背景：越来越多的证据表明，在胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）状态下活性氧（ROS）和致炎细胞因子的过度生成在内皮功能障碍、高血压和动脉粥样硬化的发病中发挥主要作用。血红素氧合酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）在心血管系统中的保护作用受到人们的关注，多项研究认为HO-1是细胞的一种内源性保护蛋白。HO-1催化血红素氧化生成具有生物活性的胆绿素、一氧化碳（CO）和铁离子，这些分解产物具有强大抗氧化及调节血管舒缩等功能，因此我们推测HO-1的过表达对IR状态下血管损伤有保护作用。目的：通过观察HO-1对胰岛素抵抗大鼠主动脉血管功能和形态的影响，初步探讨HO-1血管保护作用的可能机制，为IR时血管病变治疗提供一定的理论基础和实验依据。方法：1．通过高脂肪饮食方法复制IR大鼠模型。Sprague-Dawley（SD）大鼠经6wk高脂肪饮食后，通过正常葡萄糖—高胰岛素钳夹技术证实成功复制IR大鼠模型。2．IR大鼠随机分成3个亚组和正常对照组（普通饮食）大鼠进行以下干预，共4wk：①正常对照组（NC），继续普通饮食，隔日腹腔注射生理盐水；②IR组：继续高脂饮食，隔日腹腔注射生理盐水；③正铁血红素（hemin）组：隔日腹腔注射hemin 30μmol／kg；④锌原卟啉（ZnPP）组：隔日腹腔注射ZnPP 10μmol／kg。实验过程中每周监测体重、血糖；采用鼠尾血压测定仪测定鼠尾动脉收缩压，同时监测心率；检测血清或主动脉组织的游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）、总抗氧化能力（total anti-oxide capacity，TAOC）、超氧歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factorα，TNF-α）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、诱生型NO合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）及内皮型NO合酶（endothelialnitric oxide synthase，eNOS）含量；血气分析仪检测动脉血CO含量；应用RT-PCR技术检测各组HO-1、TNF-α、iNOS及eNOS mRNA的表达；Western blot技术检测HO-1蛋白的表达；应用离体血管张力检测技术观察各组胸主动脉血管环反应性；扫描电镜下观察胸主动脉血管内皮超微结构改变。结果：1．IR模型的结果1．1经过6wk的高脂饮食，与普通饮食组（NC组）相比较，IR组的大鼠体重、血压、血糖、胰岛素水平明显高于NC组（P＜0.05），而钳夹试验的结果显示IR组的葡萄糖输注率（GIR）低于NC组，说明高脂饮食大鼠对胰岛素敏感性降低，存在明显的胰岛素抵抗。1.2 IR组出现明显的血脂代谢异常，TC、TG及FFA均高于NC组；IR组MDA高于NC组，但TAOC和SOD却低于NC组，说明IR大鼠存在氧化损伤且抗氧化能力下降；肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平高于NC组。2．hemin和ZnPP干预后的结果2．1血糖、体重和收缩压的变化：IR组大鼠动脉收缩压随病程延长进行性增高，但同时未发现心率的明显改变；与4wk IR大鼠相比，hemin组大鼠的血糖和体重没有明显改变（P＞0.05），但是hemin组大鼠动脉收缩压下降并接近同期对照组大鼠血压水平（P＞0.05）；给予ZnPP后，收缩压进一步升高，与4wk IR组收缩压相比有显著差异（P＜0.05）。2．2动脉组织氧化损伤指标的变化：与对照组相比，0wk、4wk IR组大鼠主动脉的TAOC及SOD均下降，并且有时间依赖性（P均＜0.01）；而MDA含量则逐步上升（P＜0.01）；hemin组的TAOC及SOD水平明显提高，与IR组大鼠相比有显著差异（P＜0.05）：给予ZnPP后IR大鼠MDA含量进一步增加，而TAOC及SOD继续降低，与IR组相比均有统计学差异（P＜0.05）。