本文是一篇医学论文，本研究选取C57BL/6J小鼠通过饮食干预进行维生素D缺乏小鼠模型的构建，造模成功后，对维生素D缺乏的小鼠进行12周的中等强度有氧训练。结果表明，维生素D缺乏可诱导小鼠心肌肥大、心功能异常以及心肌纤维化和炎症的出现，而有氧运动可改善维生素D缺乏小鼠的心功能异常，减轻心肌纤维化和炎症水平。
2 文献综述
2.1 维生素D
2.1.1 维生素D的合成与调节
作为重要的脂溶性激素，自然状态下的维生素D主要包括维生素D3及维生素D2两种形式(也被称为胆钙化醇和麦角钙化醇)。维生素D3的内源性合成可经紫外线对皮肤的照射实现，而维生素D2主要由存在于酵母和蘑菇中的麦角甾醇合成[24]。无论维生素D来自何处，所有的形式都必须转化为25(OH)D，然后再活化为1,25(OH)2D3才能发挥作用。人体中的维生素D主要是从阳光照射或食物及补充剂中获取，其中阳光照射皮肤即可满足人体对维生素D的80%以上的需求[25]。
维生素D结合蛋白(Vitamin D-binding protein, VDBP)可与经阳光照射后自身合成的维生素D3结合，经血液循环这一路径将其运至肝脏。而口服的维生素D进入肝脏是经胆盐的作用和淋巴系统的运输得以实现。维生素D在肝脏中可由25-羟化酶(CYP2R1)转化形成25(OH)D。由于25(OH)D在循环中的半衰期相对较长，所以它被确定为衡量体内维生素D状态的可靠标志物，测量其血清浓度可以评估机体维生素D的营养状态。25(OH)D在肾脏会发生第二个羟基化反应，在近端小管中由1α-羟化酶(CYP27B1)转化成1,25(OH)2D3，其是表明维生素D具有活性的唯一形式。具有活性的1,25(OH)2D3后被释放到血液循环中，与VDBP结合穿过细胞膜，后与靶细胞中的VDR结合，从而发挥其生理调节作用[26, 27]，作用途径如图1所示。VDR存在于机体的大多数组织中，如平滑肌、心肌、肝脏、肺、性腺、脑、甲状腺、皮肤等[28]。Walters等人[29]最先证明了VDR在心肌中的存在，引发了研究者对维生素D及VDR在心血管系统作用中的关注。
2.2 CVD的现状
CVD主要是指与心脏及血管相关的所有疾病总称，其范围涵盖了冠心病、高血压和心力衰竭等多种疾病[43]。现如今，CVD仍是造成世界范围内死亡和慢性残疾的众多原因之一，且所占死亡比例呈日渐增长的趋势。报告显示，2015年全球约发生4.227亿起CVD事件，其中约造成1792万人死亡[44]。中国由于人口老龄化的问题，从1990到2013年，因CVD而发生的死亡事件增加了46%左右[45]。我国目前的老龄化问题较为明显，60岁以上的人口占比已达到16%以上，据估计，这一比例将于2050年上升至35% [46]。在未来的20年中，预计将会有340万人死于CVD，相关费用将增加至7.8万亿美元[47]。这种现象的出现会降低人们的生活质量，危害身体健康，增加医疗成本与国家的财政压力。因此，如何利用可用的资源来减缓、阻止甚至逆转CVD的流行是当前亟需解决的问题[48]
3 材料和方法
3.1 实验仪器与化学试剂
3.1.1 主要实验仪器及型号
3.3 实验动物
3.3.1 实验动物与分组
6周龄C57BL/6J小鼠40只，购于集萃药康(江苏)生物科技股份有限公司。所有小鼠在上海体育学院SPF级动物房内以每笼5只的标准分笼饲养。动物房保持(22±2)℃的温度和50%-70%的相对湿度，光照遵循12h：12h的明暗周期，实验期间全部采用黄光灯照射，以免小鼠自身合成维生素D。除禁食期间外，小鼠在整个实验中均可随意地摄食和饮水。实验中需每天下午称量小鼠的饲料消耗量，每周日上午称量小鼠体重。
雄性小鼠40只被随机分配至对照组(Control group , C, n=15)和维生素D缺乏组(Vitamin D deficiency group, VDD, n=25)，两组饲料的维生素D水平存在差异，C组饲料中加入1000 IU VD/kg的维生素D，而VDD组不加入维生素D，通过此方法来构建维生素D缺乏小鼠模型。第12周末，通过检测小鼠血清25(OH)D水平来判定维生素D缺乏模型是否建立成功，造模成功后，每组随机选取6只小鼠，通过心脏超声检测小鼠心功能，ELISA方法检测血清指标，组织染色观察心肌形态，qRT-PCR技术检测目的基因的表达水平。C组剩余小鼠(n=9)重新命名为对照安静组(Control sedentary group, CONS, n=9)，VDD组剩余小鼠（n=19）被分为维生素D缺乏安静组(Vitamin D deficiency sedentary group, VDDS, n=9)和维生素D缺乏运动组(Vitamin D deficiency exercise group, VDDE, n=10)。VDDE组经一周的运动预适应后开始12周的有氧运动训练，其余两组小鼠自由活动。实验中所有操作均已获得上海体育学院道德伦理委员会的批准。
