原 陽(yáng)，潘珊珊

?

活性氧介導(dǎo)氧化應(yīng)激在心血管應(yīng)激及運(yùn)動(dòng)中對(duì)心肌線粒體和自噬作用的新進(jìn)展

原 陽(yáng)，潘珊珊

采用文獻(xiàn)綜述法，在活性氧介導(dǎo)氧化應(yīng)激的基礎(chǔ)上，對(duì)氧化應(yīng)激與心血管應(yīng)激以及氧化應(yīng)激與運(yùn)動(dòng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)活性氧介導(dǎo)的心臟氧化應(yīng)激損傷和保護(hù)機(jī)制的熱點(diǎn)研究進(jìn)行了梳理和分析，探討了活性氧介導(dǎo)氧化應(yīng)激在心臟損傷和保護(hù)之間的關(guān)系，以及應(yīng)激中影響活性氧平衡的因素，表明線粒體自噬為運(yùn)動(dòng)與心臟保護(hù)機(jī)制的研究提供了新思路。

活性氧；氧化應(yīng)激；心血管應(yīng)激；運(yùn)動(dòng)；線粒體；自噬；心臟保護(hù)

氧化應(yīng)激反映了機(jī)體過(guò)氧化和抗氧化的失衡狀態(tài)，一方面，是活性氧主導(dǎo)的機(jī)體系統(tǒng)性表現(xiàn)，另一方面，涉及生物體對(duì)過(guò)氧化反應(yīng)中間產(chǎn)物的解毒和氧化應(yīng)激損傷的修復(fù)。近年研究發(fā)現(xiàn)，在心血管應(yīng)激(心肌缺血、缺血再灌注損傷、缺血預(yù)適應(yīng))運(yùn)動(dòng)中，心臟氧化應(yīng)激現(xiàn)象普遍存在，絕對(duì)和相對(duì)缺血缺氧引起心臟供氧、供能下降，是造成氧化應(yīng)激的最初因素。心肌缺血、缺血再灌注與過(guò)量運(yùn)動(dòng)引起的氧化應(yīng)激造成心臟炎性反應(yīng)、梗死面積增加和心功能下降，但缺血預(yù)適應(yīng)與適度運(yùn)動(dòng)引起的氧化應(yīng)激可以促進(jìn)心臟適應(yīng)性[46,51]，為心臟保護(hù)機(jī)制研究提供了新思路。線粒體是進(jìn)行氧化磷酸化的場(chǎng)所，在心肌細(xì)胞中數(shù)量多且發(fā)達(dá)，合成心臟活動(dòng)所需大部分ATP。線粒體功能完整對(duì)于心臟維持正常生理功能至關(guān)重要。線粒體損傷一部分源于線粒體膜的改變，缺血缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞氧化應(yīng)激和鈣超載機(jī)制造成線粒體膜過(guò)氧化和滲透性增強(qiáng)。線粒體損傷后，ATP合成受到影響，破壞ATP依賴的鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步加劇細(xì)胞損傷。而線粒體自噬可對(duì)受損線粒體及時(shí)清除，抑制氧化應(yīng)激加劇[56]。在心臟氧化應(yīng)激機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，線粒體既是氧化應(yīng)激的重要來(lái)源，又是氧化應(yīng)激的靶向細(xì)胞器。線粒體氧化應(yīng)激涉及活性氧生成數(shù)量和清除能力的變化，以及受損線粒體清除能力的變化。最近研究表明，氧化應(yīng)激不僅直接造成線粒體本身出現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能變化的氧化應(yīng)激反應(yīng)，也通過(guò)線粒體的改變影響細(xì)胞自噬、線粒體自噬，從而共同作用于細(xì)胞和線粒體的損傷或保護(hù)。本研究就近些年有關(guān)活性氧介導(dǎo)的心臟氧化應(yīng)激損傷和保護(hù)機(jī)制的熱點(diǎn)研究進(jìn)行梳理和分析，通過(guò)總結(jié)氧化應(yīng)激與心血管應(yīng)激、氧化應(yīng)激與運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展，探討活性氧介導(dǎo)氧化應(yīng)激在心臟損傷和保護(hù)之間的關(guān)系，為心臟保護(hù)的研究提供新的理論依據(jù)和參考。

1 心臟活性氧介導(dǎo)氧化應(yīng)激概述

1.1 氧化應(yīng)激與活性氧平衡

ROS作為觸發(fā)物時(shí)，細(xì)胞內(nèi)可激活下游Akt、MAPK、AMPK、PKC等蛋白激酶，在線粒體上也能激活PKCε、p38MAPK、JAK/STAT等蛋白表達(dá)，因此，ROS對(duì)誘導(dǎo)心臟信號(hào)傳導(dǎo)有積極意義。較小的ROS增多可能會(huì)增加氧化應(yīng)激的緩沖能力，促進(jìn)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成，從而扮演中介物角色，使心臟具有適應(yīng)性以促進(jìn)心肌保護(hù)[55]?？寡趸冈谘趸瘧?yīng)激的緩沖中扮演關(guān)鍵角色，ROS清除的“第一條防線”是超氧化物歧化酶(SOD)。線粒體ROS清除主要依靠線粒體基質(zhì)中的MnSOD。抗氧化酶除了抑制氧化應(yīng)激，還能促進(jìn)DNA修復(fù)和阻滯心肌肥大[13]。

1.2 氧化應(yīng)激與線粒體滲透性

線粒體膜以雙層膜構(gòu)成，正常狀態(tài)內(nèi)、外層膜對(duì)分子的滲透性不同。外膜存在Bcl-2家族形成的孔道，直徑小于22A的分子可自由進(jìn)出。但內(nèi)膜mPTP僅對(duì)不帶電荷的小分子有滲透作用。

mPTP是由多個(gè)亞基構(gòu)成跨越線粒體內(nèi)、外膜的電壓門控離子通道，調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)膜滲透性。急性損傷中，大量產(chǎn)生的ROS以及胞內(nèi)Ca2+濃度升高，造成線粒體膜內(nèi)、外離子濃度差平衡被破壞，引起ΔΨm升高，是mPTP打開并延長(zhǎng)開放的主要原因[46]。mPTP異常開放造成線粒體膜通透性增強(qiáng)，大量物質(zhì)順應(yīng)濃度差、電位差涌入或涌出，使線粒體膜去極化，線粒體腫脹或裂解，造成線粒體損傷，心臟對(duì)于應(yīng)激耐受性下降[52]。ATP合成減少進(jìn)一步加劇ROS生成增多的氧化應(yīng)激導(dǎo)致惡性循環(huán)[15]。

