金 鑫，成 思，宋 燕，王亞萍，田 剛

（1.西安交通大學第二附屬醫(yī)院超聲研究室，陜西西安 710004；西安交通大學第一附屬醫(yī)院：2.心內科，3.超聲科，陜西西安 710061；4.陜西省人民醫(yī)院心血管內3科，陜西西安 710068）

高脂飲食誘導胰島素抵抗大鼠心臟功能和心?、裥湍z原的改變及替米沙坦的作用

金 鑫1，成 思2，宋 燕3，王亞萍4，田 剛2

（1.西安交通大學第二附屬醫(yī)院超聲研究室，陜西西安 710004；西安交通大學第一附屬醫(yī)院：2.心內科，3.超聲科，陜西西安 710061；4.陜西省人民醫(yī)院心血管內3科，陜西西安 710068）

目的 探討高脂飲食誘導胰島素抵抗大鼠心臟功能和心?、裥湍z原改變及替米沙坦干預后對其影響。方法27只Wistar大鼠隨機分為正常對照組（n＝9只）、高脂飲食組（n＝18只）。高脂飲食干預12周后確定胰島素抵抗模型建立，將高脂飲食組大鼠隨機分為高脂組（n＝9只）和替米沙坦組（n＝9只）。飲食干預34周后頸動脈插管測左室舒張末內壓（LVEDP）、左室收縮壓（LVSP）、左室內壓最大上升速率（＋dP/dtmax）及左室內壓最大下降速率（－dP/dtmax）。ELISA方法檢測血漿中心?、裥湍z原代謝標志物Ⅰ型前膠原末端的前肽序列（PICP）、Ⅰ型膠原吡啶交聯(lián)終肽（ICTP）的含量。心肌組織Masson染色進行心肌間質膠原定量分析。結果 與正常對照組比較，高脂組大鼠左室舒張末壓上升，－dP/dtmax下降（P＜0.01），血漿PICP含量及PICP/ICTP升高（P＜0.01），左室心肌膠原容積分數(shù)增高（P＜0.01）。與高脂組大鼠比較，替米沙坦組大鼠左心室收縮壓、左心室舒張末壓下降（P＜0.01），－dP/dtmax升高（P＜0.05）；血漿PICP含量、PICP/ICTP降低（P＜0.05）。左室心肌膠原容積分數(shù)含量下降（P＜0.01）。左室心肌組織膠原含量與胰島素抵抗指數(shù)呈正相關（P＜0.01），與－dp/dtmax呈負相關（P＜0.01）。結論 胰島素抵抗可通過促進心?、裥湍z原合成，增加心肌膠原沉積，導致心臟舒張功能下降；替米沙坦可通過改善胰島素抵抗，減少心肌膠原沉積進而改善心臟舒張功能。

胰島素抵抗；心臟舒張功能；心肌Ⅰ型膠原；重構；替米沙坦

近年來胰島素抵抗相關心血管事件發(fā)生率不斷上升，約70％～80％的糖尿病患者死于心血管疾病。胰島素抵抗成為這些疾病發(fā)生及發(fā)展的中心環(huán)節(jié)［1］。長期隨訪證實胰島素抵抗是心衰發(fā)生的重要預測因子，且獨立于糖尿病的存在。胰島素抵抗可導致心臟功能異常，以舒張功能障礙為主要表現(xiàn)。因此，近年來有學者提出“胰島素抵抗性心肌病”的概念，其病理形態(tài)學上主要表現(xiàn)為心肌細胞局灶性肥大、壞死，心肌間質及血管周圍膠原沉積和心肌纖維化。

