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背景:糖尿病心肌病(diabeticcardiomyopathy,DCM)严重威胁糖尿病患者的生命健康。目前研究认为,糖尿病心肌病主要由持续的高糖血症和高脂血症引起的氧化应激、胰岛素抵抗、线粒体功能障碍等导致。我们前期研究发现,在db/db小鼠中,持续过高的胰岛素水平导致磷酸化的蛋白激酶B(phosphorylated protein kinaseB,P-AKT)和磷酸化的叉头框蛋白O 1(phosphorylatedforkheadboxprotein 01,P-FOXO1)表达明显下降,进而引起线粒体膜电位和心脏功能下降。并且有研究发现,在1型糖尿病小鼠模型中,心脏线粒体ATP敏感钾通道(mitochondrial ATPsensitivepotassiumchannel,mitoKATP)表达和功能明显降低。其在2型糖尿病心肌病中,其表达和功能是否有变化,在糖尿病心肌病中发挥怎样的作用,则未见有报道。因此,本研究在前期实验基础上,观察了 2型糖尿病心肌病时心脏Kir6.1基因表达及心脏和线粒体功能的变化,并通过敲除和过表达Kir6.1基因,研究其对糖尿病心肌病时小鼠心功能/胰岛素抵抗时心肌细胞功能、线粒体功能的影响及机制。目的:探讨Kir6.1基因在糖尿病心肌病中的作用及机制。方法:在动物水平上,将小鼠随机分成8组:对照组、糖尿病心肌病组(高脂喂养(high-fat diet,HFD)结合注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导 DCM)、病毒对照组、病毒对照并给予HFD+STZ处理组、腺相关病毒组(过表达Kir6.1)、腺相关病毒并给予HFD+STZ处理组、心脏特异性Kir6.1基因敲除组和敲除并给予HFD+STZ处理组。在细胞水平上,将心肌细胞随机分成6组:对照组、胰岛素处理组、病毒对照组、病毒对照并给予胰岛素处理组、腺病毒组(过表达Kir6.1)和腺病毒并给予胰岛素处理组。分别以超声心动图和血清BNP检测评价小鼠心脏功能,以心肌组织HE和TUNEL染色评价小鼠心肌细胞病理和凋亡的情况,以透射电镜评价小鼠心脏线粒体结构。以ELISA检测心肌细胞培养上清BNP水平,以SeahorseXFe96生物能量测定仪评价心肌细胞线粒体功能。以RT-QPCR方法检测小鼠及细胞Kir6.1的mRNA水平表达,以蛋白印记方法检测小鼠及细胞Kir6.1、T-AKT、P-AKT、T-FOXO1、P-FOXO1 的蛋白表达水平。结果:(1)与对照组相比,给予HFD+STZ造模第15周诱导出糖尿病心肌病小鼠模型,表现为:体重、血糖明显增加;胰岛素水平降低;CO、MVE/A、LVEF、LVFS和LVPW;d减小,LVID;d和LVID;s增大;血清BNP水平升高;心肌细胞明显肥大,凋亡率增加;心脏线粒体结构破坏;HFD+STZ组Kir6.1基因的表达下降(P<0.05)。(2)与对照组相比,胰岛素处理组心肌细胞线粒体的基础呼吸能力、ATP生成能力、最大呼吸能力以及呼吸储备能力均有不同程度下降(P<0.05)。(3)与对照组相比,心脏特异性Kir6.1基因敲除小鼠,Kir6.1基因表达水平明显下降,同时心功能下降并出现线粒体结构破坏;P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平分别有不同程度下降(P<0.05)。(4)心脏特异性Kir6.1基因敲除并给予HFD+STZ处理后,小鼠心功能的下降和P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平的下降较DCM组更明显(P<0.05)。(5)与对照组相比,过表达Kir6.1基因,小鼠心肌的Kir6.1基因表达水平明显增加,P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平分别有不同程度增加(P<0.05),而心功能以及线粒体结构无明显改变。(6)与DCM组相比,过表达Kir6.1基因可减轻DCM时小鼠心脏功能障碍,降低DCM时小鼠血清BNP水平,降低DCM心肌细胞肥大变性和凋亡率(P<0.05);减少DCM线粒体结构破坏。增加P-AKT、P-FOXO1的表达水平(P<0.05)。(7)与对照组相比,过表达Kir6.1基因组的心肌细胞Kir6.1基因的表达水平明显增加,P-AKT、P-FOXO1的表达水平增高(P<0.05);与胰岛素处理组相比,过表达Kir6.1基因可降低胰岛素抵抗时心肌细胞BNP水平,减少线粒体功能下降,增加P-AKT、P-FOXO1的表达水平(P<0.05)。结论:(1)糖尿病心肌病时,小鼠心脏Kir6.1基因的表达下降,心脏功能和心肌细胞线粒体功能下降。(2)小鼠心脏特异性Kir6.1基因敲除后心功能和线粒体功能下降,下调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(3)敲除Kir6.1基因使糖尿病心肌病小鼠心功能和线粒体功能下降更明显,AKT、FOXO1的磷酸化水平下调更加明显。(4)过表达Kir6.1基因可减少小鼠糖尿病心肌病时心脏功能和线粒体功能障碍,可上调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(5)过表达Kir6.1基因可减少胰岛素抵抗时心肌细胞功能和线粒体功能障碍,可上调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(6)过表达Kir6.1基因可以减少糖尿病心肌病/胰岛素抵抗时心脏功能和线粒体功能障碍,其作用可能与上调P-AKT和P-FOXO1的表达有关。