線粒體外膜存在Bcl-2家族介導(dǎo)的滲透性調(diào)節(jié)。Bcl-2家族中Bax和Bak，是線粒體外膜的成孔蛋白，外膜孔道導(dǎo)致Cyt-c釋放入胞漿造成電子漏和激活凋亡信號(hào)。Bax也可與mPTP外膜亞基的電壓門控陰離子通道(VDAC)結(jié)合擴(kuò)大外膜孔道，加劇損傷[1]。Bax/Bak造孔機(jī)制的形成依賴唯BH-3域(BH-3 only domain)同源蛋白的誘導(dǎo)，包括心臟線粒體外膜表達(dá)的Bnip3和Nix。BH-3域蛋白異源的抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-x1對(duì)BH-3域同源蛋白存在抑制，阻滯了Bax/Bak造孔。

1.3 氧化應(yīng)激與細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬(autophagy)是對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的循環(huán)再利用，修復(fù)性適度自噬是細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育與穩(wěn)態(tài)中的常規(guī)步驟，幫助細(xì)胞產(chǎn)物在合成、降解以及接下來(lái)的循環(huán)中保持平衡狀態(tài)，而過(guò)度自噬參與了細(xì)胞凋亡。在自噬的幾種類型中，大自噬(macroautophagy)與氧化應(yīng)激聯(lián)系緊密，基本過(guò)程如：1)自噬相關(guān)物質(zhì)在PAS結(jié)合位點(diǎn)的募集；2)自噬雙層膜的形成和延伸對(duì)需降解物進(jìn)行包含形成自噬體；3)自噬體向溶酶體移動(dòng)，并與之融合形成自噬溶酶體，通過(guò)溶酶體酶(cathepsin)對(duì)包含物酶解。

自噬相關(guān)蛋白(atg)是完成自噬過(guò)程主要功能蛋白。Beclin1是atg6哺乳動(dòng)物同系物，可起始自噬。atg14L與 Beclin1+vps34復(fù)合物結(jié)合形成三聚體，調(diào)控3-磷脂酰磷酸肌醇(PI3P)和atg蛋白向PAS募集，促進(jìn)自噬體形成。Beclin1是Bcl-2家族的BH-3域同源體，因此，常被用于衡量自噬的損傷性質(zhì)。與Bcl-2結(jié)合時(shí)，阻止了Beclin1+vps34復(fù)合物形成，抑制了自噬性細(xì)胞死亡。ROS可激活核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB[57]。NF-κB誘導(dǎo)Beclin1和Bnip3上調(diào)，Bnip3升高抑制了Beclin1和Bcl-2的結(jié)合，促進(jìn)自噬。

自噬體膜形成依靠atg8和atg12在泛素激活E1樣酶atg7催化下，誘導(dǎo)泛素結(jié)合蛋白與E2酶結(jié)合，在E3酶催化下對(duì)其進(jìn)行泛素化修飾。atg8哺乳動(dòng)物同系物微管相關(guān)蛋白輕鏈3(LC3)泛素化修飾的LC3I/II參與膜延展。LC3蛋白的共價(jià)鍵C-末端，P62修飾后連接PE形成LC3II，移動(dòng)并附著于自噬體內(nèi)、外膜。atg4參與LC3泛素化修飾暴露C-末端形成LC3I，也可將LC3從自噬膜解離進(jìn)入新的自噬過(guò)程。atg4可能是氧化應(yīng)激調(diào)控自噬的關(guān)鍵因素。研究表明，ROS可使atg4失活引起LC3II堆積，導(dǎo)致自噬體增多[32]。因此，LC3II/I比值也在一定程度上反映了自噬水平。atg12+atg5+atg16L復(fù)合物是atg12泛素化修飾的產(chǎn)物，參與自噬膜延伸，也介導(dǎo)LC3與磷脂酰乙醇胺(PE)結(jié)合。

1.4 氧化應(yīng)激與線粒體自噬

線粒體自噬(mitophagy)屬于選擇性自噬的一種，通過(guò)大自噬途徑對(duì)受損線粒體進(jìn)行包裹。過(guò)度氧化應(yīng)激產(chǎn)生大量受損線粒體造成ROS急劇生成，通過(guò)自噬途徑及時(shí)清除受損線粒體，可維持ROS在一個(gè)較低水平[56]。研究表明，線粒體膜去極化可誘導(dǎo)線粒體自噬[29]。因此，線粒體自噬的激活與引起去極化的mPTP開放存在聯(lián)系。ROS則對(duì)mPTP開放存在介導(dǎo)。

線粒體自噬程度既依賴大自噬蛋白水平，也依賴線粒體外膜蛋白的引導(dǎo)。介導(dǎo)VDAC1泛素化修飾的泛素連接酶E3樣蛋白Parkin，可被Pink1由胞漿募集到ΔΨm降低的線粒體外膜，使P62募集至線粒體誘導(dǎo)自噬膜對(duì)線粒體包裹，啟動(dòng)線粒體自噬。線粒體外膜Bnip3、Nix 與LC3存在相互作用，除介導(dǎo)外膜滲透性，還作為線粒體的自噬識(shí)別蛋白。Bnip3對(duì)mPTP的開放存在介導(dǎo)，引起線粒體膜去極化[43]。同時(shí)，mPTP開放、Ca2+、ROS也可反作用于Bnip3，上調(diào)線粒體自噬水平。Nix依賴的線粒體自噬通過(guò)γ氨基丁酸受體相關(guān)蛋白(GABARAP)與之捆綁，誘導(dǎo)LC3對(duì)Nix識(shí)別。但Nix介導(dǎo)的線粒體自噬可能與去極化作用無(wú)關(guān)[3]。

2 氧化應(yīng)激與心血管應(yīng)激

2.1 氧化應(yīng)激與心肌缺血

血管類病變、過(guò)量運(yùn)動(dòng)等誘導(dǎo)的心肌缺血(myocardial infarction，MI)中，涉及ROS升高的氧化應(yīng)激[4,48]。心肌缺血伴隨嚴(yán)重缺氧、酸中毒、能量脅迫、離子平衡改變等損傷，損害心功能。ROS數(shù)量伴隨缺血過(guò)程不斷增長(zhǎng)，直到氧耗竭[18]。缺氧則誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，通過(guò)氧化應(yīng)激介導(dǎo)心肌缺血反應(yīng)加劇[44]。

