磷酸化p38MAPK在2型糖尿病大鼠大血管中的表达及阿托伐他汀的干预作用

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目的:随着人民生活水平的提高、生活方式的改变以及人口老龄化进程的加速,我国糖尿病(Diabetes Mellitus, DM)的患病率正在逐年增高,2007-2008年全国糖尿病患病率调查结果表明,我国20岁以上成人糖尿病患病率已达9.7%,据此推算,我国糖尿病总患病人数达9200万以上,已成为世界第一糖尿病大国。糖尿病成为继肿瘤、心血管疾病之后的第三大严重威胁人类健康的慢性非传染性疾病。糖尿病的构成以2型糖尿病(type2diabetes mellitus, T2DM)为主,占90%以上。糖尿病大血管病变是指主动脉、冠状动脉、脑基底动脉、肾动脉及周围动脉等发生病变,以动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)为主要病理基础,它与单纯的AS相比病变范围大、程度重、发生早。大血管病变是危害最大的糖尿病慢性并发症,是我国2型糖尿病患者主要的致残、致死原因。约80%的2型糖尿病患者死于大血管并发症,如心肌梗死、脑卒中等。研究显示,AS的病理改变与丝裂素活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)的过度激活有关,p38MAPK通路属于MAPK家族,与内皮细胞损伤关系密切,是参与炎症反应的重要的细胞内通路,由此推测,磷酸化p38MAPK参与了2型糖尿病大血管病变的发病过程。阿托伐他汀能够有效降低血浆胆固醇(total cholesterol, TC)水平,减少低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)的生成,除调脂作用外,阿托伐他汀还具有抗炎、改善血管内皮功能、稳定斑块的作用。本课题通过高脂、高糖饲养wistar大鼠,建立具有2型糖尿病动脉粥样硬化特点的动物模型,观察wistar糖尿病大鼠胸主动脉磷酸化p38MAPK表达水平的变化以及阿托伐他汀干预对磷酸化p38MAPK表达水平的影响,探讨p38MAPK与糖尿病大血管动脉粥样硬化的关系及阿托伐他汀的干预作用。方法:选用4周龄健康雄性wistar大鼠25只,适应性饲养1周后,按照随机数字表将大鼠随机分为正常对照组(NC,n=6)和实验组(EX,n=19),正常对照组采用标准饲料喂养,实验组采用高脂高糖饲料喂养(20%的蔗糖、10%的熟猪油、2.5%的胆固醇、1%的胆酸、66.5%的标准饲料)。喂养4周后,实验组大鼠隔夜空腹腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin, STZ,30mg/kg),正常对照组仅注射等容积的柠檬酸缓冲液。于实验的第6周测大鼠空腹血糖(fasting blood glucose, FBG),选择血糖≥7.8mmol/L者为糖尿病成模标准(19只实验组大鼠中15只造模成功)。将成模糖尿病大鼠(n=15)随机分为2组:2型糖尿病空白对照组(DM,n=7)、2型糖尿病+阿托伐他汀干预组(ATR,n=8)。阿托伐他汀组给予阿托伐他汀10mg/kg灌胃,每日一次,正常对照组和糖尿病组给予等量的饮用水灌胃,共8周,实验过程中阿托伐他汀组1只大鼠死于灌胃。于实验第14周末空腹后分别测量大鼠体重、血糖,麻醉后心尖取血、分离血清,测定血清TC、甘油三酯(triglyceride, TG)、LDL、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein, HDL)、细胞间黏附分子1(intercellular adhesionmolecule1, ICAM-1)、血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule1, VCAM-1)及核转录因子(nuclear transcription factor, NF)-κB水平;取胸主动脉纵切后观察动脉情况,取约1cm予以4%多聚甲醛固定,进行HE染色,光镜下观察血管病理变化;免疫组织化学法测胸主动脉中磷酸化p38MAPK、NF-κB、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractantprotein-1, MCP-1)的蛋白表达水平。