前言

“运动员心脏” （Athlete’s Heart）是指运动员特有的高功能、高储备、大心脏，是机体对长期运动训练的良好适应。但运动心脏的性质和重塑机制尚未完全阐明。耐力训练诱导的心脏保护作用早已经被人们所认识，但调节的机制也不清楚。鉴于CGRP对心肌具有正性变力和变时作用，使心率加快，心肌收缩力增强，心输出量增加；能明显地舒张冠状血管，增加冠状动脉血流量；能有效防治心肌的缺血/再灌注损伤；被认为是心脏生理性重塑和保护作用的重要介质。长期耐力训练后心脏和血液CGRP显著升高，提示CGRP可能是运动诱导的心脏重塑和保护作用的重要调节物质。本研究工作的主要目的在于：（1）建立运动心脏动物模型，为深入研究运动心脏的性质和重塑机制提供实验依据。（2）重点探讨CGRP在运动心脏重塑和力竭运动干预后的变化及调节机制，试图证实CGRP是运动心脏生理性重塑的重要调节物质，为运动心脏的重塑机制的阐明提供实验依据。（3）探讨CGRP在耐力训练诱导的心脏保护中的可能作用及机制，为CGRP在体育运动中的应用奠定理论和实验基础。

尽管参与运动心脏重塑和保护作用的心血管活性物质很多，但本文重点研究CGRP。研究的范围包括：（1）运动心脏动物模型建立的主要形态、机能评价指标。（2）运动心脏重塑和连续力竭运动前后CGRP释放、储备、合成、基因表达的变化以及刺激因素和调节因素。（3）连续力竭运动后心肌损伤的评价及耐力训练的抗氧化能力的变化。

运动心脏的动物模型已经有很多，但是目前的动物模型的标准化程度不高，评价标准单一，大多数研究只是观察了耐力训练后心脏形态学上的改变，没有对心脏形态重塑后功能进行评价；运动干预对心脏CGRP释放和合成的影响研究很少，主要集中在血浆和心肌CGRP含量方面，对其释放刺激因素、作用机制、基因表达等方面研究很少，特别是关于背根神经节CGRP基因表达的研究尚未见到；尽管耐力训练和CGRP诱导的心脏保护作用已经达到许多实验证实，但是运动诱导的心脏保护作用是否由CGRP介导尚没有研究报道。

本研究通过对 10 week耐力训练后心脏/体重比和组织结构评价大鼠形态学改变，力竭运动能力评价心脏生理改变，血液和心肌乳酸评价心脏的代谢改变，从而保证动物模型的建立成功。耐力训练可以诱导血液和心脏CGRP含量升高，国内外已有报道。 CGRP的主要生物学功能是扩血管作用，可以显著降低血压，从而拮抗肾上腺素等缩血管物质的作用。分子生物学实验表明， CGRP基因敲除大鼠发生心肌病理性肥厚。在体和离体实验表明， CGRP具有肯定的心脏保护作用，一些心血管药物可能就是通过促进CGRP释放这个途径发挥药理作用的。因此，理论上可以推测， CGRP在运动诱导的心脏重塑和保护作用中扮演重要角色。通过酶联免疫、放射免疫、免疫组织化学、荧光定量PCR反应等方法对耐力训练和连续力竭运动后血清、心肌、背根神经节CGRP蛋白含量及背根神经节CGRP基因表达变化的考察，系统地研究了运动干预对CGRP释放、储备、合成以及基因表达的调节作用。同时，对血液和心肌乳酸、一氧化氮含量的测定，考察CGRP的释放是否与乳酸升高和一氧化氮的合成增加有关。心肌肌钙蛋白I （cTnI）具有明显不同于骨骼肌的氨基酸序列，是心肌损伤的确定标志物，是评价运动诱导的心肌损伤特异而敏感的指标，可以排除骨骼肌损伤的干扰。通过对耐力训练和力竭运动后血清心肌肌钙蛋白I和血液、心肌抗氧化能力的评价，探讨耐力训练诱导的心脏保护作用及可能的机制。

本研究设想：（1）10 week的耐力跑台训练是建立运动心脏动物模型的可靠方法。（2）耐力训练诱导的运动心脏重塑后心脏CGRP合成、储备和分泌增强，基因表达上调。（3）力竭运动可以显著提高CGRP的释放，降低了基因表达和蛋白合成，减少了CGRP储备。但耐力训练可以减弱这种趋势。（4）运动过程中乳酸升高是CGRP释放的刺激因素。 CGRP通过促进NO的生成发挥其重要的心血管效应。（5）力竭运动可诱导心肌微损伤，而耐力训练可以减轻力竭运动诱导的心肌损伤程度，具有心脏保护作用。（6）耐力训练诱导的心脏保护作用可能是通过上调心肌SOD活性，降低机体氧化应激损伤来实现的。本研究由三个部分组成：第一部分是运动心脏动物模型的建立及形态机能特征，为后续的实验提供研究基础；第二部分为运动心脏重塑后CGRP的变化，主要探讨运动对CGRP的调控机制；第三部分为耐力训练诱导的心脏保护作用机制的研究。这三个部分不是分散的，而是相互联系的。

研究方法和实验设计：本实验以成年雄性SD大鼠为实验对象，采用 10 week耐力跑台训练的方法建立运动心脏动物模型，用连续 3 d的力竭运动来检测耐力训练效果和诱导心肌损伤。主要应用酶联免疫法、免疫组织化学、计算机图像分析法、放射免疫法、荧光定量聚合酶链反应、免疫化学发光法等方法。研究总体设计和技术路线见图 0-1。

预期结果和意义：（1）递增负荷跑台耐力训练的大鼠心系数增加，心肌细胞体积增大，力竭运动能力提高，心肌乳酸利用能力增强。（2）运动心脏CGRP血清CGRP升高、心肌和背根神经节CGRP免疫反应增强，背根神经节CGRP基因表达增加。（3）力竭运动后血清CGRP增加，心脏和背根神经节CGRP免疫反应减弱，背根神经节CGRP基因表达下降。但耐力训练组较对照组变化小。（4）力竭运动后对照组血清心肌肌钙蛋白I浓度显著升高，但耐力训练组变化不明显。（5）耐力运动组血清、心肌SOD活性提高， MDA含量下降。（6）乳酸、 NO、 SOD与CGRP成正相关，而MDA、心肌肌钙蛋白I与CGRP负相关。因此，CGRP在耐力训练诱导的心脏重塑及保护作用中扮演重要角色，这个结果不仅为运动心脏的性质及重塑机制的阐明提供了实验依据，而且为CGRP在体育运动实践中的应用奠定了基础，具有重要的理论和实践价值。