研究目的:心血管疾病(cardiovascular diseases,CVDs)是我国城乡居民死亡的首要原因,其中,年龄是诱导CVDs的独立危险因素。在我国社会人口老龄化现象日趋严重的背景下,揭示衰老过程中,心功能和结selleckchem INCB28060构变化的相关分子调控机制,寻找衰老早期有效预防CVDs风险增高的方式方法至关重要。近年来相关研究报道发现,氧化应激是心脏衰老调控机制的核心环节之一,在心脏衰老中具有重要意义。随着个体年龄增长,心肌组织中氧化应激水平呈现逐步升高的趋势,导致内质网应激(Endoplasmic reticulum stress, ERS)、线粒体功能障碍和细胞凋亡等现象发生,是导致CVDs发生的关键原因。内质网是真核细胞内主要的蛋白质合成细胞器,当细胞内错误折叠蛋白质积累过多时,即可诱导未折叠蛋白反应(Unfolded Protein Response, UPR)的发生,持续的UPR和错误折叠蛋白积累过多,最终将导致ERS发生。在病理状态下,ERS可诱导细胞内相关稳态失衡,最终将导致细胞凋亡现象的发生。运动可有效改善心脏抗氧化能力,降低CVDs发生风险,但运动是否可改善衰老进程中心肌细胞损伤现象仍需进行确证。组蛋白赖氨酸甲基转移酶1(Smyd1)可参与表观遗传修饰,在调控心脏和骨骼肌生长发育、心脏和骨骼肌生理和病理状态以及成体心脏功能维持中发挥重要作用,并参与心肌细胞线粒体能量代谢和内质网稳态调控,但其在心脏中表达的年龄变化特征以及在衰老心脏的运动保护中的相关作用和可能机制尚不清楚,有待进一步深入研究。在衰老早期进行运动干预是否可通过调节衰老早期心肌组织Smyd1表达,改善心肌氧化应激、ERS和细胞凋亡水平,降低衰老诱导的CVDs发生风险概率,其可能机制如何,尚无相关报道,仍需进一步研究探索。本研究通过建立衰老早期小鼠抗阻训练模型,构建Smyd1-shRNA和Smyd1过表达慢病毒干预的衰老心肌细胞模型,检测衰老早期进行抗阻训练对小鼠心肌Smyd1蛋白表达、氧化应激、ERS和细胞凋亡的影响,探讨Smyd1在其中的可能作用及相关调控机制,为今后衰老心脏损伤的运动预防和干预靶点筛选提供实验依据。研究方法:选择健康状态的3月龄和15月龄雌性昆明小鼠,随机分为年轻安静组(Young-Sed)、年轻运动组(Young-RT)、衰老早期安静组(Old-Sed)和衰老早期运动组(Old-RT),共4组,每组8只。运动组小鼠进行8w负重爬梯(爬梯总长1m、每梯间隔1cm、倾斜角度为70°)抗阻运动。第1w为适应性训练,以无负重起始,按照15%体重(Body weight,BW)/d的负荷递增,分别增至35%BW(衰老早期运动组)和70%BW(年轻运动组)。第2-8周以此负荷进行训练,3次为1组,共进行8组,组间间歇2min,5d/w×7w。采用DHE染色检测小鼠心肌氧化应激水平,采用Western Blotting检测Smyd1、抗氧化酶(SOD1、SOD2)、ERS(GRP78、CHOP和ATF4)和细胞凋亡(Bcl-2和Bax)相关蛋白表达。体外培养H9C2大鼠心肌细胞,给予10g/LD-gal干预48h,制备细胞衰老模型;给予Smyd1-shRNA和Smyd1过表达慢病毒载体干预,取感染复数为10,制备细胞Smyd1敲低和过表达模型;给予50 nM Nrf2-siRNA干预48h,制备细胞Nrf2表达敲低模型;给予1 mM AICAR干预24h,制备细胞模拟运动模型。采用Western Blotting检测细胞Smyd1、抗氧化酶(SOD1、SOD2)、ERS(GRP78、CHOP和ATF4)和细胞凋亡(Bcl-2和Bax)相关蛋白表达;采用DHE染色检测心肌此网站细胞氧化应激水平,采用TUNEL染色检测心肌细胞细胞凋亡水平。研究结果:动物实验结果发现,抗阻训练可上调小鼠心肌Smyd1蛋白表达,降低衰老导致小鼠心肌组织氧化应激和ERS相关因子表达水平升高。与Young-Sed组相比,Young-RT组小鼠心肌组织Smyd1蛋白表达显著升高(P<0.01);与Old-Sed组相比,Old-RT组小鼠心肌组织Smyd1蛋白表达显著升高(P<0.01);与Young-Sed组相比,YEdiacara Biotaoung-RT组小鼠心肌组织SOD1蛋白表达显著升高(P<0.01),Old-Sed组小鼠心肌组织Trb3蛋白表达显著升高(P<0.05);与Young-Sed组相比,Young-RT组小鼠心肌组织GRP78蛋白表达升高(P<0.01),Bcl-2/Bax表达降低(P<0.05),Old-RT组小鼠心肌组织Bcl-2/Bax表达降低(P<0.01),ATF4(P<0.01)、CHOP(P<0.01)、c-Caspase12(P<0.05)蛋白表达升高;与Old-Sed组相比,Old-RT组小鼠心肌组织ATF4(P<0.05)和CHOP(P<0.01)蛋白表达降低。细胞实验结果发现,Smyd1介导衰老心肌细胞ERS和细胞凋亡。与control组相比,D-gal干预下调H9C2细胞Smyd1蛋白表达(P<0.01),升高H9C2细胞ROS水平(P<0.01);与D-gal干预组相比,Smyd1过表达慢病毒显著上调H9C2细胞Smyd1蛋白表达,降低H9C2细胞氧化应激水平(P<0.01);与载体对照组相比,D-gal显著增加H9C2细胞CHOP蛋白表达(P<0.05),降低H9C2细胞Bcl-2/Bax水平(P<0.01),增加H9C2细胞TUNEL阳性细胞数目(P<0.05);与载体对照+D-gal组相比,Smyd1过表达显著降低了H9C2细胞GRP78(P<0.01)、ATF4(P<0.01)和CHOP(P<0.05)蛋白表达,上调H9C2细胞Bcl-2/Bax水平(P<0.01);与正常对照组相比,Nrf2-siRNA干预组H9C2细胞ATF4(P<0.01)蛋白表达显著升高,Bcl-2/Bax比值降低(P<0.01);Nrf2-siRNA干预显著上调H9C2细胞ATF4蛋白表达(P<0.01);同时,Nrf2-siRNA干预显著降低Smyd1过表达慢病毒+D-gal组H9C2细胞Bcl-2/Bax水平(P<0.01);与vector组相比,Smyd1-shRNA组H9C2细胞Smyd1蛋白表达明显降低(P<0.01),ATF4(P<0.01)和CHOP蛋白表达(P<0.01)显著升高,vector+D-gal组、Smyd1-shRNA组H9C2细胞细胞凋亡水平显著升高(P<0.01);与vector+AICAR组相比,Smyd1-shRNA+AICAR组H9C2细胞细胞凋亡水平升高(P<0.01)。研究结论:Smyd1参与调控衰老心肌细胞ERS和细胞凋亡,抗阻训练可上调衰老早期小鼠心肌Smyd1表达,改善心肌细胞氧化应激和ERS现象,降低心肌细胞凋亡水平,发挥运动保护效应。