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背景:糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy, DCM)是糖尿病患者心脏功能下降的主要原因,严重危害了人类的健康。目前认为其发病机制主要与微血管病变、胰岛素抵抗、代谢产物堆积相关。我们先前研究发现,糖尿病心肌病小鼠心肌组织中磷酸化AKT-Foxo1表达水平明显下降,后者与胰岛素抵抗和凋亡的发生密切相关。线粒体ATP敏感钾通道(mitochondrial ATP-sensitive potassium channels, mitoKATP)是位于线粒体内膜上的内向整流钾通道,具有改善能量代谢、抑制凋亡、减轻Ca2+超载、稳定内环境等作用。近期研究表明:选择性开放mitoKATP可提高p-AKT的表达水平,从而在缺血再灌注损伤中发挥重要作用。因此,我们在前期研究基础上提出假设,选择性开放mitoKATP或许可以通过调节AKT-Foxo1信号通路,提高AKT-Foxo1磷酸化水平,从而发挥减轻胰岛素抵抗、抑制凋亡、改善心脏功能的作用。目的:探讨选择性开放mitoKATP对糖尿病心肌病小鼠心脏功能的改善作用及相关机制。方法:选择10只周龄、体重以及遗传背景一致的db/m鼠做为正常对照组,30只同周龄的db/db鼠随机分入3个处理组,每组10只,分别给予不同的药物干预:2%DMSO; 2%DMSO + DZX (5mg/kg); 2%DMSO + 5-HD (5mg/kg) +DZX(5mg/kg);正常对照组仅给予2%DMSO处理,所有小鼠均给予药物干预4周,方式为每日晨腹腔注射。分别以超声心动图和血清NT-ProBNP水平检测评价开放mitoKATP对小鼠心脏功能的影响,以心肌组织HE和Tunel染色评价开放mitoKATP对心肌细胞肥大变性以及凋亡的影响。将分离培养的乳鼠原代心肌细胞随机分为5组,并给予不同的药物干预:insulin (100nmol/L) 24小时干预,诱导胰岛素抵抗状态:DZX (100μmol/L) + insulin (100nmol/L) 24 小时干预;5-HD (100μmol/L)+ DZX (10Oμmol/L) + insulin (100nmol/L) 24 小时干预;MK-2206 (5μmol/L) +DZX (100μmol/L) + insulin (100nmol/L) 24小时干预;对照组仅给予溶剂干预,DZX、5-HD、MK-2206均预先处理30分钟。以心肌细胞线粒体膜电位检测评价细胞能量代谢;通过蛋白印记方法检测pro-caspase3、cleaved-caspase3、t-AKT、t-Foxo1、p-AKT、p-Foxo 1的表达水平,评价开放mitoKATP对凋亡以及AKT-Foxo1信号通路的影响。结果:(1)与正常对照组相比,20周龄db/db鼠出现心脏功能障碍,表现为:左室射血分数(LVEF)、短轴缩短率(FS)、左室质量/体重比值(LVW/BW)和心脏指数(CI)明显下降,左室收缩末期内径(LVDs)明显增加(P<0.05);与DMSO处理组相比,DZX处理组小鼠LVEF,FS和CI明显增加,LVDs和血清NT-ProBNP水平明显下降(P<0.05),心肌细胞平均截面积、凋亡率和cleaved-caspase3相对表达水平明显减少(P<0.05),同时小鼠心肌组织p-AKT和p-Foxo1表达水平明显增加(P<0.05);而选择性mitoKATP抑制剂5-HD可阻断DZX的上述效应。(2)与对照组相比,1OOnmol/L胰岛素24小时干预可模拟细胞水平胰岛素抵抗状态,心肌细胞培养上清中NT-ProBNP水平和细胞BNP mRNA相对表达水平明显增加(P<0.05);与insulin处理组相比,DZX+insulin处理组心肌细胞培养上清中NT-ProBNP水平和细胞BNP mRNA的相对表达水平明显降低(P<0.05),cleaved-caspase 3的表达水平以及不同时间节点的caspase 3活性显著下降(P<0.05),而线粒体膜电位水平以及p-AKT和p-Foxo1的表达水平明显升高(P<0.05);同样,预先加入5-HD可阻断DZX的上述效应。(3)与DZX+insulin处理组相比,预先给予特异性AKT抑制剂MK-2206可阻断DZX增加AKT-Foxo1相继磷酸化的作用(P<0.05),并拮抗开放mitoKATP提高线粒体膜电位、改善能量代谢、抑制凋亡、减少心衰标记物表达的效应(P<0.05),其作用强度与5-HD+DZX+insulin处理组相当(P>0.05)。结论:(1)开放mitoKATP可明显改善糖尿病心肌病小鼠的心脏功能,降低胰岛素抵抗状态下心肌细胞心衰标志物的表达。(2)开放mitoKATP可显著提高胰岛素抵抗状态下心肌细胞的线粒体膜电位,改善能量代谢,并抑制糖尿病小鼠心肌细胞肥大变性和凋亡;(3)开放mitoKATP改善心功能可能与改善能量代谢和抑制凋亡相关。(4)开放mitoKATP可调节AKT-Foxo1信号通路,并且其提高线粒体膜电位、改善能量代谢、抑制凋亡、减少心衰标记物表达的作用是经由对AKT-Foxo1信号通路的调节介导的。(5) mitoKATP有望成为糖尿病心肌病早期治疗的一个潜在靶点。