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背景:糖尿病心肌病(DCM)是一种由糖尿病诱发的心脏功能障碍性疾病,其特点是早期出现心肌细胞凋亡、纤维化和心肌重塑,随之出现舒张和收缩功能障碍,最终进展为心力衰竭。DCM的发病机制尚未完全阐明,其可能与线粒体功能障碍、氧化应激、炎症、脂毒性、钙稳态失衡、胰岛素抵抗以及内质网应激等有关。糖尿病心肌细胞动力相关蛋白1(Drp1)表达升高,线粒体分裂增加,导致线粒体结构破坏和功能障碍,进而氧化磷酸化受损、活性氧(ROS)生成增多以及能量代谢障碍。在糖尿病心肌细胞中,由于胰岛素抵抗和葡萄糖利用障碍,心肌细胞摄取脂肪酸(FA)增加。但是,当心肌细胞摄取FA超过了线粒体脂肪酸氧化(FAO)能力时,心肌细胞内脂毒性物质蓄积,进而诱发氧化应激和细胞凋亡增加。通过Drp1调控线粒体分裂能否改善糖尿病心肌细胞脂肪酸氧化,进而减轻氧化应激、抑制心肌细胞凋亡,最终改善糖尿病心肌功能,目前尚无相关报道。目的:探讨Drp1对高糖培养的H9c2心肌细胞氧化应激和凋亡的影响及其机制。旨在为探索糖尿病心肌细胞的保护策略提供一定的理论基础。方法:1.将大鼠胚胎H9c2心肌细胞分为正常葡萄糖(NG)组(5.5 mmol/L葡萄糖+19.5 mmol/L甘露醇)和高糖(HG)组(33 mmol/L葡萄糖),并持续分组培养。选取HG组的H9c2心肌细胞进行分组干预,将其分为:HG+Dr组(33mmol/L葡萄糖+Drp1 si RNA)、HG+NC组(33 mmol/L葡萄糖+Controlsi RNA)、HG+Dr+Et组(33 mmol/L葡萄糖+Drp1 si RNA+26.3?mol/LEtomoxir)及HG+NC+Et组(33 mmol/L葡萄糖+Control si RNA+26.3?mol/LEtomoxir)。各组在不同条件下分别干预48小时。其中,乙莫克舍(Etomoxir)是CPT1的特异性抑制剂,通过抑制CPT1活性进而抑制脂肪酸氧化。2.用CCK-8法检测Etomoxir在高糖培养的H9c2心肌细胞中的IC50,确定Etomoxir的最佳干预浓度。用Lipofectamine RNAi MAX试剂转染Drp1 si RNA,并用Western blot验证转染效果。3.用线粒体提取试剂盒提取各组H9c2心肌细胞线粒体蛋白,用Western blot检测线粒体Drp1、CPT1B蛋白表达水平。用透射电子显微镜观察各组H9c2心肌细胞线粒体形态。通过CCK-8检测各组心肌细胞活力;油红O染色法检测各组心肌细胞内脂质;DCFH-DA探针检测各组心肌细胞内ROS;TUNEL检测各组心肌细胞凋亡;吸光度法检测各组心肌细胞内NADPH/NADP+值、还原型谷胱甘肽(GSH)和游离脂肪酸(FFA)含量;萤火虫荧光素酶法检测各组心肌细胞内ATP含量;Western blot检测各组心肌细胞内Drp1、CPT1B、Bcl-2、Bax、c-Caspase-3和c-Caspase-9蛋白表达水平。结果:1.探索Etomoxir在高糖培养的H9c2心肌细胞内的IC50=26.23?mol/L,确定Etomoxir的最佳干预浓度为26.3?mol/L。验证分析后证明Drp1 si RNA转染高糖培养的H9c2心肌细胞成功,可以用于后续实验。H9c2心肌细胞线粒体中Drp1和CPT1B蛋白表达水平与细胞内总Drp1和CPT1B蛋白表达水平趋势相同。Drp1蛋白表达升高,线粒体分裂增加、结构破坏,CPT1B蛋白表达水平降低。抑制Drp1蛋白表达,线粒体分裂减少、结构完整,CPT1B蛋白表达水平升高。2.与NG组相比,HG组的H9c2心肌细胞Drp1蛋白表达升高(P<0.05)、线粒体体积减小且结构破坏(P<0.0001)、CPT1B蛋白表达降低(P<0.0001)、细胞活力减低(P<0.001)、细胞内脂质蓄积增加(P<0.0001)、FFA含量增加(P<0.01)、NADPH/NADP+值减低(P<0.0001)、GSH含量减少(P<0.0001)、ROS生成增加(P<0.0001)、ATP生成减少(P<0.0001)、TUNEL阳性率升高(P<0.0001)、促凋亡蛋白表达升高(P<0.05)和抗凋亡蛋白表达降低(P<0.05)。3.与HG+NC组相比,HG+Dr组的H9c2心肌细胞Drp1蛋白表达降低(P<0.0001)、线粒体体积增大且结构完整(P<0.01)、CPT1B蛋白表达升高(P<0.01);细胞活力增加(P<0.05)、细胞内脂质蓄积减少(P<0.001)、FFA含量减少(P<0.01)、NADPH/NADP+值增加(P<0.01)、GSH含量增加(P<0.001)、ROS生成减少(P<0.001)、ATP生成增加(P<0.001)、TUNEL阳性率降低(P<0.01)、促凋亡蛋白表达降低(P<0.05)和抗凋亡蛋白表达升高(P<0.05)。4.应用Etomoxir抑制CPT1活性后,抑制Drp1蛋白表达产生的促进脂肪酸氧化、减轻氧化应激和减少细胞凋亡的作用被逆转,高糖培养的H9c2心肌细胞损伤加重。结论:1.高糖培养的H9c2心肌细胞Drp1蛋白表达升高,线粒体分裂增加、结构破坏,脂肪酸氧化减低,氧化应激增强,细胞凋亡增加。2.抑制高糖培养的H9c2心肌细胞Drp1蛋白表达,线粒体分裂减少、结构完整,脂肪酸氧化增加,氧化应激减轻,细胞凋亡减少。3.抑制Drp1蛋白表达产生的糖尿病心肌细胞保护作用可能与Drp1/CPT1信号通路有关。