运动与肥胖性心脏重塑：m6A 甲基化机制调控

本书内容主要包括运动与肥胖性心脏重塑研究进展、中等强度连续训练（MICT）和高强度间歇训练（HIIT）对肥胖性心肌重塑的改善效应、运动对肥胖者心肌m6A 甲基化的影响、m6A 甲基转移酶METTL3改善心肌细胞损伤的作用和机制等内容。本书在概述运动与肥胖相关心肌病研究进展的基础上，以运动调节m6A 甲基转移酶METTL3对高脂饮食诱导的肥胖性心肌重塑的改善效应为问题切入点，对中等强度连续训练（MICT）、高强度间歇训练（HIIT） 在慢性疾病的预防和治疗方面的作用，特别是对肥胖性心肌重塑的生物学效应进行了系统的论述。本书为运动防治肥胖性心肌重塑提供了实验参考和理论依据，也为临床应用提供指导，可为运动医学的研究者、临床医生以及相关领域的学者提供参考。

无

第1章引言    001
1.1研究背景  001
1.2研究目的  002
1.3研究内容  003

第2章国内外研究现状    005
2.1肥胖概述  005
2.1.1肥胖流行病学  005
2.1.2肥胖的发生因素  006
2.1.3肥胖的动物模型  007
2.2肥胖性心肌重塑  008
2.2.1肥胖性心肌重塑的病理特征  009
2.2.2肥胖性心肌重塑的病理机制  010
2.2.3肥胖性心肌重塑的临床表现  014
2.3运动与肥胖性心肌重塑  014
2.3.1运动对肥胖患者心脏结构的影响  014
2.3.2运动对肥胖患者心脏功能的影响  015
2.3.3高强度间歇训练与肥胖性心肌重塑  015
2.4运动改善肥胖性心肌重塑的分子机制  016
2.4.1运动抑制炎症和氧化应激水平，提高抗氧化能力  016
2.4.2运动改善线粒体功能障碍，提高心肌细胞代谢  016
2.4.3运动抑制脂质沉积，改善心肌脂毒性  017
2.4.4运动调节细胞自噬和内质网应激，抑制心肌细胞凋亡  017
2.4.5运动调节肾素-血管紧张素系统，抑制心肌纤维化  018
2.5m6A 甲基化  019
2.5.1m6A 甲基转移酶  020
2.5.2m6A 去甲基化酶  020
2.5.3m6A 结合蛋白  021
2.5.4运动与m6A 甲基化  021
2.6m6A 甲基转移酶METTL3 的结构和生物学功能  022
2.6.1METTL3 的结构  022
2.6.2METTL3 调节脂代谢  023
2.6.3METTL3 调节氧化应激和炎症  023
2.6.4METTL3 调节细胞凋亡  024
2.6.5METTL3 与心血管疾病  024
2.7总结与展望  025

第3章MICT 和HIIT 对高脂饮食诱导的肥胖性心肌重塑的改善效应    026
3.1材料与方法  026
3.1.1主要试剂与仪器  026
3.1.2实验动物与分组  027
3.1.3MICT 和HIIT 训练方案  028
3.1.4体成分检测  030
3.1.5超声心动图检测  030
3.1.6动物取材与样品处理  030
3.1.7血清生化指标检测  030
3.1.8心肌生化指标检测  031
3.1.9心肌组织学染色  031
3.1.10DHE 染色  032
3.1.11TUNEL 染色  033
3.1.12透射电子显微镜  033
3.1.13RT-qPCR 检测  033
3.1.14Western blot 检测  034
3.1.15数据处理与统计分析  036
3.2实验结果  036
3.2.112 周高脂饮食诱导肥胖小鼠模型的建立  036
3.2.2高脂饮食诱导的肥胖小鼠心肌发生病理性重塑  037
3.2.3MICT 和HIIT 显著改善肥胖小鼠体重和血脂代谢紊乱  037
3.2.4MICT 和HIIT 显著改善肥胖小鼠心功能  039
3.2.5MICT 和HIIT 显著改善肥胖小鼠心肌肥大  040
3.2.6MICT 和HIIT 显著改善肥胖小鼠心肌纤维化  042
3.2.7MICT 和HIIT 显著改善肥胖小鼠心肌脂毒性  043
3.2.8MICT 和HIIT 显著降低肥胖小鼠心肌氧化应激，提高抗氧化能力  045
3.2.9MICT 和HIIT 显著降低肥胖小鼠心肌组织细胞凋亡  047
3.3讨论与分析  048
3.3.112 周高脂饮食诱导小鼠肥胖性心肌重塑  048
3.3.2MICT 和HIIT 对肥胖小鼠体重和血脂代谢的影响  049
3.3.3MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心功能的影响  050
3.3.4MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌肥大的影响  050
3.3.5MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌纤维化的影响  051
3.3.6MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌脂毒性的影响  051
3.3.7MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌氧化-抗氧化的影响  052
3.3.8MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌组织细胞凋亡的影响  053
3.4本章小结  053