缺血期間，mPTP的開放可能與缺血時(shí)長(zhǎng)有密切聯(lián)系。急性缺血期間，35%～80%ATP轉(zhuǎn)而被F1F0ATP酶消耗，以平衡氫離子梯度，而不是通過(guò)H+跨越內(nèi)膜朝向基質(zhì)的濃度梯度驅(qū)動(dòng)合成ATP[41]。ATP下降造成ATP依賴的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)能力下降，引起ΔΨm升高，誘導(dǎo)mPTP孔道開放，加劇氧化應(yīng)激。但糖酵解過(guò)程引起代謝產(chǎn)物乳酸增多和mPTP開放，導(dǎo)致pH降低。長(zhǎng)期缺血誘導(dǎo)低pH有利于線粒體鈉氫交換體(NHX)和鈉鈣交換體(NCX)的活化，減少線粒體外Ca2+獲取和線粒體基質(zhì)Ca2+釋放，降低線粒體鈣超載造成的線粒體損傷[41]。研究發(fā)現(xiàn)，ROS引起的低pH還可激活解偶聯(lián)蛋白(UCPs)，引起氧消耗過(guò)程中ATP合成的解偶聯(lián)[19]。雖然解偶聯(lián)作用造成ATP合成效率降低，但線粒體內(nèi)膜的UCP通過(guò)引起輕度質(zhì)子回漏，使H+回到線粒體基質(zhì)中，降低ΔΨm，抑制ROS生成[19]。低pH也可抑制糖酵解和丙酮酸生成，以較少CoA完成三羧酸循環(huán)，降低的代謝水平延緩了呼吸鏈氧化應(yīng)激的生成速率。總體上，缺血期間低pH抑制了mPTP開放，降低的pH也能夠產(chǎn)生對(duì)缺血的記憶，從而作用于長(zhǎng)期保護(hù)的形成和延長(zhǎng)[41]。但長(zhǎng)期缺血誘導(dǎo)心肌肥大，通過(guò)線粒體外膜Bnip3和Nix，作用于過(guò)度線粒體自噬和mPTP開放誘導(dǎo)的Cty-c釋放，介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡[17]。

缺血期間，存在AMPK介導(dǎo)的自噬與抗氧化作用參與心臟保護(hù)。ADP/ATP比值升高，鈣信號(hào)增強(qiáng)等因素激活A(yù)MPK，其磷酸化下游結(jié)節(jié)硬化癥復(fù)合物1/2(TSC1/2)抑制雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，并介導(dǎo)atg13磷酸化促進(jìn)atg1+atg13復(fù)合物形成，促進(jìn)自噬[2]。也上調(diào)了下游一氧化氮合酶(eNOS)和脂肪酸氧化酶(FFA)，抑制ROS生成[7]。并作用于過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)促進(jìn)MnSOD表達(dá)。

2.2 氧化應(yīng)激與缺血再灌注損傷

組織、器官長(zhǎng)時(shí)間缺血后進(jìn)行再灌注，大量涌入的血流往往不能引起缺血損傷恢復(fù)，反而進(jìn)一步加劇組織、器官功能和結(jié)構(gòu)的破壞。研究表明，再灌注期間升高的血流量會(huì)抑制P13K/Akt/GSK-3β通路磷酸化水平，導(dǎo)致心臟炎性反應(yīng)[34]。再灌注引起組織O2、Ca2+供應(yīng)增加，以及pH升高，引起線粒體內(nèi)Ca2+，ROS增多，誘導(dǎo)并延長(zhǎng)mPTP開放，引起線粒體損傷[41]。

French等[23]發(fā)現(xiàn)，MnSOD通過(guò)降低缺血再灌注(ischemic reperfusion，I/R)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，下調(diào)Ca2+依賴蛋白的表達(dá)，維持Ca2+正常轉(zhuǎn)運(yùn)，提供保護(hù)。糖原合酶激酶(GSK)是絲氨酸/蘇氨酸激酶涉及心臟的I/R損傷，GSK-3β高表達(dá)于心肌細(xì)胞，其上游Akt、PKC、MAPK等多條信號(hào)匯集于GSK-3β，通過(guò)磷酸化ser9位點(diǎn)使其活性被抑制，降低ser9的磷酸化作用會(huì)激活GSK-3β，引起線粒體mPTP內(nèi)膜亞基腺苷轉(zhuǎn)位酶(ANT)與基質(zhì)中的親環(huán)蛋白D(CypD)結(jié)合，造成mPTP開放，損傷線粒體。有研究通過(guò)轉(zhuǎn)基因外顯子抑制的大鼠模型降低GSK-3β的表達(dá)， I/R后，s6k磷酸化水平升高，梗死面積減小[58]。但GSK-3β也可通過(guò)激活TSC2抑制mTOR，激活修復(fù)性自噬，提供對(duì)I/R損傷的保護(hù)。但也有研究認(rèn)為，在I/R損傷的左心室心肌風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域(area at risk，AAR)，ROS激活NF-κB，誘導(dǎo)Beclin1依賴的自噬水平升高，加重心肌損傷[57]。氧化應(yīng)激也引起B(yǎng)nip3介導(dǎo)的線粒體自噬在I/R期間上調(diào)，Bnip3還介導(dǎo)了細(xì)胞凋亡和線粒體功能障礙[43]。因此，自噬在I/R中的性質(zhì)有待進(jìn)一步探討。

2.3 氧化應(yīng)激與缺血預(yù)適應(yīng)

缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic preconditioning，IP)中，組織、器官通過(guò)短時(shí)間間歇I/R過(guò)程之后，獲得對(duì)長(zhǎng)時(shí)間缺血的耐受，也對(duì)未經(jīng)過(guò)處理的組織、器官存在遠(yuǎn)程保護(hù)作用。對(duì)于心臟，多次間歇短時(shí)間I/R的IP不會(huì)引起I/R損傷的累積，相反，與總時(shí)長(zhǎng)相等的一次I/R對(duì)比，可以相對(duì)縮小梗死面積[35]。

