《PLOS One》：Treadmill prehabilitation attenuates jejunal inflammation and enhances cytoprotective protein expression in murine gut ischemia–reperfusion
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术前运动（预康复）能否保护肠道本身尚不明确。研究人员假设跑台预康复对肠道发挥缺血预处理（ischemic preconditioning）样作用，并检测肠道缺血再灌注（I/R）后肠道损伤与细胞因子反应，以及缺血前空肠细胞保护蛋白的表达。方法：在雄性C57BL/
术前运动（预康复）能否保护肠道本身尚不明确。研究人员假设跑台预康复对肠道发挥缺血预处理（ischemic preconditioning）样作用，并检测肠道缺血再灌注（I/R）后肠道损伤与细胞因子反应，以及缺血前空肠细胞保护蛋白的表达。方法：在雄性C57BL/6J小鼠中开展两项实验。实验1将小鼠随机分为静息组或运动组，运动组完成1周适应训练及3周跑台运动，末次训练后1天夹闭肠系膜上动脉45 min，于再灌注后3 h或6 h检测24只小鼠空肠与回肠细胞因子，并按Chiu分级对22只小鼠进行黏膜损伤评分。实验2中，独立队列分别完成0周（SED，n=5）、1周（EX1，n=5）、2周（EX2，n=4）或3周（EX3，n=5）跑台运动，在未行I/R情况下采用western blotting定量空肠HSP70、Bcl-2与p62。结果：运动组损伤评分较低（空肠3 h，1.10 ± 0.22 对 2.60 ± 0.50；运动主效应，空肠P = 0.0025，回肠P < 0.0001）。运动组空肠3 h IL-12（校正P = 0.042）与6 h IL-6（校正P = 0.015）较低，回肠仅见IL-12的运动主效应（P = 0.037），组间校正比较无差异。与SED相比，EX1–EX3的HSP70/β-actin较高，EX2–EX3的p62/β-actin较低（Bonferroni校正阈值P < 0.017）。训练时长与HSP70/β-actin（R2 = 0.55，P = 0.0003）及Bcl-2/β-actin（R2 = 0.31，P = 0.014）呈正相关，与p62/β-actin（R2 = 0.31，P = 0.014）呈负相关；Bcl-2各组比较无统计学意义。结论：跑台预康复伴随肠道I/R后黏膜损伤减轻及早期空肠炎症反应减弱，且缺血前空肠细胞保护与自噬相关蛋白表达随训练时长而不同，符合肠道缺血预处理表现。
研究背景：术前运动即预康复（prehabilitation）可能通过提高机体储备减少术后并发症。研究人员此前已报道跑台运动可改善小鼠肠道缺血再灌注（ischemia–reperfusion，I/R）后的生存率并减轻器官损伤、全身氧化应激与炎症反应。肠道I/R见于休克、主动脉手术、创伤及伴严重出血的大手术，致残率和死亡率较高。然而，运动如何保护肠道本身尚不清楚。反复短暂缺血可使心脏和肾脏对后续持续缺血产生耐受，此耐受与热休克蛋白（heat shock proteins）诱导及自噬相关反应有关。人类运动时肠道血流下降、运动后恢复，因此反复运动可能使肠道经受短暂反复的缺血再灌注，而缺血再灌注产生的氧化应激本身是已知的自噬诱导因素。基于此，研究人员假设跑台预康复对肠道发挥缺血预处理（ischemic preconditioning）作用，通过诱导细胞保护蛋白赋予缺血耐受，并预测训练肠管在损伤前细胞保护蛋白表达即已增加，且与训练次数成比例。实验1在当前队列中证实肠道I/R可致黏膜损伤且该损伤可被运动减轻，并比较空肠与回肠局部细胞因子浓度；因运动相关细胞因子差异在空肠更明显，实验2在未行I/R的肠管中测量1、2、3周（3、6、9次）训练后空肠HSP70、Bcl-2与p62表达以检验该预测。
主要技术方法：研究使用雄性C57BL/6J小鼠（5周龄，18–21 g，购自Charles River Laboratories），按计算机生成随机序列分组，采用跑台运动方案（1周适应后行3周或1/2/3周跑台训练）；通过夹闭肠系膜上动脉45 min建立肠道I/R模型；采用基于流式细胞术的多重珠基免疫分析（BD Cytometric Bead Array）测定空肠与回肠IL-12、TNF-α、IFN-γ、MCP-1、IL-6、IL-10浓度；采用苏木精-伊红染色按Chiu分级行组织学损伤评分；采用western blotting定量空肠HSP70、Bcl-2、LC3与p62蛋白并以β-actin标化；统计分析采用双因素方差分析、Sidak校正事后比较、线性混合模型及线性回归，组间比较采用Bonferroni校正的Student t检验。
研究结果：
组织学肠道损伤：对实验1中22只小鼠空肠与回肠按Chiu分级评分，静息组空肠3 h为2.60 ± 0.50、6 h为2.48 ± 0.20，回肠3 h为2.84 ± 0.34、6 h为2.47 ± 0.30，相当于Chiu 2–3级；运动组空肠3 h为1.10 ± 0.22、6 h为1.72 ± 0.23，回肠3 h为1.14 ± 0.16、6 h为1.33 ± 0.28，两个时间点两个肠段评分均低于静息组（空肠3 h P = 0.021、6 h P = 0.038；回肠3 h P = 0.0012、6 h P = 0.025），运动主效应空肠P = 0.0025、回肠P < 0.0001；以动物为随机效应的线性混合模型显示组别与肠段交互作用不显著（P = 0.26），两肠段损伤减轻程度无差异，表明肠道本身受到保护。