第4章运动对高脂饮食诱导的肥胖小鼠心肌m6A 甲基化的影响    055
4.1材料与方法  055
4.1.1主要试剂与仪器  055
4.1.2实验动物与分组  056
4.1.3m6A RNA 甲基化定量  056
4.1.4RT-qPCR 检测  057
4.1.5Western blot 检测  057
4.1.6免疫荧光检测  058
4.1.7m6A MeRIP-seq 和生物信息学分析  058
4.1.8数据处理与统计分析  059
4.2实验结果  059
4.2.1MICT 和HIIT 显著降低肥胖小鼠心肌m6A 甲基化水平  059
4.2.2MICT 和HIIT 显著抑制肥胖小鼠心肌m6A 甲基转移酶METTL3 的表达  060
4.2.3心肌m6A 甲基化峰的拓扑分布  061
4.2.4心肌差异m6A 甲基化分析  063
4.2.5心肌m6A 甲基化差异表达基因的GO 富集和KEGG 分析  066
4.2.6RNA-seq 分析心肌基因表达水平  070
4.2.7心肌MeRIP-seq 与RNA-seq 的联合分析  073
4.3讨论与分析  074
4.3.1MICT 和HIIT 对肥胖小鼠心肌m6A 甲基化和METTL3 表达的影响  074
4.3.2肥胖小鼠心肌m6A 修饰图谱及运动干预后的变化  075
4.4本章小结  077

第5章m6A 甲基转移酶METTL3 在棕榈酸诱导的心肌细胞损伤中的作用和机制    078
5.1材料与方法  079
5.1.1主要试剂与仪器  079
5.1.2原代乳鼠心肌细胞分离  080
5.1.3细胞转染  080
5.1.4细胞培养和分组  080
5.1.5细胞活力检测  081
5.1.6细胞m6A RNA 甲基化定量  081
5.1.7细胞染色  082
5.1.8细胞生化指标检测  082
5.1.9Western blot 检测  082
5.1.10数据处理与统计分析  083
5.2实验结果  083
5.2.1PA 干预显著上调心肌细胞m6A 甲基化水平和METTL3 表达  083
5.2.2si-METTL3 转染效率及其对细胞活力的影响  083
5.2.3METTL3 敲低显著改善PA 诱导的心肌细胞脂质沉积  085
5.2.4METTL3 敲低显著改善PA 诱导的心肌细胞氧化应激，提高抗氧化能力  087
5.2.5METTL3 敲低显著改善PA 诱导的心肌细胞凋亡  089
5.2.6PPARα 激动剂Wy-14643 削弱METTL3 敲低对心肌细胞脂质沉积的改善作用  090
5.2.7Nrf2 抑制剂ML385 拮抗METTL3 敲低对心肌细胞的抗氧化和抗凋亡作用  091
5.3讨论与分析  093
5.3.1PA 干预对心肌细胞m6A 甲基化和METTL3 表达的影响  093
5.3.2敲低METTL3 通过调节PPARα-CD36 信号通路改善PA 诱导的心肌细胞脂质沉积  094
5.3.3敲低METTL3 通过调节Nrf2 信号通路改善PA 诱导的心肌细胞氧化应激和细胞凋亡  095
5.4本章小结  097

参考文献099

心血管疾病是全球主要的死亡原因之一。肥胖作为心血管疾病的独立危险因素，流行病学、临床和实验研究均支持一种称为“肥胖相关心肌病”的存在，这种疾病的发展独立于高血压、冠状动脉疾病和其他心脏病。轻度至中度肥胖个体心脏结构异常，表现出亚临床左心室功能障碍，最终发展为心力衰竭。因此，改善肥胖患者左心室收缩和舒张功能，抑制心肌病理性重塑，对于提高患者的生存率及生活质量具有重要意义。
运动作为减脂减重的有效方式，也是促进心血管健康的重要干预手段。运动可以通过抑制炎症和氧化应激水平、改善线粒体功能障碍和心肌脂毒性、抑制细胞凋亡和心肌纤维化以及调节表观遗传修饰等途径，提高肥胖个体心肌结构和功能，进而改善肥胖性心肌重塑。中等强度连续训练(Moderate-intensity continuous training，MICT)因其安全有效一直以来被认为是对心血管病患者最有益的训练方式。目前的心血管疾病预防和康复指南建议心血管病患者每周进行150~180分钟的MICT。高强度间歇训练(High-intensity interval training，HIIT)作为健身领域提高身体表现的训练方法，近年来在慢性疾病的预防和治疗方面受到了广泛关注。然而，MICT和HIIT对肥胖性心肌重塑的生物学效应是否存在差异，目前尚无统一结论，作用机制也不完全清楚。
运动可通过调控表观遗传学发挥心血管保护效应。N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)甲基化修饰是真核生物mRNA 中普遍且丰富的内部修饰。甲基转移酶样3 (Methyltransferase like 3，METTL3)是首个被发现能够催化m6A的甲基化酶，并且参与了代谢性心肌病的病理生理过程。本书第1章介绍了研究背景、研究目的和研究内容。第2章系统综述了近些年关于运动、肥胖性心脏重塑和m6A 甲基化修饰等研究前沿和热点。第3章通过高脂饮食诱导小鼠肥胖模型，进行8周MICT和HIIT干预，比较了MICT和HIIT对高脂饮食诱导的肥胖性心肌重塑的改善效应。第4章通过甲基化RNA 免疫沉淀和转录组技术绘制m6A 修饰图谱，探讨了m6A 甲基化修饰在运动改善肥胖性心肌重塑中的作用。第5章通过培养离体心肌细胞，采用棕榈酸、si-METTL3、Nrf2抑制剂ML385和PPARα激动剂Wy-14643干预，探讨其分子机制。
本书的研究成果不仅为运动防治肥胖性心肌重塑提供了实验参考和理论依据，进一步丰富了运动促进心血管健康的表观遗传学机制，也为临床应用提供了指导，可为运动医学的研究者、临床医生以及相关领域的学者提供参考。

作者
2025 年5 月