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研究背景：糖尿病临床常见，发病率逐渐增加，对人类健康危害极大。糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy，DC)是指糖尿病病人在无明显动脉粥样硬化和高血压时，发生的的特异性心肌病，近来的研究表明心功能异常是糖尿病患者的主要死亡原因之一。由于糖尿病心肌病的发生机制尚不清楚，目前尚无有效的防治措施。
近来的研究表明心肌细胞能量代谢异常与心肌细胞数量的减少可能是导致糖尿病心脏功能受损的重要病理生理机制。线粒体不仅是细胞能量产生的重要场所，而且参与了细胞凋亡、死亡的过程。因此，线粒体功能障碍在糖尿病心肌病的发生过程中起关键作用。线粒体通透性转换(mitochondrial permeabilitytransition，MPT)是线粒体内外信息交流的中心枢纽，在维持线粒体功能中起关键作用。线粒体通透性转换(MPT)是通过线粒体膜通透性转换孔(mitochondrialpermeability transition pore，MPTP)实现的。因此我们提出糖尿病心肌病的线粒体膜机制的假说：即高糖直接或通过活性氧(reactive oxygen species，ROS)、Ca2+超载引起线粒体膜结构与功能的改变，表现为线粒体膜流动性减弱，线粒体膜通透性转换孔(MPTP)异常开放造成离子通透紊乱，线粒体膜内外电荷平衡分布被破坏，线粒体膜除极化，线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential，MMP or△ψm)降低或丧失，细胞色素C及凋亡诱导因子释放，造成心肌细胞能量合成障碍与心肌细胞凋亡、坏死，从而导致心肌细胞舒张与收缩功能障碍。为验证此假说，本实验拟通过链脲佐菌素建立糖尿病动物模型，观察高糖对心肌细胞的影响，并探讨MPTP在糖尿病心肌损伤中的作用。
研究目的：1)建立链脲菌素(streptozotocin，STZ)诱导的1型糖尿病大鼠模型，电镜观察心肌细胞超微结构，研究糖尿病对心肌损伤；2)研究糖尿病心肌细胞凋亡及心肌线粒体膜电位(MMP)水平，探讨心肌细胞凋亡与MPT的关系；3)研究糖尿病大鼠氧化应激水平及其与MPT的关系。
研究方法：1)大鼠链脲菌素(STZ)一次性50mg/kg腹腔注射诱导1型糖尿病模型，注射后于72小时、7天取尾静脉血测血糖浓度均≥16.7mmol/L，确定为糖尿病成模。动物分为2组：正常对照组(NC组)和糖尿病组(DM组)。2)标记每只大鼠并于4周、8周、12周末空腹10小时尾静脉测血糖并称重。3)12周末颈静脉采血检测血清还原型谷胱甘肽(reduced glutathione，GSH)水平，称取大鼠心脏重量。4)左心室心肌标本进行电镜观察，TUNEL法检测心肌细胞凋亡并计算凋亡指数。5)提取左心室肌线粒体，检测心肌MMP和线粒体活性氧(ROS)生成速率。
研究结果：1)STZ诱导的1型DM组大鼠12周末体重(357.75 g±28.90 g)明显低于NC组(554.62 g±11.56 g)(P<0.01)；血糖(30.04 mmol/L±3.04 mmol/L)明显高于NC组(7.35 mmol/L±1.86 mmol/L)(P<0.01)；心指数(0.35％±0.03％)明显高于NC组(0.27％±0.01％)(P<0.01)；电镜观察DM组心肌细胞超微结构改变明显，心肌纤维疏松紊乱，心肌细胞线粒体肿胀，部分线粒体膜断裂，线粒体嵴排列紊乱甚至溶解，核染色质凝聚或边集，核膜内陷，并有大量脂滴沉着等改变。2)STZ诱导的l型DM组大鼠心肌细胞凋亡指数(0.41±0.04)显著高于较NC组(0.26±0.03)(P<0.01)；大鼠MMP用相对荧光单位表示，DM组(9.66±1.70)显著低于NC组(19.88±1.38)(P<0.01)；大鼠心肌MMP与心肌细胞凋亡指数负相关(相关系数r=-0.991，P<0.05)。3)DM组大鼠心肌线粒体ROS产生速率用pmol DCF formed/(s·mg protein)表示，DM组(13.01±3.31)显著高于DC组(28.8±6.11)(P<0.01)；DM组血清还原型谷胱甘肽(GSH)含量(7.88mg/L±1.76 mg/L)显著低于DC组(11.97 mg/L±1.15 mg/L)(P<0.01)；心肌线粒体ROS产生速率与心肌MMP负相关(相关系数r=-0.976，P<0.05)。
研究结论：1)链脲菌素诱导的1型糖尿病大鼠模型心肌细胞线粒体结构损坏和数量减少；2)糖尿病引起心肌细胞凋亡与线粒体通透转换孔异常开放有关；3)糖尿病诱导氧化应激损伤导致线粒体通透性转换孔开放。