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心臟是人體的重要器官，運(yùn)動(dòng)可以使得心臟的耗氧量增加,，最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),，甚至可使心臟耗氧量較靜息狀態(tài)增加10倍，這體現(xiàn)了心臟對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的一種代謝適應(yīng),。運(yùn)動(dòng)性心臟是心臟的形態(tài)和功能,，對(duì)慢性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的一種適應(yīng)性變化，其主要的表現(xiàn)為：心功能的提升,，心臟線粒體釋放能量的增多,，以及心肌細(xì)胞的適應(yīng)性肥大。而病理性的心肌肥大雖然在形態(tài)上也表現(xiàn)為心臟體積的增加,，但其往往伴隨的是心功能的衰退,，線粒體功能的下降，及纖維化的程度的增加,。同時(shí),，病理性心肌肥厚的特征是心臟向心性肥厚,，而運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚根據(jù)訓(xùn)練特點(diǎn)的不同會(huì)有所差異：一般而言，長期的有氧訓(xùn)練能夠引起心臟的偏向性肥厚,，而長期的力量訓(xùn)練則更傾向于引發(fā)心中的向心性肥厚,。但不管肥厚適應(yīng)的類型是什么，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心臟重構(gòu)被認(rèn)為是一種典型的適應(yīng)形式,，其引起的心肌肥厚是完全可逆的,，沒有任何負(fù)面影響，因此,，不會(huì)發(fā)生心力衰竭,，這與病理性的心肌肥厚有著本質(zhì)的區(qū)別。關(guān)于心肌肥厚,，其背后的生理影響因素,，被證明在生理和病理兩種情況下有著本質(zhì)的區(qū)別，且這種區(qū)別是相互拮抗的,。本文的目的是介紹運(yùn)動(dòng)后心臟的適應(yīng)性變化,，并從基因的水平比較運(yùn)動(dòng)介導(dǎo)的心肌肥大，和病理性心肌肥大背后機(jī)制的差異,。一,、心臟對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的適應(yīng)性變化運(yùn)動(dòng)介導(dǎo)的心臟的適應(yīng)性變化，最終誘導(dǎo)了心功能的完善,，并促進(jìn)了健康,。一般而言，運(yùn)動(dòng)可能會(huì)從增加活性氧(ROS)的產(chǎn)生,，改變抗氧化能力,，誘導(dǎo)心肌肥厚，引起心血管代謝反應(yīng),，心臟代謝適應(yīng)等多個(gè)方面，來誘導(dǎo)心臟的良好變化,。① 增加活性氧(ROS)的產(chǎn)生和提高抗氧化能力 心臟的心肌細(xì)胞內(nèi)含有大量的線粒體,，后者是細(xì)胞ROS產(chǎn)生的重要來源；此外,，心臟中的內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞,，也是ROS產(chǎn)生的重要來源。研究表明,，活性氧(ROS)產(chǎn)生的增加,，和抗氧化能力的下降是病理?xiàng)l件下造成心肌缺血再灌注損傷（I/R）的關(guān)鍵因素。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明,，運(yùn)動(dòng)可有效增加從心室肌細(xì)胞分離的線粒體部分中的超氧化物歧化酶(SOD1和SOD2),、谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的蛋白的豐富度及活性，這使得心肌細(xì)胞內(nèi)線粒體ROS產(chǎn)生減少,，線粒體通透性增加,，從而提高心臟對(duì)抗活性氧的能力和耐受，對(duì)I/R損傷起到保護(hù)作用,。
生理性心肌肥厚,，是在長期運(yùn)動(dòng)刺激下出現(xiàn)的，適應(yīng)性/可逆性的心臟功能和形態(tài)的增加和生長,；其主要表現(xiàn)為：心肌細(xì)胞的肥大和增殖,，并發(fā)揮心臟保護(hù)作用。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的生理性心肌肥厚,，表現(xiàn)在不同運(yùn)動(dòng)形式中有所差異：一般來說,，耐力訓(xùn)練，會(huì)引起心室內(nèi)容量的過載,，導(dǎo)致偏心心臟肥大,，其特征是心室壁厚度和心室內(nèi)徑的增大。相反,，力量訓(xùn)練會(huì)引起同心性心肌肥厚,，其特征是左心室壁增厚，心室橫徑變小或沒有變化,，但不發(fā)生心肌凋亡或心肌纖維化,，并起到增強(qiáng)的心功能的作用。同時(shí),，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的生理性心肌肥大,，表現(xiàn)出適應(yīng)性蛋白質(zhì)合成，脂肪酸和葡萄糖氧化水平的增加,，這有助于促進(jìn)心肌細(xì)胞生長和ATP的產(chǎn)生,。運(yùn)動(dòng)心率和血流的加速，引起血管剪切應(yīng)力的增加,，從而進(jìn)一步激活eNOS活性,，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生NO，后者擴(kuò)散到鄰近的血管平滑肌細(xì)胞,，導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞松弛和血管舒張,，并能夠通過調(diào)節(jié)線粒體的呼吸達(dá)到對(duì)心臟的保護(hù)作用。另一方面,，血管內(nèi)皮產(chǎn)生的NO在運(yùn)動(dòng)過程中,，新的心臟血管生成中起促進(jìn)作用。心臟對(duì)運(yùn)動(dòng)的代謝適應(yīng)主要體現(xiàn)在線粒體功能的改變,，及對(duì)葡萄糖,，脂肪酸的氧化能力上,。具體來說，運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)線粒體的生成,，急性運(yùn)動(dòng)后,，細(xì)胞溶質(zhì)和線粒體Ca2+增加可通過增加ATP酶活性、脫氫酶活性和NADH氧化促進(jìn)ATP生成,，而慢性運(yùn)動(dòng)則可通過激活PGC1α和eNOS促進(jìn)線粒體的發(fā)生,。此外，運(yùn)動(dòng)還可誘導(dǎo)線粒體分裂,，和線粒體自噬的反復(fù)循環(huán),，從而改善線粒體的質(zhì)量控制，最終,，這種線粒體功能和質(zhì)量的改變,，能夠增加心肌細(xì)胞對(duì)糖酵解、葡萄糖氧化,、脂肪酸氧化的能力,。