2．3大鼠血液CO、NO和主动脉NO含量变化：与对照组相比，0wk、4wk IR大鼠血液中CO含量明显降低（P＜0.05），IR组大鼠血清和动脉组织的NO含量明显增加（P＜0.05）；应用hemin后IR大鼠血液CO水平可显著提高，血清和动脉组织的NO含量与IR组相比则明显下降（P＜0.05）；与4wk IR组大鼠相比，给予ZnPP后动脉血CO含量进一步降低（P＜0.01），血清和动脉组织的NO水平显著增高（P＜0.01）。2．4各组主动脉HO-1 mRNA和HO-1蛋白的表达：对照组大鼠与4wk IR组大鼠血管组织HO-1 mRNA表达无统计学差异（P＞0.05）；hemin组HO-1 mRNA表达较对照组提高（P＜0.01）；ZnPP组HO-1 mRNA表达与对照组差异（P＞0.05）。hemin组HO-1蛋白表达明显高于对照组（P＜0.05），对照组、IR组和ZnPP组HO-1蛋白表达均无统计学差异。2．5各组主动脉组织iNOS、eNOS活性和mRNA表达变化：与对照组相比，各时间点IR组大鼠血清中iNOS活性均显著增高，而eNOS活性显著降低；4wk IR组大鼠血管组织iNOSmRNA表达上调而eNOSmRNA表达减少；与4wk IR组大鼠相比，hemin组中血清iNOS活性和表达显著降低（P＜0.01），而eNOS活性和表达显著增高（P＜0.05）；应用ZnPP后，IR大鼠血清中iNOS活性和表达均增高（P＜0.05），但是eNOS活性和表达与IR组相比无统计学差异。2．6各组主动脉组织TNF-α含量及mRNA表达的变化：与对照组相比，IR大鼠血管TNF-α含量及mRNA表达升高（P＜0.05）；hemin组TNF-α含量下降（P＜0.05），但mRNA表达没明显改变（P＞0.05）；而ZnPP组TNF-α含量及mRNA表达与4wkIR组相比无差异（P＞0.05）。2．7血管舒缩功能的改变：与对照组相比，各时间点IR大鼠胸主动脉对10^-6mol／L乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）的内皮依赖性舒张反应明显减弱（P＜0.05）；与4wk IR组大鼠相比，hemin组胸主动脉血管环对ACh舒张百分率有所提高（P＜0.05）；而给予ZnPP后，IR大鼠对10^-6mol／L ACh的舒张反应继续下降。与对照组相比，各时间点IR大鼠胸主动脉对对10^-6mol／L苯肾上腺素（phenylephrine，PE）的收缩反应增强（P均＜0.01）；与4wkIR组大鼠相比，hemin组胸主动脉血管环对PE的收缩反应减弱，P＜0.01；而ZnPP组血管环对10^-6mol／L PE的收缩反应与IR组血管环相比无差异（P＞0.05）。各组血管环非内皮依赖性舒张反应（硝普纳所致）无明显变化，组间比较均无差异（P＞0.05）。2．8扫描电镜下观察可见对照组完整的内皮细胞层；IR组内皮细胞表面和胞间连接被破坏；hemin组内皮细胞形态较IR组有所改善，接近对照组；而ZnPP组内皮细胞破坏严重。结论：1．持续6周高脂饮食可成功复制胰岛素抵抗大鼠模型，胰岛素抵抗状况下，大鼠血管舒张功能异常及内皮受损与血管组织存在氧化损伤和炎症因子过度表达有关。2．提高HO-1的表达水平可降低IR大鼠早期的高血压，同时有益于改善胸主动脉对血管活性物质的反应失调；而抑制HO-1的活性可加重胸主动脉对血管活性物质的反应失调。3．提高HO-1的表达可以增强血管组织抗氧化能力、减少脂质过氧化和炎性因子的生成，抗氧化途径可能参与了HO-1对IR状态下血管组织的保护作用。4．血红素氧合酶／一氧化碳和一氧化氮合酶／一氧化氮系统存在交互作用，提高HO-1表达对血管组织的保护作用可能与其通过抑制IR过程中iNOS／NO途径过量NO的生成、同时上调eNOS有关。5．IR状态下，由HO-1降解产生的内源性一氧化碳比一氧化氮对血管组织更有保护作用。