替米沙坦对1型糖尿病大鼠心肌的保护作用及其机制

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:danaxiao99
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背景:   糖尿病是威胁人类健康的重大疾病之一。糖尿病的患病率在世界范围内快速增长。糖尿病患者的心血管疾病风险正在不断增加,因而,糖尿病心血管并发症是糖尿病致死的主要原因。1972年,Rubler S等学者通过对糖尿病心衰患者的观察,提出了糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DC)的概念,并认为糖尿病心肌病变与糖尿病特有的代谢有关,它是指糖尿病患者在无明显冠状动脉粥样硬化及高血压时发生的心肌疾病,其临床特征早期以心脏舒张功能不全、晚期以收缩功能不全为主。糖尿病心肌病作为一种独立、特异的心肌病,目前其机制尚未完全明了,同时患者早期常常无症状或症状不明显,诊断和治疗容易被忽视。现有相关的治疗措施(或药物)主要包括钙拮抗剂、血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensincoverting enzyme inhibitors,ACEI)及抗氧化治疗等。近年研究认为细胞凋亡和氧化应激在其发病机制中占有重要地位,同时AngⅡ在糖尿病状态下可介导氧化应激和心肌细胞凋亡的发生。而线粒体膜电位(△ψm)下降是细胞凋亡的特异性改变,是细胞凋亡早期的一个关键性交化,△ψm下降可伴随细胞色素C及凋亡诱导因子等一系列活性物质的释放,最终造成线粒体能量代谢障碍和细胞凋亡。   基于上述,我们推测:阻断AngⅡ的作用可能会降低氧化应激水平,并有可能通过影响线粒体膜相关结构和分子性状改变而改善心肌细胞凋亡。替米沙坦是一种新型、特异的AT1受体拮抗剂,已有研究认为替米沙坦不仅可阻断AngⅡ作用,还可选择性的激动过氧化物酶体增殖物激活受体γ,调节糖脂代谢。因此,本实验采用替米沙坦治疗链脲佐菌素诱导建立的1型糖尿病大鼠模型,观察其疗效,并通过氧化应激指标、线粒体膜电位及心肌细胞凋亡变化等探讨替米沙坦保护糖尿病心肌可能的线粒体膜机制。   目的:   1.观察糖尿病大鼠氧化应激及心肌线粒体超微结构变化。   2.研究糖尿病大鼠线粒体膜电位及心肌细胞凋亡变化,并探讨糖尿病心肌细胞凋亡可能的线粒体膜机制。   3.观察替米沙坦对糖尿病大鼠心肌的干预效果,并探讨其保护糖尿病心肌可能的线粒体膜途径。   方法:   1.健康成年雄性Wistar大鼠一次性腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)(50mg/kg)诱导1型糖尿病大鼠模型,72小时、7天后随机血糖浓度≥16.7mmol/L的大鼠表示建模成功。实验动物分为3组:正常对照(Con)组、糖尿病(DM)组、替米沙坦干预(T)组。其中替米沙坦干预组于建模成功后每天予替米沙坦灌胃[8.34mg/(kg.d)]。   2.每天测量体重以调节替米沙坦用量,并记录链脲佐菌素注射后7天、实验结束12周时体重及随机血糖浓度,并予处死后测定心脏质量,计算心脏质量与体重比。   3.观察12周后,处死动物前颈外静脉取血,分离血清;比色法测定血清还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活力;硫代巴比妥酸(thibabituric acid,TBA)法测定血清丙二醛(maleic dialdehyde,MDA)含量。   4.HE染色观察心肌组织学变化;原位末端转移酶标记(terminal deoxynucleotidyltransferase biotin-dUTP nick end labeling,TUNEL)法检测心肌细胞凋亡;透射电镜观察心肌线粒体超微结构。   5.低温差速离心法分离心肌线粒体;采用DCFH-DA探针,荧光分光光度计测定线粒体活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平;JC-1作为荧光探针检测线粒体膜电位。   