IP處理后，ATP下降減慢，心臟獲得保護(hù)[35]。研究表明，IP可延遲mPTP開放，降低ROS過(guò)度生成，阻止線粒體腫脹[28]。己糖激酶 1/2(HKI/II)，分布于心肌細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)，是線粒體外膜蛋白，介導(dǎo)糖酵解途徑第一步，可被Akt磷酸化，激活后通過(guò)與CypD相互作用降低線粒體膜通透性，保護(hù)線粒體。其本身也可反映能量代謝水平。IP中顯著保持了HKII水平，參與心臟保護(hù)[24]。研究表明，IP保護(hù)作用與再灌注損傷修復(fù)激酶(Akt/ERK/GSK-3β，RISK)的通路有關(guān)， P13K/Akt/s6k信號(hào)表達(dá)量上調(diào)引起GSK-3β磷酸化失活，mPTP孔道被抑制，也引起線粒體ATP敏感鉀通道(mitoKATP)激活，降低滲透壓而利于維持線粒體膜內(nèi)、外鈣離子濃度梯度[34]。同時(shí)，GSK-3β磷酸化也保存了HK，進(jìn)一步降低mPTP開放，獲得心臟保護(hù)[41]。另外，NADPH在ROS調(diào)節(jié)中據(jù)重要位置，在氧化磷酸化中扮演遞氫的角色。有研究表明，IP中血管緊張素II(AngII)可以通過(guò)JNK和p38MAPK通路介導(dǎo)NADPH升高，引起線粒體ROS生成增多[31]。適度的ROS升高可促進(jìn)IP心臟氧化應(yīng)激適應(yīng)性，并介導(dǎo)線粒體保護(hù)的信號(hào)傳導(dǎo)[26]。外源注入mPTP抑制劑環(huán)孢酶素 A(CsA)，通過(guò)與CypD相互作用，阻止Ca2+誘導(dǎo)的CypD與ANT結(jié)合，抑制Ca2+出線粒體，降低ΔΨm，阻滯了ROS生成，卻喪失了IP的心肌保護(hù)[46]。所以，ROS對(duì)IP心臟保護(hù)的形成是不可或缺的。

IP處理后，觀察到大量產(chǎn)生的自噬泡，LC3II水平升高，以及結(jié)合狀態(tài)的Beclin1、 Bcl-2增多，提示，IP通過(guò)抑制Beclin1依賴的過(guò)度自噬，阻滯I/R后自噬性細(xì)胞死亡[40]。在IP中，Parkin、P62表達(dá)上調(diào)提供了心肌保護(hù)，基因敲除Parkin或基因敲低P62均喪失了保護(hù)效應(yīng)[29]。與ROS聯(lián)系緊密的線粒體自噬上調(diào)可能通過(guò)其線粒體保護(hù)機(jī)制而促進(jìn)心臟保護(hù)。

3 氧化應(yīng)激與運(yùn)動(dòng)的研究現(xiàn)狀

3.1 運(yùn)動(dòng)性氧化應(yīng)激與心血管應(yīng)激

運(yùn)動(dòng)中，心血管對(duì)應(yīng)激的內(nèi)分泌反饋機(jī)制很大程度上影響了心臟氧化應(yīng)激水平。局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)參與了長(zhǎng)期缺血和運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌重塑過(guò)程[5,14]。在機(jī)制上存在AngII水平上調(diào)的共同點(diǎn)，而AngII對(duì)ROS存在誘導(dǎo)作用。適度的運(yùn)動(dòng)主要通過(guò)下調(diào)心肌AngII受體水平，上調(diào)抗氧化酶活性，以延緩缺血性心肌重塑和維持平衡的ROS數(shù)量[5]。一次亞極限運(yùn)動(dòng)作為應(yīng)激上調(diào)eNOS、ANP等的旁分泌數(shù)量，刺激心臟內(nèi)皮舒張，增加了心肌血液供應(yīng)，滿足心肌線粒體氧消耗及ATP合成，使ROS在可控水平[50]。

研究表明，在心臟舒張期AngII造成的NCX表達(dá)上調(diào)，使細(xì)胞鈣外流增加，可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間成正比[14]。提示，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度升高，收縮期鈣儲(chǔ)存愈發(fā)不足。高強(qiáng)度時(shí)，盡管AngII分泌量增加，但心肌收縮能力無(wú)法滿足需求引起心肌缺血和氧化應(yīng)激失衡，長(zhǎng)期則導(dǎo)致不良的心肌肥大和纖維化。糖皮質(zhì)激素(GC)對(duì)Na+K+-ATP酶活性有顯著影響，主要源于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中GC的升高引起GC受體(GR)的降低，急性運(yùn)動(dòng)后，GR的過(guò)度下降可能抑制Na+K+-ATP酶活性，胞內(nèi)Na+濃度較高可能會(huì)抑制舒張期鈣外流，但也易造成胞內(nèi)鈣超載，誘導(dǎo)mPTP開放加劇氧化應(yīng)激[39,45]。持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間至力竭運(yùn)動(dòng)后，造成心肌絕對(duì)缺血缺氧，在恢復(fù)過(guò)程中可能存在與I/R類似的機(jī)制，如抗氧化酶和凋亡蛋白的表達(dá)上調(diào)[37]。I/R中，NCX轉(zhuǎn)為反向，造成胞內(nèi)鈣超載。而適度的運(yùn)動(dòng)并不引起恢復(fù)過(guò)程中NCX的上調(diào)，可能與較高的氧利用率和平衡的ROS數(shù)量，引起線粒體NADH還原酶及ERK通路的應(yīng)激敏感性降低至NHX的含量下降有關(guān)[21]。NHX的下調(diào)對(duì)抑制恢復(fù)中Na+內(nèi)流H+外流導(dǎo)致的pH升高和鈣超載有實(shí)際意義，避免了因胞內(nèi)Na+濃度過(guò)高而形成的氧化應(yīng)激惡性循環(huán)。

此外，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的腎上腺素升高及心肌β腎上腺素能受體(β-AR)表達(dá)上調(diào)，作用于ROS生成增多的氧化應(yīng)激和鈣流的增強(qiáng)[8]。同時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)期低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，β-AR作用于eNOS合成，實(shí)際對(duì)心肌產(chǎn)生了保護(hù)[11]。因此，β-AR水平可能也是不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度影響ROS平衡的調(diào)控因素。

3.2 氧化應(yīng)激與長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)

一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，自噬參與了長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)的心臟保護(hù)，Chen等[12]利用兔為運(yùn)動(dòng)模型，跑臺(tái)訓(xùn)練4周，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)顯著提高了LC3II/I水平，并引起修復(fù)性的心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(h-FABP)升高，缺血后梗死面積降低。長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心肌糖代謝增強(qiáng)，相關(guān)的酶調(diào)節(jié)依賴胰島素和胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)水平升高，其受體IRS也相應(yīng)高表達(dá)。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在自噬信號(hào)傳導(dǎo)中扮演關(guān)鍵角色，在自噬過(guò)程中與多種自噬相關(guān)蛋白(Atg)結(jié)合進(jìn)行負(fù)調(diào)控。長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)中，mTOR抑制可通過(guò)IRS下游Akt通路，激活自噬[33]。Akt也能通過(guò)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)上調(diào)GSK-3β磷酸化水平，抑制mPTP開放保護(hù)線粒體[54]。Buss等[9]對(duì)大鼠進(jìn)行4周中等強(qiáng)度訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)Akt阻滯劑魚藤素(deguelin)引起運(yùn)動(dòng)后GSK-3β磷酸化水平降低，并造成缺血后病理性心肌肥大加劇，生理性心肌肥大被抑制。提示長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)中，mTOR介導(dǎo)的修復(fù)性自噬與GSK-3β磷酸化提供的線粒體保護(hù)共用了Akt通路。而ROS對(duì)Akt通路表達(dá)上調(diào)存在直接介導(dǎo)作用[13]。推測(cè)長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)中，少量ROS生成的氧化應(yīng)激可以同時(shí)誘導(dǎo)修復(fù)性自噬與線粒體保護(hù)。