近期研究顯示，血管緊張素Ⅱ不僅促進心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展［2］；在胰島素抵抗的發(fā)展過程中也起著重要的調節(jié)作用［3］；胰島素抵抗動物模型研究發(fā)現(xiàn)局部組織中升高的血管緊張素Ⅱ促使活性氧自由基產物增加，最終可導致血管炎癥，胰島素抵抗，產生心肌凋亡及心室重塑［4］。以上過程可被AT1受體選擇性抑制劑所逆轉［5］。在不斷加深心衰和胰島素抵抗性心肌病病理生理機制認識過程中，心肌間質重構在胰島素抵抗性心肌病中的作用逐漸引起人們的重視，但其詳細發(fā)生機制尚不明確；而心肌膠原代謝異常是心肌間質重構的重要組成部分。目前，對于飲食誘導胰島素抵抗性心肌病的心肌間質重構的特點以及AT1受體拮抗劑替米沙坦對其造成的影響，國內外的相關研究尚不充分，也甚少見公開報道。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 SPF級Wistar大鼠27只，雄性，體質量100～120g。大鼠飼養(yǎng)于西安交通大學醫(yī)學部實驗動物中心SPF級動物房內，室內晝夜溫度（22± 2℃），相對濕度50％RH左右，自由進食飲水，12h明暗周期。

1.2 實驗分組與干預 隨機分為兩組，分別給予普食組（9只，熱量13.4kJ/g，其中脂肪提供熱量占10.2％，蛋白質占23.3％，碳水化合物占66.5％），高脂組（18只，熱量21.8kJ/g，在基礎飼料基礎上添加豬油、蛋黃、豬膽鹽等，其中脂肪提供熱量占56.0％，蛋白質占7.0％，碳水化合物37.0％），普食組為正常對照組。12周末行葡萄糖耐量實驗確定胰島素抵抗大鼠模型的建立。大鼠模型胰島素抵抗判斷：HOMA－IR＞2.5；ISI＜－4.48［5－6］（HOMA胰島素抵抗指數(shù)＝空腹血糖水平（mmol/L）×空腹胰島素水平（μIU/mL）/22.5）。此后將高脂飲食胰島素抵抗大鼠隨機分為高脂組和替米沙坦組，繼續(xù)高脂飲食干預的同時替米沙坦組予以替米沙坦混懸液［以8mg/（kg·d）的劑量灌服］，對照組及高脂組均灌服同等體積5g/L羧甲基纖維素PBS溶液。

1.3 大鼠血流動力學的檢測 飲食干預34周后頸動脈插管行心臟血流動力學檢測，分別測定：左心室收縮壓（left ventricular systolic pressure，LVSP）、左心室舒張末壓（left ventricular end diastolic pressure，LVEDP）、左室內壓最大上升速率（the maximum rate of rise of left ventricular pressure，＋dp/dtmax）、左心室內壓最大下降速率（the maximum rate of rise of left ventricular pressure，－dp/dtmix）。

1.4 左心室心肌組織羥脯氨酸及血漿心肌膠原代謝標志物PICP、ICTP的檢測 左心室心肌組織羥脯氨酸水平采用堿水解法。血漿心肌膠原代謝標志物PICP、ICTP檢測采用ELISA方法檢測。

1.5 大鼠左心室心肌膠原形態(tài)學的觀察及定量分析取左心室心肌組織固定，石蠟包埋切片，Masson染色，光鏡觀察，心肌細胞呈紅色，膠原呈藍色，并用全自動圖像分析儀分析，測量膠原容積分數(shù)（CVF：即左心室膠原面積/所測視野面積）及血管周圍膠原容積分數(shù)（VSCVF：即左心室小血管周圍膠原面積/所測視野面積）。隨機取4個視野取平均值作為該左心室的膠原容積分數(shù)。

1.6 統(tǒng)計學處理 數(shù)據(jù)均采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包處理，所有計量資料均以均數(shù)±標準差（珔x±s）表示，多組間數(shù)據(jù)比較采用方差分析，如符合雙變量正態(tài)分布，采用Pearson相關進行兩變量的相關分析；如不符合雙變量正態(tài)分布，采用變量Spearman相關進行兩變量的相關分析，方差分析后兩兩比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 飲食干預34周末各組大鼠體質量、心率、血壓和血脂的比較 與對照組相比，高脂組大鼠心率增快（P＜0.01），體質重增加（P＜0.01），低密度脂蛋白水平升高（P＜0.01）。替米沙坦組大鼠心率下降（P＜0.01），體質量減輕（P＜0.01），低密度脂蛋白水平降低（P＜0.01，表1）。