3 材料和方法 ............................... 10
3.1 实验仪器与化学试剂 ........................ 10
3.1.1 主要实验仪器及型号 ................................. 10
3.1.2 实验试剂 ............................ 11
4 研究结果 ........................................ 22
4.1 第一部分—建模期结果 ......................... 22
4.1.1 模型的建立 ....................................... 22
4.1.2 小鼠的体重变化 ................................. 22
5 讨论 ...................... 38
5.1 维生素D缺乏小鼠模型的建立 ............................ 38
5.2 维生素D缺乏对小鼠的影响 .................................... 38
5 讨论
5.1 维生素D缺乏小鼠模型的建立
本研究以C57BL/6J小鼠为实验对象，实验期间严格控制维生素D的来源。通过给小鼠提供不含维生素D的食物(0IU VD/kg)来切断食物摄取这一途径[110, 111]。为期12周的饲养，大大提高了造模的成功率。为最大限度地降低皮肤中内源性维生素D的合成，实验期间全部采用黄光灯进行照射，消除所有潜在的紫外线光源[112]。以上方式可以为维生素D缺乏小鼠模型的建立提供充分的保证。随机选取VDD组小鼠检测其血清25(OH)D水平，我们发现所测小鼠血清25(OH)D水平均<50nmol/L，由此我们认为维生素D缺乏小鼠模型构建成功。
维生素D在体内发挥的主要作用是参与钙磷代谢，维生素D缺乏往往会伴随血清钙磷水平的降低。但本研究中，VDD组小鼠血清钙磷的水平未有显著性差异，这也与前人的研究一致[60, 113]。或许血清钙磷水平的改变并不仅仅依赖于维生素D，还需要其他因素的协同作用。此结果也表明维生素D对心脏的作用途径并不依赖钙磷信号，正如Ronald等人的发现，维生素D在调节心脏功能方面可能是发挥着直接的作用[56]。大多数研究表明维生素D缺乏会伴随体内PTH的分泌增加[60]，但本研究中却未发现血清PTH浓度的升高。PTH的主要生理作用是调控体内钙和磷酸盐的代谢，其水平是由血清钙和磷酸盐水平产生的反馈机制所调控[114]，因此本实验中VDD组小鼠血清PTH浓度未能升高的原因可能与血清钙磷未有显著性变化有关。血清TC和LDL-C浓度的升高与CVD的发生发展有关[115, 116]，本研究中发现建模期后VDD组小鼠的TC和LDL-C浓度均显著增加，这表明维生素D缺乏可通过提高TC和LDL-C的浓度来增加CVD的患病风险。干预期后，VDDS组小鼠的血清指标却未有显著性变化，这需要进一步探究。
6 结论
本研究成功构建了维生素D缺乏小鼠模型并对小鼠进行12周的有氧运动干预，得出以下结论：
1. 维生素D缺乏可引起小鼠发生左心室肥大、心脏收缩功能受损和心肌间质纤维化等现象。
2. 有氧运动可减轻维生素D缺乏小鼠的心肌纤维化程度，增强心脏功能。
3. 维生素D缺乏可能通过降低VDR表达、激活TGF-β1-Smad2/3通路、增加促纤维化因子和炎症因子的表达来诱导心肌纤维化，而有氧运动可提高VDR表达、抑制TGF-β1-Smad2/3通路、降低促纤维化因子和炎症因子的表达来改善维生素D缺乏小鼠的心肌纤维化。
参考文献（略）