结果:   1.DM组血糖于STZ注射后7天显著升高(28.56±2.54mmol/L Vs.6.06±0.50mmol/L,P<0.01);其12周时血糖仍居于较高水平(30.04±3.04mmol/L   Vs.7.35±1.86mmol/L,P<0.01);同时,DM组于7天、12周之间血糖无显著差异(28.56±2.54mmol/L Vs.30.04±3.04mmol/L);T组STZ注射后7天血糖亦升高显著(28.19±4.40mmol/L Vs.6.06±0.50mmol/L,P<0.01),且与DM组比较无显著差异(28.19±4.40mmol/L Vs.28.56±2.54mmol/L);12周时T组血糖较DM组有所下降,但仍无显著差异(26.64±5.15mmol/L Vs.30.04±3.04mmol/L)。   2.与Con组比较,DM组于STZ注射后7天体重显著降低(426.88±14.32g Vs。471.75±9.56g,P<0.01),12周时仍持续降低(357.75±28.90g Vs.554.63±11.56g,P<0.01);T组STZ注射后7天体重亦有显著下降,且低于DM组(410.63±11.59g Vs.426.88±14.32g,P<0.05);与DM组比较,12周时T组体重仍下降明显,但无显著差异(340.63±22.68g Vs.357.75±28.90g)。   3.DM组心脏质量显著低于Con组(1.26±0.08g Vs.1.48±0.07g,P<0.01),心/体比则显著增高(0.35±0.03% Vs.0.27±0.01%,P<0.01);T组心脏质量均低于DM组(1.17±0.07g Vs.1.26±0.08g,P<0.05)和Con组(1.17±0.07g Vs.1.48±0.07g,P<0.01),心/体比亦显著增高(0.34±0.01% Vs.0.27±0.01%,P<0.01),但与DM组相比无统计学意义(0.34±0.01% Vs.0.35±0.03%)。   4.与Con组比较,DM组GSH含量(7.88±1.76g/L Vs.11.97±1.15g/L,P<0.01)、SOD活力(155.35±17.23U/ml Vs.219.72±22.39U/ml,P<0.01)降低、MDA含量显著增高(6.92±0.62nmol/ml Vs.3.66±0.51nmol/ml,P<0.01);T组GSH含量(11.22±1.67g/L Vs.7.88±1.76g/L,P<0.01)、SOD活力(187.70±20.59U/mlVs.155.35±17.23U/ml,P<0.01)显著高于DM组,MDA含量(4.24±0.47nmol/mlVs.6.92±0.62nmol/ml,P<0.01)则下降。   5.电镜下可见DM组心肌肌纤维排列紊乱,线粒体肿胀,线粒体膜模糊、增厚,嵴不规则或断裂,有的嵴溶解,部分线粒体空泡变性明显,有明显糖原沉积现象;T组线粒体结构改变较DM组有所减轻。   6.DM组线粒体ROS生成速率(10.60±0.54U/s.mg Vs.7.14±0.33U/s.mg,P<0.01)、凋亡指数(0.35±0.16 Vs.0.15±0.08,P<0.05)显著增高,△ψm显著下降(9.66±1.70RFU Vs.19.88±1.38RFU,P<0.01):而与DM组相比,T组线粒体ROS生成速率(8.74±0.76U/s.mg Vs.10.60±0.54U/s.mg,P<0.01)、凋亡指数(0.17±0.08Vs.0.35±0.16,P<0.05)有显著下降,△ψm有所回升(16.84±1.84RFU Vs.9.66±1.70RFU,p<0.01)。   7.HE染色光镜下可见DM组心肌纤维排列紊乱,肌纤维断裂,细胞核增大,横纹模糊或消失,可见固缩的细胞核,且有少量炎细胞浸润,毛细血管明显充血,有多量红细胞漏出,T组心肌形态学变化较DM组有明显减轻。   结论:   1.本研究表明糖尿病大鼠氧化应激显著增加,心肌线粒体氧自由基生成增多,并可能通过介导心肌线粒体膜结构、分子性状改变导致心肌细胞凋亡,影响心脏功能。   2.替米沙坦可改善糖尿病心肌细胞凋亡,对糖尿病心肌起保护作用,除改善心肌纤维化外,还可能通过降低糖尿病大鼠机体的氧化应激水平,减少过多的氧自由基对线粒体膜损伤的途径。
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