2.2 三組大鼠空腹血糖、空腹胰島素水平以及胰島素抵抗指數(shù)的變化 與對照組相比，高脂組大鼠空腹血糖、空腹胰島素水平及胰島素抵抗指數(shù)（HOMA－IR指數(shù)）分別升高了2.6倍、4.1倍、10.9倍。替米沙坦組空腹血糖（圖1A）、空腹胰島素水平（圖1B）及胰島素抵抗指數(shù)（HOMA指數(shù)）均下降（圖1C）。

表1 三組大鼠體質量、心率、血壓和血脂情況的比較Tab.1 Comparison of weight，heart rate，blood pressure and blood lipid in three groups of rats （n＝9，珔x±s）

圖1 三組大鼠空腹血糖、空腹胰島素水平以及胰島素抵抗指數(shù)的比較Fig.1Comparison of rats’fasting blood－glucose，fasting insulin level and insulin resistance index

2.3 大鼠血流動力學指標 與對照組相比，高脂組大鼠左室舒張末內壓（LVDEP）升高（P＜0.01），左室室內壓最大下降速率（－dp/dtmax）下降（P＜ 0.01）。替米沙坦干預后LVDEP顯著下降（P＜0.01，圖2A），－dp/dtmax上升（P＜0.05，圖2B）。

圖2 大鼠左室舒張末內壓及左室室內壓最大下降速率的比較Fig.2Comparison of rats’left ventricular end diastolic pressure and－dp/dtmax

2.4 三組大鼠34周末心肌膠原含量的比較 Masson染色切片光鏡下可見心肌細胞呈紅色，膠原纖維呈藍色，正常對照組心肌組織如圖3A所示；高脂組大鼠心肌間，血管周圍藍色膠原纖維顯著增多（圖3B）。替米沙坦干預后心肌間及血管周圍藍色膠原纖維明顯減少（圖3C）。對心肌間質膠原定量分析顯示：與對照組相比，高脂組大鼠心肌膠原容積分數(shù)（CVF）升高［（5.95±0.98）％vs.（13.55±1.54）％，P＜0.01］，大鼠心肌血管周圍膠原容積分數(shù)（VSCVF）升高［（16.94±0.87）％vs.（21.59±1.38）％，P＜0.01］。替米沙坦干預后血管周圍膠原容積分數(shù)（VSCVF）降低［（21.59±1.38）％vs.（19.13± 1.31）％，P＜0.01，圖3C］。高脂組大鼠心肌羥脯氨酸含量升高［（7.65±1.01）μg/g vs.（16.96±2.37）μg/g，P＜0.01］，替米沙坦干預后心肌組織羥脯氨酸含量下降（P＜0.05）。

圖3 三組大鼠左心室心肌組織Masson染色結果和心肌膠原含量的比較Fig.3Compartion of rats’Masson cardiac staining and collagen volume fraction（CVF）

2.5 血漿PICP、ICTP指標的比較 與對照組相比，高脂組大鼠血漿PICP水平明顯增加，PICP/ICTP增高（P＜0.05），替米沙坦組干預后血漿PICP水平降低（P＜0.05）、PICP/ICTP降低（（P＜0.05，表2）。

表2 三組大鼠血漿PICP、ICTP指標的比較Tab.2 Comparison of PICP and ICTP levels in rat blood （n＝9，珔x±s）

2.6 相關關系分析結果

2.6.1 胰島素抵抗大鼠膠原代謝指標與胰島素抵抗指數(shù)相關性分析 Spearman相關分析顯示，胰島素抵抗素指數(shù)與PICP/ICTP、CVF、VSCVF及羥脯氨酸含量呈正相關（P＜0.01，表3）。

表3 胰島素抵抗指數(shù)（HOMA－IR）與膠原含量各指標的相關性分析Tab.3 Analysis of the correlation between HOMA－IR and collagen index

2.6.2 胰島素抵抗大鼠膠原代謝指標與心臟功能指標相關性分析 Pearson相關分析顯示，左室內壓最大下降速度（－dp/dtmax）與PICP、PICP/ICTP、CVF、VSCVF呈負相關（P＜0.01，表4）。

表4 ±dp/dtmax與膠原含量各指標的相關性分析Tab.4 Analysis of the correlation between±dp/dtmaxand collagen index

