近年来的研究表明，糖尿病慢性并发症的发生、发展不仅与持续血糖水平相关，而且与血糖的波动性密切相关，其中高血糖与心血管疾病的关系更是备受关注，在心血管疾病临床诊治工作中有25％-35％患者涉及糖代谢紊乱。有实验发现，血糖波动是糖尿病心血管并发症强烈的先兆表现，提示短暂的高血糖在糖尿病的血管并发症的发生发展中扮演着直接和重要的角色。波动性高血糖可显著增加2型糖尿病的微血管病变和心血管死亡危险。但其中的机制尚不完全清楚，有研究表明氧化应激是所有糖尿病并发症损害发生的主要因素。氧化应激可激活转录因子核因子-κB(Nuclear factor-KB，NF-κB)的表达，促进白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)，肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表达，其中NF-κB是传递氧化应激信号至关重要的转录因子，而IL-6，TNF-α又可诱导氧化应激的产生，由此形成氧化应激-炎症-氧化应激的恶性循环，导致细胞损伤。细胞损伤的终极表现就是细胞的死亡，而细胞死亡的方式主要有坏死和凋亡两种。在像糖尿病这样的慢性疾病中，凋亡与坏死相比可能起着更为重要的作用。心肌细胞是一种终末分化细胞，没有再生增殖能力，长期凋亡使其数量逐渐减少会导致心脏泵功能降低直至心力衰竭，也使得心肌对其他损伤如缺血的耐受明显减弱，而血管内皮细胞凋亡和内皮细胞的功能障碍密切相关，内皮细胞的功能障碍可导致动脉粥样硬化的发生。因此，抗氧化治疗治疗，减轻氧化应激反应引起了众多学者的关注。维生素C及维生素E是目前最常用的抗氧化剂，但它们并不能有效地在组织或细胞内发挥作用，哪种抗氧化剂的效果更好，也是目前研究的热点。N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine，NAC)是传统的祛痰剂（痰易净），而且在临床上已有广泛应用，无明显不良反应，近年发现NAC具有显著的抗氧化作用。目前尚无关于急性血糖波动在体的动物模型。本研究采用给Wistar雄性大鼠间断地从静脉输注50％葡萄糖溶液建立急性血糖波动性动物模型，探讨血糖波动诱导的氧化应激及炎症反应对心血管的影响及其中机制，并进一步研究抗氧化剂NAC的应用是否能减轻氧化应激及炎症反应。　　 实验材料及方法　　 一、实验动物　　 选取健康雄性Wistar大鼠24只，体重280-330g，由中国医科大学实验动物中心提供，清洁度Ⅰ级，随机被分为4组，每组6只，分别为对照组、急性血糖波动组、NAC干预组1、NAC干预组2，常规饲料，自由饮水，温度22±1℃，湿度50％左右，明/暗周期为12h。　　 二、建立急性波动性高血糖、NAC干预组大鼠动物模型　　 大鼠适应实验室环境3-5天后，用10％水合氯醛(按体重0.35 ml/100g)腹腔麻醉，然后进行颈部动静脉插管术。右侧颈静脉导管延伸至右心房，左侧颈动脉导管延伸至主动脉弓。两侧的导管均经皮下延续至背部然后外置，导管末端用金属钉封闭。动脉置管用做采血，静脉置管用做输液。所有大鼠术后均恢复3天。然后进行输液，①对照组（A组）予0.9％生理盐水，定时检测血糖使血糖维持在5.5mmol/L左右;②急性血糖波动组（B组）予50％葡萄糖注射液间断输注，定时检测血糖，使血糖在5.5mmol/L与20mmol/L之间波动，即血糖控制在5.5mmol/L左右持续1小时，然后血糖控制在20mmol/L左右持续1小时，如此循环;③NAC干预组1（C组），输入NAC（0.35mg·kg-1·min-1）及间断输入50％葡萄糖注射液，定时检测血糖，使血糖在5.5mmol/L与20mmol/L之间波动，即血糖控制在5.5mmol/L左右持续1小时，然后血糖控制在20mmol/L左右持续1小时，如此循环;④NAC干预组2（D组），输入NAC（0.7mg·kg-1·min-1）及间断输入50％葡萄糖注射液，定时检测血糖，使血糖在5.5mmol/L与20mmol/L之间波动，即血糖控制在5.5mmol/L左右持续1小时，然后血糖控制在20mmol/L左右持续1小时，如此循环。在实验的0h、2h、14h、26h、46h、48h分别从动脉取血0.6ml，离心后取上清以备用。对照组在输注44小时给予50％葡萄糖注射液输注，调整输注速度，使血糖保持在20mmol/L左右至46小时，所有实验大鼠输液时间为48小时，在输液结束后动物称重，予10％水合氯醛按0.3ml/100g腹腔注射麻醉动物，固定于解剖台，剪去胸部毛发，迅速打开胸腔，心内取血5ml，3000转/分离心15分，取上清于-70℃保存备用。留取心肌及主动脉标本。　　 三、主要实验方法　　 1、采用葡萄糖氧化酶法测定血糖;比色法检测血清及组织匀浆中丙二醛(Malondialdehyde，MDA)，比色法检测心肌及主动脉匀浆中一氧化氮(Nitricoxide，NO)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-PX)活性。　　 2、采用免疫组化技术观察心肌细胞及主动脉中NF-κB表达、诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)及细胞间粘附因子-1(Intercellularadhesion molecule-1，ICAM-1)的表达。　　 3、TUNEL法检测细胞凋亡。　　 4、采用RT-PCR技术检测心肌及主动脉中IL-6mRNA、TNF-αmRNA的表达。　　 