空肠与回肠细胞因子水平：空肠双因素方差分析显示IL-12（P = 0.023）与IL-6（P = 0.024）存在运动主效应，MCP-1存在时间主效应（P = 0.0074），无显著交互作用；Sidak校正事后比较显示运动组再灌注后3 h IL-12（校正P = 0.042）与6 h IL-6（校正P = 0.015）低于静息组。回肠见IL-12运动主效应（P = 0.037）及MCP-1（P = 0.0028）与IL-6（P = 0.036）时间主效应，无显著交互作用，两个时间点组间校正比较均无差异。即IL-12降低见于两肠段，而IL-6降低及个别时间点差异局限于空肠。
空肠HSP70、Bcl-2与p62表达：空肠HSP70/β-actin比值SED为0.072 ± 0.029、EX1为0.270 ± 0.050、EX2为0.373 ± 0.051、EX3为0.440 ± 0.092，19只动物中训练时长与该比值正相关（R2 = 0.55，P = 0.0003），三个运动组均与SED不同（EX1、EX2、EX3分别为P = 0.0094、0.0010、0.0050）。Bcl-2/β-actin比值SED为0.231 ± 0.059、EX1为0.346 ± 0.053、EX2为0.362 ± 0.046、EX3为0.587 ± 0.158，训练时长与该比值正相关（R2 = 0.31，P = 0.014），但各运动组与SED比较均未达校正阈值（P = 0.19、0.14、0.067）。p62/β-actin比值SED为0.574 ± 0.061，EX2（0.243 ± 0.055，P = 0.0057）与EX3（0.267 ± 0.058，P = 0.0065）较低，EX1为0.261 ± 0.086，与SED差异未达校正阈值（P = 0.018）；训练时长与该比值负相关（R2 = 0.31，P = 0.014），EX1与EX3无差异（P = 0.95）。因每组仅4–5只动物，组间比较把握度有限，回归分析基于全部19只动物并与之并列报告。剔除低于检测限值后的敏感性分析中，HSP70（P = 0.0033）与p62（P = 0.0029）回归仍显著。因LC3膜LC3-II条带在各存档曝光中均饱和，LC3-II/I比值未作为定量结局。
讨论部分总结：研究人员此前报道该模型中肠道I/R前跑台运动可改善生存并减轻器官损伤与全身炎症反应；若预康复对肠道发挥缺血预处理作用，则训练肠管在损伤前细胞保护蛋白表达应已增加且与训练次数成比例。实验1在当前队列中证实肠道I/R产生黏膜损伤且运动减轻该损伤，实验2检验该预测且结果与之相符：运动小鼠空肠与回肠两个时间点黏膜损伤均较轻，两肠段保护程度无差异，即肠道本身受到保护；炎症反应呈相同模式，IL-12降低见于两肠段，IL-6降低及个别时间点差异局限于空肠，MCP-1在两肠段3–6 h升高提示炎症反应随时间进展。因运动相关变化在空肠更明显，实验2检测该肠段，将训练期设为1、2、3周（3、6、9次）并检测未行I/R的肠管：HSP70在1周后即高于静息组并随训练时长进一步升高；p62在2、3周后较低，1周后已处相似水平但未达校正阈值；Bcl-2与训练时长相关但各运动组与静息组比较无差异。因此肠管蛋白状态在3次训练后即已改变，HSP70是对后续训练呈定量反应的蛋白。HSP70是具有细胞保护与抗凋亡功能的应激反应蛋白，Bcl-2参与凋亡调控；p62由自噬降解，但本研究未能定量LC3且未评估自噬流，故不对自噬是否增加作出结论。运动保护肠道存在两种解释：运动可能减弱对I/R本身的反应，或可能在损伤前即改变肠道；前者差异仅在I/R后出现，后者差异可见于未损伤肠管。两项实验均在末次训练后次日进行，故实验2在实验1肠管遭受缺血的同一时间点检测未损伤肠管，结果存在差异，即训练肠管在损伤前已处不同状态，符合预处理。该差异中哪一部分赋予保护尚未明确：本研究无动物同时提供蛋白表达与损伤评分，无法区分蛋白变化是导致保护还是伴随保护。本研究在当前队列中证实预康复保护肠道本身免于I/R损伤，并显示该肠管在损伤前细胞保护蛋白表达不同，HSP70的差异随训练时长变化，两项发现均符合预康复对肠道发挥缺血预处理的假设；检验该假设需在同一动物中同时测量蛋白表达与损伤、在阻断HSP70诱导时观察保护丧失，并直接评估自噬流。临床预康复旨在改善心肺适能与骨骼肌质量，其价值被理解为全身储备增加；本研究提示肠道本身也可能是运动靶点。术前间期通常为数周，难以获得明显适能提升，而本研究中3次训练后蛋白变化即已出现；若器官水平获得的耐受有助于保护，则未能明显改善适能的短程方案仍可能有价值。因肠道I/R促进局部炎症并参与远隔器官损伤，术前运动能否提高肠道I/R风险患者的肠道耐受值得检验；未来工作应在同一动物中关联蛋白表达与损伤，并在更大动物模型和人类中确定术前运动是否产生可比肠道变化及这些变化能否被临床检测。
局限性：样本量小，实验2中EX2组仅4只动物；细胞因子与蛋白在不同动物队列中评估，实验2未包含I/R；未测量肠道血流与氧化应激标志物；评估限于再灌注后3与6 h、单一训练方案及雄性小鼠，故无法就长期恢复、运动强度剂量反应、性别差异或向人类外推作出结论。
研究结论翻译：总之，在预康复小鼠中，肠道缺血再灌注后黏膜损伤较轻、早期空肠炎症反应较小，且缺血前空肠细胞保护与自噬相关蛋白表达随训练时长而不同；这些发现符合肠道缺血预处理。
