張霞

·實驗研究·

2型糖尿病胰島素抵抗引發(fā)心肌病發(fā)病機制的探討

張霞

目的 建立2型糖尿病性心肌病大鼠模型, 探討糖尿病引起心肌損傷的相關(guān)因素。方法 SD大鼠喂以高脂高糖飼料加小劑量鏈脲佐菌素,建立2型糖尿病胰島素抵抗大鼠模型, 隨機分為正常組、糖尿病組。檢測了兩組大鼠血清中相關(guān)指標(biāo)含量以及心肌組織中晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)的含量, 并觀察心臟結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果 糖尿病組相關(guān)指標(biāo)均較正常組明顯增高, 差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01), 同時HE染色觀察到糖尿病大鼠心肌細(xì)胞變性壞死,結(jié)構(gòu)紊亂。結(jié)論 糖尿病引起心肌病變的原因可能是細(xì)胞代謝紊亂引起心肌組織相關(guān)指標(biāo)過度表達有關(guān)。

2型糖尿??；胰島素抵抗；心肌病

糖尿病是當(dāng)今世界上最常見的慢性病之一, 其發(fā)病率和病死率正呈逐年上升趨勢, 由其引起的諸多并發(fā)癥中, 糖尿病性心肌病危害非常大。本實驗通過建立2-DM大鼠心肌細(xì)胞病理損傷模型, 觀察正常組、模型組大鼠相關(guān)指標(biāo)的變化,為臨床上合理治療糖尿病性心肌病提供更科學(xué)的實驗依據(jù)。臟稱重, 免疫組化檢測心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的表達, 并用光鏡觀察心肌結(jié)構(gòu)。

1.2 統(tǒng)計學(xué)方法 所有實驗數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件處理,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差 ( x-±s)表示, 應(yīng)用t檢驗, 計數(shù)資料采用χ2檢驗；P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

1 材料與方法

2 結(jié)果

1.1 材料 材料和試劑以及儀器均有山西醫(yī)科大基礎(chǔ)學(xué)院生理實驗室提供。取雄性SD大鼠若干只, 觀察室里飼養(yǎng)1周后, 隨機選取20只作為正常對照組, 喂以基礎(chǔ)飼料, 其余用于誘導(dǎo)2型糖尿病, 連續(xù)4周喂以高脂飼料, 小劑量腹腔注射STZ溶液, 1周后, 空腹血糖≥16.7 mmol/L為2型糖尿病模型, 繼續(xù)喂以高脂高糖飼料。20周后隨機取20只作為糖尿病性心肌病對照組, 尾靜脈取血檢測血糖、胰島素、游離脂肪酸(FFA)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)的含量, 心

2.1 兩組大鼠血清相關(guān)指標(biāo)的含量對比 高脂高糖喂養(yǎng)20周后, 與正常對照組相比, 糖尿病對照組大鼠血清空腹血糖(FBG)和空腹胰島素(FINS)均顯著升高, 同時測得糖尿病對照組大鼠血清TG、TC和FFA含量明顯高于正常對照組, 差異有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。見表1。

2.2 兩組大鼠心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量對比與正常對照組相比, 糖尿病對照組心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量均顯著升高, 差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。詳見表2。

表1 兩組大鼠血清中FBG、FFA、TG、TC和FFA的含量比較( x-±s)

表2 兩組大鼠心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量比較( x-±s)

2.3 兩組大鼠左心室重量指數(shù)及心臟指數(shù)對比 正常對照組的左心室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)和心臟質(zhì)量指數(shù)(HWI)分別為(2.58±0.06)mg/g和(3.23±0.15)mg/g, 與正常對照組相比, 糖尿病對照組大鼠LVMI和HWI分別為(3.47±0.18)mg/g和(4.51±0.19)mg/g, 指標(biāo)明顯升高, 差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。同時在光鏡下發(fā)現(xiàn)正常對照組大鼠心肌組織無明顯形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變, 糖尿病對照組大鼠的心肌細(xì)胞明顯腫脹肥大、變性,細(xì)胞核明顯增大, 心肌纖維排列和結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂。