He等[27]利用8周耐力訓(xùn)練轉(zhuǎn)基因大鼠進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)基因敲入Bcl-2的磷酸化位點(diǎn)，阻滯了急性運(yùn)動(dòng)中Bcl-2與Beclin1復(fù)合物的分離與自噬的激活，引起轉(zhuǎn)基因鼠耐力下降和糖代謝水平降低。耐力運(yùn)動(dòng)可以激活LC3依賴的自噬提供心肌保護(hù)，其中Bcl-2發(fā)揮了關(guān)鍵作用。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，耐力訓(xùn)練誘導(dǎo)UCP的升高作用于線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)，與自噬水平增高有所聯(lián)系[27]。提示長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)中，解偶聯(lián)誘導(dǎo)的線粒體去極化作用可能誘導(dǎo)自噬。聯(lián)系去極化作用與線粒體自噬之間的關(guān)聯(lián)[29]。推測(cè)修復(fù)性自噬能夠以線粒體自噬的形式參與長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)的心臟保護(hù)，也對(duì)線粒體保護(hù)效果施加影響而抑制氧化應(yīng)激。

3.3 氧化應(yīng)激與短周期運(yùn)動(dòng)

短周期運(yùn)動(dòng)存在與長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)類似的心功能改善[4]。在利用較大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，如Yamashita等[55]構(gòu)建的一次27～30 m/min，坡度0°，20～30 min的運(yùn)動(dòng)模型，發(fā)現(xiàn)心肌保護(hù)效應(yīng)的峰值分別位于運(yùn)動(dòng)后0.5 h和48 h，期間顯著降低了梗死面積。N-(2-疏基嘌呤)氨基丁酸(MPG)作為ROS清除劑在運(yùn)動(dòng)前外源注入，隨即喪失了運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌保護(hù)效果，線粒體MnSOD活性也被抑制，說(shuō)明ROS對(duì)誘導(dǎo)心臟線粒體適應(yīng)性具有重要作用。Taylor等[51]對(duì)連續(xù)2天，60 min/d，20 m/min，坡度6°的運(yùn)動(dòng)模型，在運(yùn)動(dòng)前外源注入MPG，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后24 h存在心臟保護(hù)，但期間ROS已不是形成心臟保護(hù)的因素。運(yùn)動(dòng)中，NADPH對(duì)缺血恢復(fù)具有影響，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中提供了抗氧化劑，但運(yùn)動(dòng)也會(huì)增加心肌NADPH氧化酶的活性，抑制ROS來(lái)源之一的NADPH活化，反而會(huì)阻止運(yùn)動(dòng)后的保護(hù)作用[53]。 Ascensao等[6]通過(guò)對(duì)大鼠進(jìn)行一次60 min大強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)可以抑制鈣誘導(dǎo)的mPTP開放和引起激活態(tài)MnSOD升高，獲得對(duì)心臟阿霉素?fù)p傷的保護(hù)。盡管運(yùn)動(dòng)后mPTP孔道開放被延遲，但過(guò)強(qiáng)的內(nèi)源ROS清除能力，可能對(duì)延遲mPTP開放具有負(fù)面影響[22]。

Smuder等發(fā)現(xiàn)[49]，5天短周期大強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練，顯著抑制阿霉素誘導(dǎo)的Beclin1 mRNA、蛋白表達(dá)增強(qiáng)，Bcl-2水平下降，以及Beclin1/Bcl-2比值升高，提示，短周期運(yùn)動(dòng)可以誘導(dǎo)自噬。短周期運(yùn)動(dòng)后，atg4升高，抑制了阿霉素誘導(dǎo)atg12、atg7、LC3、LC3II/I比值升高的過(guò)度自噬[49]。之前研究表明，atg4增高與ROS被抑制存在聯(lián)系[32]。另外還發(fā)現(xiàn)，短周期運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)AMPK而不是Akt，介導(dǎo)了自噬上游關(guān)鍵蛋白mTOR磷酸化，促進(jìn)修復(fù)性自噬[49]。提示受ROS影響而下降的ATP和升高的Ca2+，可能激活A(yù)MPK參與了短周期運(yùn)動(dòng)提供的心臟保護(hù)。Ogura等[36]在研究了一次30 min，30 m/min的大鼠跑臺(tái)模型后不同時(shí)間點(diǎn)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后即刻LC3II蛋白表達(dá)水平顯著降低，而在1 h時(shí)超量恢復(fù)超過(guò)運(yùn)動(dòng)前達(dá)到峰值，3 h時(shí)出現(xiàn)回落接近運(yùn)動(dòng)前。提示，自噬水平與短周期運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)ROS依賴的心臟保護(hù)存在時(shí)間上的線性聯(lián)系。

3.4 氧化應(yīng)激與運(yùn)動(dòng)預(yù)適應(yīng)

運(yùn)動(dòng)作為一種強(qiáng)烈的刺激因素，極大地提高了心肌耗氧量，造成心肌相對(duì)或絕對(duì)缺氧，反復(fù)短暫的運(yùn)動(dòng)則造成反復(fù)短暫的心肌相對(duì)或絕對(duì)缺血，與IP的過(guò)程類似。已有研究表明，一次、短期(數(shù)天)、長(zhǎng)期(數(shù)周)大強(qiáng)度間歇有氧運(yùn)動(dòng)均能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)源性心肌保護(hù)效應(yīng)，使心肌在后續(xù)的持續(xù)性缺血損傷中得到保護(hù)，這種通過(guò)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生內(nèi)源性心肌保護(hù)效應(yīng)的方式稱為運(yùn)動(dòng)預(yù)適應(yīng)(exercise preconditioning，EP)[25,30,38]。因此，EP與IP、長(zhǎng)/短周期運(yùn)動(dòng)在心臟保護(hù)機(jī)制上有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。