5、采用Western blot杂交技术检测心肌及主动脉中IκB激酶β(IκB kinase-β，IKKβ)、Bax、Bcl-2水平。　　 结果：　　 1、活体急性血糖波动动物模型建立成功:在急性血糖波动组可见血糖在5.5mmol/L与20mmol/L之间波动，即血糖控制在5.5mmol/L左右持续1小时，然后血糖控制在20mmol/L左右持续1小时，如此循环48小时。　　 2、急性血糖波动组的大鼠氧化应激水平明显增加，主动脉中的氧化应激比心肌重，抗氧化剂应用后可改善氧化应激:①急性血糖波动组大鼠血清和心肌及主动脉匀浆中MDA水平较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉匀浆中MDA显著高于心肌匀浆(P＜0.05);②急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉匀浆中GSH-PX水平较对照组明显降低（P＜0.05），NAC干预组1较急性血糖波动组显著升高(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉匀浆中GSH-PX水平显著低于心肌匀浆（P＜0.05）;③急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉匀浆中NO水平较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉匀浆中NO显著高于心肌匀浆(P＜0.05);④急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中iNOS相对表达量较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉中iNOS相对表达量显著高于心肌(P＜0.05)。　　 3、急性血糖波动组大鼠的炎症因子水平明显增加，主动脉中炎症因子的表达比心肌增多，抗氧化剂应用后可使炎症因子表达减少:①急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中IL-6mRNA及TNF-αmRNA相对表达量较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉中IL-6mRNA及TNF-αmRNA相对表达量显著高于心肌(P＜0.05);②急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中ICAM-1相对表达量较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉中ICAM-1相对表达量显著高于心肌(P＜0.05)。　　 4、四组大鼠NF-κB相对表达量比较:急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中NF-κB相对表达量较对照组明显增加(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉中NF-κB相对表达量显著高于心肌(P＜0.05)。　　 5、四组大鼠心肌及主动脉中IKKβ含量的比较:急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中IKKβ含量较对照组明显升高(P＜0.05)，NAC干预组1较急性血糖波动组显著降低(P＜0.05)，但和对照组比较无显著性差异，干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异，主动脉中IKKβ含量显著高于心肌(P＜0.05)。　　 6、急性血糖波动组中心肌及主动脉中促凋亡蛋白表达增加，抑蛋白表达减少:急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉组织中的Bax表达显著高于对照组(P＜0.05);加入NAC干预后，可见干预组1及2的Bax表达明显低于急性血糖波动组（P＜0.05），干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异。急性血糖波动组大鼠心肌及主动脉中Bcl-2的表达显著低于对照组(P＜0.05)，加入NAC干预后，可见干预组1及2的Bcl-2表达明显高于急性血糖波动组（P＜0.05），干预组2与干预组1和对照组比较均无显著性差异。急性血糖波动组可见心肌及主动脉内皮有凋亡细胞出现，而NAC干预组1、NAC干预组2及对照组均未见细胞凋亡。　　 结论：　　 1、急性血糖波动可诱导心肌细胞及主动脉内促凋亡基因蛋白表达增加:抑凋亡蛋白表达减少，导致心肌细胞及主动脉内皮细胞凋亡，小剂量或大剂量NAC干预后促凋亡蛋白表达明显降低，抑凋亡蛋白表达明显增加，未检测到凋亡，小剂量或大剂量NAC之间无差异。　　 2、急性血糖波动导致大鼠心肌及主动脉中氧化应激增强，IKKβ表达增多，启动NF-κB信号通路，炎症因子表达明显增加，NAC干预后可抑制氧化应激，抑制通路的激活，减少炎症因子的表达，但加大NAC干预剂量未见与低剂量组有差异。　　 3、急性血糖波动在主动脉中诱导的氧化应激及炎症反应比心肌重。　　 4、急性血糖波动诱导大鼠心肌及主动脉中氧化应激及炎症因子表达增强，NF-κB信号通路激活，心肌细胞及主动脉内皮细胞出现凋亡，导致损伤，抗氧化剂NAC应用后可改善急性血糖波动所诱导的心肌及主动脉损伤。