3 討論

長期高能量攝入、高胰島素血癥均可導致胰島素信號通路的異常，進而引起代謝紊亂及內分泌異常［7］。高脂飲食可導致胰島素信號通路中IRS－1、AKT、GLUT4的mRNA的表達升高；甲狀腺亢進癥患者較健康人群更容易發(fā)生胰島素抵抗［8］。本研究顯示高脂組大鼠體質量、血脂、血糖、胰島素水平及HOMA－IR均高于正常對照組。替米沙坦干預后大鼠血清低密度脂蛋白水平、血糖、血清胰島素水平下降（P＜0.05）。相關研究顯示，長期高脂飲食不僅引起肥胖相關胰島素抵抗，同時也使機體腎素－血管緊張素系統(tǒng)處于激活狀態(tài)［9］。實驗證實血管緊張素Ⅱ通過激活AT1受體調節(jié)胰島素受體的活化狀態(tài)從而加重胰島素抵抗程度［10］。對2型糖尿病患者的隨訪研究中發(fā)現(xiàn)，AT1受體拮抗劑替米沙坦不僅能夠改善患者心臟功能，還可調節(jié)血糖、血脂，進而改善患者胰島素抵抗［11］。

心肌細胞外基質是一種穩(wěn)定的三維立體網絡結構，可通過調節(jié)膠原合成及降解使細胞外基質處于動態(tài)平衡，在機械或化學物質應激刺激下，該動態(tài)平衡被打破，可導致心肌間質膠原沉積造成心肌間質重構。心肌膠原主要由Ⅰ型和Ⅲ型膠原纖維構成，Ⅰ型膠原約占總膠原纖維的80％左右，是粗纖維的主要組成成分，其彈性和伸展性較小，與心室壁張力的形成及維持密切相關。在高脂飲食誘導的胰島素抵抗大鼠中，心肌膠原容積分數(shù)及心肌血管周圍膠原容積分數(shù)顯著升高，心肌組織羥脯氨酸含量也明顯升高；同時血漿中PICP含量增多，PICP/ICTP比值升高提示心肌膠原合成增多，膠原沉積。同時對高脂組大鼠心臟功能檢測顯示，心臟舒張功能下降而收縮功能無明顯異常，主要表現(xiàn)為左室舒張末壓力升高，左心室室內壓最大下降速率下降。相關性研究發(fā)現(xiàn)，左室內壓最大下降速率與PICP、PICP/ICTP、CVF、VSCVF及心肌組織中羥脯氨酸含量呈負相關，這表明心肌膠原含量的增多會使心臟舒張功能下降。胰島素抵抗素指數(shù)與PICP/ICTP、CVF、VSCVF及羥脯氨酸含量呈正相關，表明胰島素抵抗可能促進心肌膠原的沉積。相關研究顯示，胰島素抵抗性心肌病心臟舒張功能異常是由于胰島素通路異常造成心肌間質膠原沉積引起的［12］。而且部分纖連蛋白片段參與心肌重構［13］，在胰島素相關心肌重構時心肌膠原纖維合成增多。在胰島素抵抗性心肌病的發(fā)生及發(fā)展過程中，胰島素抵抗與腎素－血管緊張素－醛固酮系統(tǒng)相互促進。

腎素－血管緊張素－醛固酮系統(tǒng)（RAAS）在胰島素抵抗及胰島素抵抗性心肌病的發(fā)病機制中占有很重要的地位［14］。相關研究顯示，AT1受體阻滯劑可以改善飲食誘導胰島素抵抗所致的心室重構和胰島素抵抗［15］。心肌組織Masson染色顯示，替米沙坦干預后胰島素抵抗大鼠心肌間質膠原沉積較高脂組明顯減少，CVF下降，PICP水平下降，PICP/ITCP比值下降。心功能檢測發(fā)現(xiàn)，與高脂組相比替米沙坦組大鼠左室舒張末壓力下降，左心室室內壓最大下降速率上升，而左室室內壓最大上升速率無明顯變化，表明替米沙坦可以改善胰島素抵抗大鼠心臟舒張功能。替米沙坦可減少高脂飲食誘導胰島素抵抗大鼠的心肌間質膠原沉積，改善心臟舒張功能。近期多項研究顯示，AT1受體長期激活可引起心肌間質纖維化和膠原沉積，從而導致心室肥厚［16］，AT1受體阻滯劑對其有明顯改善作用。目前，已有研究顯示擴張型心肌病人心電圖Tp－Te間期與左心室質量指數(shù)及左心室舒張末期內徑的改變有顯著相關性，Tp－Te間期對預測擴心病患者左心室重構有一定臨床意義［17］，通過無創(chuàng)檢查有效評價心室重構將會為臨床提供更多的信息。