1. 對(duì)于生理性/病理性心肌肥大來說,，ANP,、BNP、β-MHC等胎兒基因表達(dá)水平,，有著顯著的差異性,。一般來說，胎兒基因表達(dá)的激活是病理性心肌肥厚的一個(gè)特征,。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,，① ANP/BNP在主動(dòng)脈狹窄模型小鼠中上調(diào)，② β-肌球蛋白重鏈(β-MHC)的表達(dá)明顯上調(diào),，但這三個(gè)基因在游泳小鼠中,，均沒有發(fā)生變化甚至有一定的下調(diào)趨勢。因此,，ANP,、BNP及β-MHC等基因的上調(diào)，在研究中往往被認(rèn)為是病理性心肌肥厚的標(biāo)志,。
2. 此外，代謝基因表達(dá)模式的變化,，也在生理性/病理性心肌肥厚中有著顯著差異,。舉例來說，病理性心肌肥厚降低了脂肪酸氧化的能力,，下調(diào)了參與線粒體能量傳遞,，呼吸途徑的核和線粒體基因的表達(dá),，而參與葡萄糖攝取途徑的一些基因表達(dá)上調(diào)；相反,，在運(yùn)動(dòng)性心肌肥厚中,，編碼與脂質(zhì)代謝、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和脂肪酸結(jié)合蛋白相關(guān)通路成員的心臟基因,，其表達(dá)會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而增加,，但在病理性心肌肥厚中不會(huì)增加。如棕櫚酸氧化率,，一種測量脂肪酸氧化的指標(biāo),，在訓(xùn)練過的大鼠的心臟中升高，而在病理性心肌肥厚和HF模型中降低,。這說明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠使心臟表現(xiàn)出線粒體生物適應(yīng)性,，但病變心臟的線粒體功能及氧化能力降低。3. 最后,，非編碼RNA（miRNA）作為當(dāng)前的研究熱點(diǎn),，其也在心血管健康和疾病的發(fā)展中發(fā)揮著作用，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠調(diào)節(jié)心臟中多種miRNA的表達(dá),。有多種miRNA已被證明可以調(diào)節(jié)參與心臟結(jié)構(gòu)和功能,，如miR-29能夠抑制心臟纖維化基因的表達(dá)，運(yùn)動(dòng)可以激活心臟成纖維細(xì)胞中miR-29的表達(dá)水平,，而病理性心肌肥厚中其功能被抑制,。再如miR-222是運(yùn)動(dòng)后心臟生理性生長的關(guān)鍵因素，其可通過增加α-MHC/β- MHC比值和抑制ANP和BNP導(dǎo)致體外心肌細(xì)胞生理性肥大表型,，而在病理性心肌肥厚中表達(dá)降低,。因此，生理學(xué)和病理性心肌肥厚可能在基因?qū)哟?，有著截然不同相互拮抗的兩種表達(dá)趨勢,。綜上，運(yùn)動(dòng)在介導(dǎo)生理性心肌肥大中起著十分重要的作用,，生理性/病理性心肌肥厚雖然在形態(tài)表現(xiàn)上具有一定的相似性,，但其在細(xì)胞基因水平卻有著根本的差異性。因此,，運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟的有益刺激,，不僅能夠促進(jìn)心臟健康和功能的提升，還能夠一定程度上逆轉(zhuǎn)病理性心肌肥厚的表現(xiàn),。但目前關(guān)于生理性心肌肥大和病理性心肌肥厚背后的機(jī)制的研究仍不全面,，仍有大量的盲區(qū)等待著探索。 1.Weeks KL, et al. Phosphoinositide 3-kinase p110α is a master regulator of exercise-induced cardioprotection and PI3K gene therapy rescues cardiac dysfunction. Circ Heart Fail. 2012; 5(4): 523-34.2.Seo DY, et al. Cardiac adaptation to exercise training in health and disease. Pflugers Arch. 2020;472(2):155-68.3.Chen H, et al. Exercise training maintains cardiovascular health: signaling pathways involved and potential therapeutics. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):306. Published 2022 Sep 1.4.Li H, et al. lncExACT1 and DCHS2 Regulate Physiological and Pathological Cardiac Growth. Circulation. 2022;145(16):1218-33.
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