioned indexes in recovery groups had no statistical significant difference with those in EE group.③ Compared with the control group ,the contents of ROS,Nrf2 were increased in EE group,while the content of GPX was decreased.Moreover,the content of CAT in EER6 group was the lowest in all groups.④ The level of Nrf2 in serum was positively correlated with ROS and -dP/dtmin,and negatively correlated with HR,Ea.The level of ROS in Serum was positively correlated with EF,-dP/dtmin,and was negatively correlated with HR,Ea,dP/dtmax.Conclusion:Exhausted exercise caused changes of cardiac bioelectricity,impaired both the cardiac systolic and diastolic function,especially the diastolic disfunction.However,with recovery time after exhausted exercise prolonged,cardiac systolic and diastolic function recovered gradually,which was related to the reduced oxidative stress levels modulated by the increased Nrf2-induced changes of GPX and CAT.

cardiac function;acute exhaustive exercise;oxidative stress;Nrf2;rats

全軍醫(yī)學(xué)科技“十二五”重點項目(13WS11J058)；全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”面上項目(CWS12J064)；后勤科研面上項目(CBJ13J006)

2015-06-03

2016-02-18

△E-mail:caoxb252 @163.com;Tel:0312-2058548

R-332；R331.3；R34；R365；R825.4；R873.1

A

1000-6834(2016)02-146-06

10.13459/j.cnki.cjap.2016.02.013