以人工计数方法统计主动脉组织磷酸化p38MAPK、NF-κB、MCP-1表达水平。采用SPSS16.0统计软件进行分析,所有资料均进行正态性检验及方差齐性检验,正态分布数据以均数±标准差(x±s)表示,非正态分布数据以中位数(最小值,最大值)表示,正态分布及方差齐的资料,用t检验及单因素方差分析,组间两两比较采用SNK-q检验,不符合正态检验的资料,采用非参数检验,指标间的相关性检验采用pearson相关分析,以P<0.05为有统计学意义结果:1各组大鼠一般情况正常对照组大鼠状态良好,饮食及尿量无明显变化,体重呈逐渐增加趋势。糖尿病组及阿托伐他汀组大鼠饮食、尿量有所增加,偶有毛色发黄、晦暗,毛发散乱、潮湿、体重下降者,各组大鼠体重差异无统计学意义(NC320.67±12.04g;DM326.29±49.74g;ATR317.43±48.67g)。2各组大鼠血清生化指标结果2.1实验6周末数据正常对照组大鼠空腹血糖为6.50±0.52mmol/L,实验组为15.90±4.85mmol/L,实验组大鼠空腹血糖较正常对照组明显升高(P<0.01)。2.2实验14周末,三组大鼠生化指标正常对照组:FBG6.33±0.69mmol/L,TG0.81±0.27mmol/L,TC2.18±0.39mmol/L,LDL1.24±0.47mmol/L,HDL1.55±0.33mmol/L,ICAM-175.63±19.52pg/ml,VCAM-1616.54±54.51ng/ml,NF-κB78.68±12.15μmol/L。糖尿病组:FBG12.99±2.07mmol/L,TG1.83±0.40mmol/L,TC4.15±0.41mmol/L,LDL2.53±0.44mmol/L,HDL0.68±0.23mmol/L,ICAM-1130.59±16.00pg/ml,VCAM-1990.19±119.18ng/ml,NF-κB170.22±21.53μmol/L。阿托伐他汀组:FBG12.43±2.40mmol/L,TG1.23±0.33mmol/L,TC3.07±0.51mmol/L,LDL1.86±0.28mmol/L,HDL0.98±0.33mmol/L,ICAM-1102.61±15.15pg/ml,VCAM-1809.29±150.27ng/ml,NF-κB116.13±32.63μmol/L。糖尿病组和阿托伐他汀组大鼠血糖较正常对照组明显升高(P<0.05),糖尿病组和阿托伐他汀组大鼠血糖差别无统计学差异。与正常对照组相比,糖尿病组大鼠血清TG、TC、LDL、ICAM-1、VCAM-1、NF-κB显著增高(P<0.05),经阿托伐他汀干预治疗8周后,阿托伐他汀组各项指标较糖尿病组明显降低(P<0.05),但仍高于正常对照组。糖尿病组及阿托伐他汀组HDL水平较正常对照组降低,阿托伐他汀组HDL水平较糖尿病组有所升高,但差异无统计学意义。3胸主动脉病理改变胸主动脉切片HE染色镜下检查:正常对照组可见血管内皮细胞完整,排列整齐,内膜光滑,中膜平滑肌细胞排列整齐。糖尿病组可见主动脉内皮细胞肿大变性,胞核皱缩,内膜增厚,可见泡沫细胞聚集,内弹力板断裂,中膜平滑肌细胞排列紊乱,可见胶原纤维增生,外膜可见新生毛细血管阿托伐他汀组可见血管内皮细胞基本完整,内膜偶有增厚,中膜平滑肌细胞排列基本整齐。4免疫组化结果和正常对照组相比,糖尿病组血管组织磷酸化p38MAPK、NF-κB、MCP-1表达水平升高(P<0.05),阿托伐他汀干预治疗8周后,阿托伐他汀组血管组织磷酸化p38MAPK、NF-κB、MCP-1表达水平较糖尿病组降低(P<0.05)。pearson相关分析显示主动脉磷酸化p38MAPK蛋白和NF-κB(r=0.406, P=0.001)、MCP-1(r=0.310, P=0.016)蛋白表达呈显著正相关。结论:1p38MAPK过度激活参与了糖尿病大血管病变的发生发展。2阿托伐他汀通过调脂、降低磷酸化p38MAPK的表达以及抗炎机制,在糖尿病大血管病变中起到防治作用。
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