ROS和鈣超載是mPTP開放的誘導(dǎo)劑。過(guò)量ROS造成細(xì)胞膜破壞使其滲透性升高和線粒體損傷，對(duì)鈣超載也有直接介導(dǎo)作用。mPTP過(guò)度開放是ROS引起線粒體和細(xì)胞損傷的間接途徑，而ROS通過(guò) NF-κB激活BH-3同源蛋白則是損傷的直接途徑，造成線粒體滲透性增強(qiáng)的線粒體損傷和過(guò)度自噬。盡管在急性缺血中，過(guò)量的ROS介導(dǎo)了mPTP開放，并誘導(dǎo)了自噬性和程序性細(xì)胞凋亡。但I(xiàn)P中，少量ROS除了通過(guò)上調(diào)HK表達(dá)和磷酸化GSK-3β來(lái)限制mPTP開放，也能對(duì)PKCε存在介導(dǎo)。通過(guò)PKCε調(diào)控下游mitoKATP，間接影響線粒體Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，降低線粒體鈣超載，抑制mPTP開放。并能在IP引起HK過(guò)表達(dá)時(shí)磷酸化VDAC，誘導(dǎo)其適時(shí)開放[41]。二者作用于mPTP調(diào)節(jié)使其開放得到延遲，獲得心臟保護(hù)。

急性大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)是誘導(dǎo)心肌缺血應(yīng)激的方法，而心臟損傷與缺血時(shí)長(zhǎng)密切相關(guān)。短時(shí)間缺血心臟損傷是可逆的，因此，急性運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)一段時(shí)間以誘導(dǎo)心肌再灌注，并不會(huì)引起心臟損傷，反而促進(jìn)心肌對(duì)應(yīng)激的適應(yīng)。這可能是大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)也能誘導(dǎo)心臟保護(hù)的原因[6]。短時(shí)間一次大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的研究表明，ROS對(duì)心肌保護(hù)的形成是必要的[55]。抑制ROS的產(chǎn)生，無(wú)論是IP還是短周期運(yùn)動(dòng)均喪失了心臟保護(hù)[46]。與IP相同，間歇大強(qiáng)度的EP可以誘導(dǎo)PKC轉(zhuǎn)位、合成、表達(dá)增強(qiáng)[25,47]。其中，PKCε磷酸化水平升高參與了EP保護(hù)的形成[25]。Domenech等[16,38]的研究發(fā)現(xiàn)，PKCε下游的mitoKATP磷酸化水平升高也介導(dǎo)了EP的心臟線粒體保護(hù)。因此，適度的ROS在EP中可能發(fā)揮了重要調(diào)節(jié)作用。

IP與短周期運(yùn)動(dòng)中，ROS介導(dǎo)的自噬水平升高對(duì)保護(hù)的形成起到了關(guān)鍵作用。盡管還沒有報(bào)道關(guān)于EP中是否存在自噬水平的變化，但I(xiàn)P和運(yùn)動(dòng)中，氧化應(yīng)激可以直接或通過(guò)影響線粒體而作用于修復(fù)性自噬機(jī)制，其中，PKC、AMPK、Akt可能扮演了同時(shí)引導(dǎo)氧化應(yīng)激和自噬作用于心臟保護(hù)的上游中介物角色?？梢灶A(yù)見，通過(guò)對(duì)EP氧化應(yīng)激聯(lián)系自噬的研究，將促進(jìn)心臟保護(hù)機(jī)制的理解和方法的探尋。

4 展望

ROS并非單純作為氧化應(yīng)激的介導(dǎo)物質(zhì)，還對(duì)線粒體功能和自噬起到重要調(diào)節(jié)作用。近年來(lái)研究表明，過(guò)度清除氧自由基以防止氧化應(yīng)激損傷，并不是形成心臟保護(hù)的合理方法。在應(yīng)用實(shí)踐中，根據(jù)不同氧化應(yīng)激性質(zhì)，合理取舍外源藥物性的ROS清除劑或抑制劑以獲得心臟保護(hù)是可行的，如可以應(yīng)用于I/R損傷或力竭運(yùn)動(dòng)恢復(fù)中，而不宜應(yīng)用于IP或適度運(yùn)動(dòng)。但選擇何種方式和程度的心血管應(yīng)激或運(yùn)動(dòng)以誘導(dǎo)多少數(shù)量的ROS將心臟保護(hù)效果最大化，是急需解決的難題。對(duì)于能夠形成心臟保護(hù)的應(yīng)激而言，ROS相對(duì)安靜時(shí)升高或降低可能對(duì)氧化應(yīng)激的性質(zhì)影響不大，前提條件在于維持ROS平衡，而不至進(jìn)入氧化應(yīng)激惡性循環(huán)。需要考慮到應(yīng)激中氧化應(yīng)激上游誘導(dǎo)機(jī)制和下游的作用及反饋機(jī)制，胞膜、線粒體膜內(nèi)、外離子濃度穩(wěn)態(tài)是關(guān)鍵。其中涉及的許多細(xì)節(jié)問題還不明了，尤其在心臟氧化應(yīng)激研究中，尚未引入自噬關(guān)系的探討。大多數(shù)心臟氧化應(yīng)激和自噬的相互作用研究?jī)H局限于通過(guò)共有中間產(chǎn)物間接推導(dǎo)，缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。由于氧化應(yīng)激、線粒體、自噬構(gòu)成相互作用的三角關(guān)聯(lián)，同時(shí)又存在損傷和保護(hù)的雙重性。因此，對(duì)研究思路進(jìn)行梳理時(shí)，以ROS介導(dǎo)氧化應(yīng)激為重要切入點(diǎn)，深入探討運(yùn)動(dòng)與心臟保護(hù)的關(guān)系及機(jī)制，線粒體自噬在其中可以起到關(guān)鍵的橋梁作用。此外，對(duì)于自噬損傷和保護(hù)特點(diǎn)在進(jìn)一步的區(qū)分和細(xì)化后，將對(duì)其相互轉(zhuǎn)換規(guī)律有更深入的認(rèn)識(shí)。

[1]方希敏,陳銘珍,陳日玲.細(xì)胞色素C與細(xì)胞凋亡 [J].國(guó)外醫(yī)學(xué)臨床生物化學(xué)與檢驗(yàn)學(xué)分冊(cè),2005,26(1):43-46.

[2]王路喬,黃波,程曉曙.細(xì)胞自噬在心血管應(yīng)激和心臟疾病中的作用 [J].廣東醫(yī)學(xué),2013,34(19):3041-3043.

[3]謝洪,李艷君,陳英玉.線粒體自噬 [J].中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2011,27(12):1081-1087.

[4]AHMADIASL N,NAJAFIPOUR H,SOUFI F G,etal.Effect of short- and long-term strength exercise on cardiac oxidative stress and performance in rat [J].J Physiol Biochem,2012,68(1):121-128.