隨著對胰島素抵抗性心肌病中心肌間質重構認識的深入，糖尿病患者的臨床治療目標已從簡單的控制血糖，提高到了減少糖尿病相關心肌損傷的高度，從而大大降低了糖尿病相關的不良心血管事件。本研究通過高脂飲食胰島素抵抗模型，從在體及離體兩個層次的研究發(fā)現(xiàn)，替米沙坦可通過影響心肌膠原代謝減少胰島素抵抗心肌膠原沉積，改善心臟舒張功能；同時還具有一定的改善胰島素抵抗作用。這為我們在治療胰島素抵抗相關心肌損傷中提供了理論依據(jù)。

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Changes of cardiac function of high fat diet－induced insulin resistance rat and telmisartan intervention

JIN Xin1，CHENG Si2，SONG Yan3，WANG Ya－ping4，TIAN Gang2
（1.Department of Medical Ultrasound，the Second Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710004；2.Department of Cardiology，the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710004；3.Department of Medical Ultrasound，the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710004；4.the Third Department of Cardiology，Shaanxi Provincial People’s Hospital，Xi’an 710068，China）

Objective To explore cardiac function and myocardial collagen type I in diet－induced insulinresistant rats and the effect of telmisartan on cardiac diastolic function in diet－induced insulin－resistant rats.Methods We randomized 27 Wistar rats into control group（n＝9），high－fat group（n＝9），and telmisartan treatment group（n＝9）.At the end of the study，left ventricular end diastolic pressure（LVEDP）and left ventricular systolic pressure（LVSP）of the rats and±dp/dt were detected by carotid artery intubation.Masson cardiac staining was used to observe cardiac fibrosis，and collagen volume fraction（CVF）was measured.ELISA method was used to detect the concentration of plasma PICP and ICTP.Results Compared with the control group，in high－fat group LVEDP was significantly higher and－dP/dtmax decreased significantly（P＜0.01）；the plasma PICP level and the ratio of PICP/ICTP were significantly increased（P＜0.01），cardiac collagen volume fraction was significantly higher（P＜0.01）.After 22 weeks’telmisartan intervention，compared with the high－fat group，LVEDP and LVSP were significantly decreased（P＜0.01），but－dP/dtmax significantly increased（P＜0.05）.The level of the plasma PICP and PICP/ICTP were significantly decreased（P＜0.05）；left ventricular myocardial tissue collagen volume fraction content was decreased（P＜0.01）.The correlation analysis showed that cardiac collagen volume fraction in insulin－resistant group was positively correlated with insulin resistance index but negatively correlated with－dp/dtmax（P＜0.01）.Conclusion Insulin resistance promoted the synthesis of myocardial type I collagen，leading to increased myocardial collagen deposition and decreased cardiac diastolic function.Telmisartan may improve diastolic function partly by improving insulin resistance and reducing the deposition of myocardial collagen type I.

insulin resistance；cardiac diastolic function；collagen；remodeling；telmisartan

R458

A

10.7652/jdyxb201602014

2015－06－01

2015－10－13

國家自然科學基金資助項目（No.30871041）；陜西省科學技術研究發(fā)展計劃項目（No.2012KW－40－01）；陜西省自然科學基礎研究計劃項目（No.2014JM－8145）Supported by the National Natural Science Foundation of China（No.30871041），Science and Technology Research and Development Program of Shaanxi Province（No.2012KW－40－01），and the Natural Science Basic Research Project of Shaanxi Province（No.2014JM－8145）

田剛.E－mail：gangtian36@163.com

優(yōu)先出版：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20160124.1859.006.html（2016－01－24）