3 討論

據(jù)世界衛(wèi)生組織最新公布數(shù)據(jù)顯示, 糖尿病無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家, 其發(fā)病率和病死率正呈逐年上升趨勢,已成為繼心腦血管疾病、惡性腫瘤外的第三大疾病, 且發(fā)病人群日趨年輕化, 已嚴(yán)重威脅到人類健康。而我國已成為世界第一糖尿病大國, 患病率為9.7%, 已高于世界平均水平的6.4%。糖尿病本身并不可怕, 可怕的是由此引起的一系列并發(fā)癥。如心腦血管疾病、眼底病變、周圍神經(jīng)病變引起的四肢潰爛等。而由其引起的諸多并發(fā)癥中, 糖尿病性心肌病危害非常大, 但其發(fā)病機制仍未完全明了。臨床實踐發(fā)現(xiàn), 糖尿病是心血管疾病最常見的易患因子之一, 也是心血管疾患并發(fā)心肌梗死高死亡率獨立的高危因素［1］。研究表明, 糖尿病性心肌病(DCM)是種特殊的心肌疾病進程, 它不同于單純的心肌缺血和高血壓, 而且也不同于原發(fā)性心肌病。DCM早期病理特點是殘存的單核細(xì)胞內(nèi)非特異性間質(zhì)變性, 促進心肌間質(zhì)和血管周圍纖維化, 心肌細(xì)胞肥厚、心肌微血管基底膜增厚, 心室腔擴張, 心室重構(gòu)。

本實驗采用糖尿病大鼠模型, 給與高脂高糖飲食, 再給以小劑量鏈脲菌素(STZ)腹腔注射誘發(fā)糖尿病模型, 然后經(jīng)過20周的高脂高糖飼料的喂養(yǎng), 血糖和胰島素明顯升高, 成功復(fù)制與臨床相近的2 型糖尿病模型以及糖尿病心肌病模型。據(jù)文獻報道糖尿病心肌病變的發(fā)病機制包括心肌細(xì)胞的能量代謝障礙、微血管病變、心肌間質(zhì)纖維化、心臟神經(jīng)調(diào)節(jié)紊亂和大血管病變等。大量的臨床和實驗證明糖尿病性心肌病的直接原因是胰島素抵抗和持續(xù)高血糖引起細(xì)胞代謝異常［2］, 從而引起心肌組織廣泛缺血、變性、壞死和纖維化。

本實驗中可以觀察到糖尿病大鼠血糖、血胰島素水平顯著升高, 血膽固醇、TG以及FFA水平增加, 這表明糖尿病病程中代謝發(fā)生紊亂。在正常情況下, 心肌細(xì)胞代謝的能量來源60%～80%為游離脂肪酸的β氧化, 20%～30%來源于糖的氧化與利用。糖尿病狀態(tài)下心肌能量代謝幾乎完全依賴于脂肪酸氧化, 糖尿病性心肌細(xì)胞對脂肪酸的攝取增加, 長期的過量攝入脂肪酸仍引起脂肪酸［3］在心肌細(xì)胞的沉積, 直接損傷了心肌細(xì)胞肌原纖維的功能。研究表明, 葡萄糖在心肌細(xì)胞內(nèi)的堆積, 使糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)形成增多, 誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生, 而過多的氧自由基可以對離子通道、線粒體功能、DNA合成和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響, 甚至可以直接啟動心肌細(xì)胞凋亡。因此, 從本實驗結(jié)果可以看出, 血糖和脂肪酸含量的升高和AGEs過度表達可能就形成了糖尿病心肌病的病理基礎(chǔ), 導(dǎo)致心肌功能損傷。隨之而來的病理檢查和光鏡觀察也可見心肌損傷抑制了心肌細(xì)胞對葡萄糖的利用, 從而引起糖尿病心肌病理改變。

目前認(rèn)為, TNF-α［4］和AngⅡ在心肌細(xì)胞的過度表達參與了多種心臟疾病的發(fā)生發(fā)展。糖尿病心肌病時存在心肌局部血管緊張素(RAS)系統(tǒng)的激活, 血管緊張素Ⅱ的水平增加會引起左心室心肌細(xì)胞TGF-β1增加, 從而心肌纖維化［5,6］。

實驗結(jié)果證實, 糖尿病心肌病變時, 表現(xiàn)為心肌細(xì)胞腫脹肥大、變性, 心肌纖維排列和結(jié)構(gòu)紊亂, 同時心肌組織AGEs、TNF-α和AngⅡ含量明顯增加, 這可能是糖尿病性心肌損傷的主要原因, 但至今, 醫(yī)學(xué)界對糖尿病性心肌病變的機制還沒有明確定論, 因此合理應(yīng)用抑制AGEs、TNF-α和AngⅡ的藥物對臨床治療糖尿病性心肌損傷可能具有一定的指導(dǎo)意義。

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2014-04-08］

034000 山西忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系