[5]ALMEIDA S A,CLAUDIO E R,MENGAL V F,etal.Exercise training reduces cardiac dysfunction and remodeling in ovariectomized rats submitted to myocardial infarction [J].PLoS One,2014,9(12):e115970.

[6]ASCENSAO A,LUMINI-OLIVEIRA J,MACHADO N G,etal.Acute exercise protects against calcium-induced cardiac mitochondrial permeability transition pore opening in doxorubicin-treated rats [J].Clin Sci (Lond),2011,120(1):37-49.

[7]BEAULOYE C,BERTRAND L,HORMAN S,etal.AMPK activation,a preventive therapeutic target in the transition from cardiac injury to heart failure [J].Cardiovasc Res,2011,90(2):224-233.

[8]BOVO E,LIPSIUS S L,ZIMA A V.Reactive oxygen species contribute to the development of arrhythmogenic Ca(2)(+) waves during beta-adrenergic receptor stimulation in rabbit cardiomyocytes [J].J Physiol,2012,590(Pt 14):3291-3304.

[9]BUSS S J,RIFFEL J H,MALEKAR P,etal.Chronic Akt blockade aggravates pathological hypertrophy and inhibits physiological hypertrophy [J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2012,302(2):H420-430.

[10]CAI M C,HUANG Q Y,LIAO W G,etal.Hypoxic training increases metabolic enzyme activity and composition of alpha-myosin heavy chain isoform in rat ventricular myocardium [J].Eur J Appl Physiol,2010,108(1):105-111.

[11]CALVERT J W,CONDIT M E,ARAGON J P,etal.Exercise protects against myocardial ischemia-reperfusion injury via stimulation of beta(3)-adrenergic receptors and increased nitric oxide signaling:Role of nitrite and nitrosothiols [J].Circ Res,2011,108(12):1448-1458.

[12]CHEN C Y,HSU H C,LEE B C,etal.Exercise training improves cardiac function in infarcted rabbits:Involvement of autophagic function and fatty acid utilization [J].Eur J Heart Fail,2010,12(4):323-330.

[13]CORBI G,CONTI V,RUSSOMANNO G,etal.Adrenergic signaling and oxidative stress:A role for sirtuins? [J].Front Physiol,2013,324(4):1-14.

[14]DA COSTA REBELO R M,SCHRECKENBERG R,SCH-LUTER K D.Adverse cardiac remodelling in spontaneously hypertensive rats:Acceleration by high aerobic exercise intensity [J].J Physiol,2012,590(Pt 21):5389-5400.

[15]DI LISA F,CANTON M,CARPI A,etal.Mitochondrial injury and protection in ischemic pre- and postconditioning [J].Antioxid Redox Signal,2011,14(5):881-891.

[16]DOMENECH R,MACHO P,SCHWARZE H,etal.Exercise induces early and late myocardial preconditioning in dogs [J].Cardiovasc Res,2002,55(3):561-566.

[17]DORN G W,2ND.Mitochondrial pruning by Nix and BNip3:An essential function for cardiac-expressed death factors [J].J Cardiovasc Transl Res,2010,3(4):374-383.

[18]DOST T,COHEN M V,DOWNEY J M.Redox signaling triggers protection during the reperfusion rather than the ischemic phase of preconditioning [J].Basic Res Cardiol,2008,103(4):378-384.

[19]ECHTAY K S,ROUSSEL D,ST-PIERRE J,etal.Superoxide activates mitochondrial uncoupling proteins [J].Nature,2002,415(6867):96-99.

[20]FARHAT F,DUPAS J,AMERAND A,etal.Effect of exercise training on oxidative stress and mitochondrial function in rat heart and gastrocnemius muscle[J].Redox Report:Commun Free Radical Res,2014,20(2):60-68.

[21]FEGER B J,STARNES J W.Myocardial Na+/H+exchanger-1(NHE1) content is decreased by exercise training[J].J Physiol Biochem,2013,69(2):305-312.

[22]FRASIER C R,MOORE R L,BROWN D A.Exercise-induced cardiac preconditioning:How exercise protects your achy-breaky heart [J].J Appl Physiol,2011,111(3):905-915.

[23]FRENCH J P,HAMILTON K L,QUINDRY J C,etal.Exercise-induced protection against myocardial apoptosis and necrosis:MnSOD,calcium-handling proteins,and calpain [J].FASEB J,2008,22(8):2862-2871.

[24]GUREL E,SMEELE K M,EERBEEK O,etal.Ischemic preconditioning affects hexokinase activity and HKII in different subcellular compartments throughout cardiac ischemia-reperfusion [J].J Appl Physiol,2009,106(6):1909-1916.

[25]HAO Z,PAN S S,SHEN Y J,etal.Exercise preconditioning-induced early and late phase of cardioprotection is associated with protein kinase C epsilon translocation [J].Circ J,2014,78(7):1636-1645.

[26]HAUSENLOY D J,LIM S Y,ONG S G,etal.Mitochondrial cyclophilin-D as a critical mediator of ischaemic preconditioning [J].Cardiovasc Res,2010,88(1):67-74.

[27]HE C,BASSIK M C,MORESI V,etal.Exercise-induced BCL2-regulated autophagy is required for muscle glucose homeostasis [J].Nature,2012,481(7382):511-515.

[28]HOSHOVS’KA I U V,SHYMANS’K A T V,RUDYK O V,etal.Mitochondria permeability transition as a target for ischemic preconditioning [J].Fiziol Zh,2011,57(4):34-45.

[29]HUANG C,ANDRES A M,RATLIFF E P,etal.Preconditioning involves selective mitophagy mediated by Parkin and p62/SQSTM1 [J].PLoS One,2011,6(6):e20975.

[30]KAVAZIS A N.Exercise preconditioning of the myocardium [J].Sports Med,2009,39(11):923-935.

[31]KIMURA S,ZHANG G X,NISHIYAMA A,etal.Role of NAD(P)H oxidase- and mitochondria-derived reactive oxygen species in cardioprotection of ischemic reperfusion injury by angiotensin II [J].Hypertension,2005,45(5):860-866.

[32]LIU Z,LENARDO M J.Reactive oxygen species regulate autophagy through redox-sensitive proteases [J].Dev Cell,2007,12(4):484-485.

[33]LUCIANO E,CARNEIRO E M,CARVALHO C R,etal.Endurance training improves responsiveness to insulin and modulates insulin signal transduction through the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt-1 pathway [J].Eur J Endocrinol,2002,147(1):149-157.

[34]MOZAFFARI M S,LIU J Y,ABEBE W,etal.Mechanisms of load dependency of myocardial ischemia reperfusion injury [J].Am J Cardiovasc Dis,2013,3(4):180.

[35]MURRY C E,JENNINGS R B,REIMER K A.Preconditioning with ischemia:A delay of lethal cell injury in ischemic myocardium [J].Circulation,1986,74(5):1124-1136.

[36]OGURA Y,IEMITSU M,NAITO H,etal.Single bout of running exercise changes LC3-II expression in rat cardiac muscle [J].Biochem Biophys Res Commun,2011,414(4):756-760.

[37]OLAH A,NEMETH B T,MATYAS C,etal.Cardiac effects of acute exhaustive exercise in a rat model [J].Int J Cardiol,2014,182c:258-266.

[38]PARRA V M,MACHO P,DOMENECH R J.Late cardiac preconditioning by exercise in dogs is mediated by mitochondrial potassium channels [J].J Cardiovasc Pharmacol,2010,56(3):268-274.

[39]PEIJIE C,ZICAI D,HAOWEN X,etal.Effects of chronic and acute training on glucocorticoid receptors concentrations in rats [J].Life Sci,2004,75(11):1303-1311.

[40]PENG W,LIU Y,XU W J,etal.Role of Beclin 1-dependent autophagy in cardioprotection of ischemic preconditioning [J].J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci,2013,33(1):51-56.

[41]PENNA C,PERRELLI M G,PAGLIARO P.Mitochondrial pathways,permeability transition pore,and redox signaling in cardioprotection:therapeutic implications [J].Antioxid Redox Signal,2013,18(5):556-599.

[42]POWERS S K,DEMIREL H A,VINCENT H K,etal.Exercise training improves myocardial tolerance to in vivo ischemia-reperfusion in the rat [J].Am J Physiol,1998,275(5 Pt 2):R1468-1477.

[43]QUINSAY M N,THOMAS R L,LEE Y,etal.Bnip3-mediated mitochondrial autophagy is independent of the mitochondrial permeability transition pore [J].Autophagy,2010,6(7):855-862.

[44]RAMOND A,GODIN-RIBUOT D,RIBUOT C,etal.Oxidative stress mediates cardiac infarction aggravation induced by intermittent hypoxia [J].Fundam Clin Pharmacol,2013,27(3):252-261.

[45]SAINTE-MARIE Y,NGUYEN DINH CAT A,PERRIER R,etal.Conditional glucocorticoid receptor expression in the heart induces atrio-ventricular block [J].FASEB J,2007,21(12):3133-3141.

[46]SAOTOME M,KATOH H,YAGUCHI Y,etal.Transient opening of mitochondrial permeability transition pore by reactive oxygen species protects myocardium from ischemia-reperfusion injury [J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2009,296(4):H1125-1132.

[47]SHEN Y J,PAN S S,GE J,etal.Exercise preconditioning provides early cardioprotection against exhaustive exercise in rats:Potential involvement of protein kinase C delta translocation [J].Mol Cell Biochem,2012,368(1-2):89-102.

[48]SILACHEV D N,PLOTNIKOV E Y,PEVZNER I B,etal.The mitochondrion as a key regulator of ischaemic tolerance and injury[J].Heart Lung Circ,2014,23(10):897-904.

[49]SMUDER A J,KAVAZIS A N,MIN K,etal.Doxorubicin-induced markers of myocardial autophagic signaling in sedentary and exercise trained animals [J].J Appl Physiol,2013,115(2):176-185.

[50]TANAKA L Y,BECHARA L R,DOS SANTOS A M,etal.Exercise improves endothelial function:A local analysis of production of nitric oxide and reactive oxygen species [J].Nitric Oxide,2015,45(0):7-14.

[51]TAYLOR R P,STARNES J W.Reactive oxygen species are not a required trigger for exercise-induced late preconditioning in the rat heart [J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2012,303(9):R968-974.

[52]THOMAS R L,ROBERTS D J,KUBLI D A,etal.Loss of MCL-1 leads to impaired autophagy and rapid development of heart failure [J].Genes Dev,2013,27(12):1365-1377.

[53]VESOVIC D,BORJANOVIC S,MARKOVIC S,etal.Strenuous exercise and action of antioxidant enzymes [J].Med Lav,2002,93(6):540-550.

[54]WAGNER C,KLOETING I,STRASSER R H,etal.Cardioprotection by postconditioning is lost in WOKW rats with metabolic syndrome:Role of glycogen synthase kinase 3beta [J].J Cardiovasc Pharmacol,2008,52(5):430-437.

[55]YAMASHITA N,HOSHIDA S,OTSU K,etal.Exercise provides direct biphasic cardioprotection via manganese superoxide dismutase activation [J].J Exp Med,1999,189(11):1699-1706.

[56]YUAN H,PERRY C N,HUANG C,etal.LPS-induced autophagy is mediated by oxidative signaling in cardiomyocytes and is associated with cytoprotection [J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2009,296(2):H470-479.

[57]ZENG M,WEI X,WU Z,etal.NF-kappaB-mediated induction of autophagy in cardiac ischemia/reperfusion injury [J].Biochem Biophys Res Commun,2013,436(2):180-185.

[58]ZHAI P,SCIARRETTA S,GALEOTTI J,etal.Differential roles of GSK-3beta during myocardial ischemia and ischemia/reperfusion [J].Circ Res,2011,109(5):502-511.

Latest Advances in the Research on the Influence of Reactive Oxygen Species-Mediated Oxidative Stress on Myocardial Mitochondria and Autophagy in Cardiovascular Stress and Exercise

YUAN Yang,PAN Shan-shan

Through using the method of literature review,this paper summarizes the status quo of the research on oxidative stress in cardiovascular and exercise on the basis of reactive oxygen species-mediated oxidative stress,analyzes the hot researches of reactive oxygen species-mediated oxidative stress damage and protection mechanisms in cardiac,and probes into the relationship between cardiac damage and protection induced by reactive oxygen species-mediated oxidative stress,and the factors which affect reactive oxygen species’ balance in stress,indicating that mitophagy sheds a new light on researches of cardioprotection mechanism in exercise.

reactiveoxygenspecies;oxidativestress;cardiovascularstress;exercise;mitochondria;autophagy;cardioprotection

1000-677X(2015)05-0071-07

10.16469/j.css.201505010

2014-10-21；

2015-04-04

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (31471136)。

原陽(yáng)(1989-)，男，山東青州人，在讀博士研究生，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與心血管形態(tài)和機(jī)能，E-mail：yuanyangofficial@yeah.net；潘珊珊(1957-)，女，江蘇常州人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與心血管形態(tài)和機(jī)能，Tel：(021)51253252，E-mail：panshanshan2013@163.com。

上海體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海 200438 Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China.

G804.7

A