2型糖尿病胰島素抵抗引發(fā)心肌病發(fā)病機(jī)制的探討

張霞

·實(shí)驗(yàn)研究·

2型糖尿病胰島素抵抗引發(fā)心肌病發(fā)病機(jī)制的探討

張霞

目的 建立2型糖尿病性心肌病大鼠模型, 探討糖尿病引起心肌損傷的相關(guān)因素。方法 SD大鼠喂以高脂高糖飼料加小劑量鏈脲佐菌素,建立2型糖尿病胰島素抵抗大鼠模型, 隨機(jī)分為正常組、糖尿病組。檢測了兩組大鼠血清中相關(guān)指標(biāo)含量以及心肌組織中晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)的含量, 并觀察心臟結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果 糖尿病組相關(guān)指標(biāo)均較正常組明顯增高, 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01), 同時(shí)HE染色觀察到糖尿病大鼠心肌細(xì)胞變性壞死,結(jié)構(gòu)紊亂。結(jié)論 糖尿病引起心肌病變的原因可能是細(xì)胞代謝紊亂引起心肌組織相關(guān)指標(biāo)過度表達(dá)有關(guān)。

2型糖尿??；胰島素抵抗；心肌病

糖尿病是當(dāng)今世界上最常見的慢性病之一, 其發(fā)病率和病死率正呈逐年上升趨勢, 由其引起的諸多并發(fā)癥中, 糖尿病性心肌病危害非常大。本實(shí)驗(yàn)通過建立2-DM大鼠心肌細(xì)胞病理損傷模型, 觀察正常組、模型組大鼠相關(guān)指標(biāo)的變化,為臨床上合理治療糖尿病性心肌病提供更科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。臟稱重, 免疫組化檢測心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的表達(dá), 并用光鏡觀察心肌結(jié)構(gòu)。

1.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件處理,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差 ( x-±s)表示, 應(yīng)用t檢驗(yàn), 計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)；P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1 材料與方法

2 結(jié)果

1.1 材料 材料和試劑以及儀器均有山西醫(yī)科大基礎(chǔ)學(xué)院生理實(shí)驗(yàn)室提供。取雄性SD大鼠若干只, 觀察室里飼養(yǎng)1周后, 隨機(jī)選取20只作為正常對照組, 喂以基礎(chǔ)飼料, 其余用于誘導(dǎo)2型糖尿病, 連續(xù)4周喂以高脂飼料, 小劑量腹腔注射STZ溶液, 1周后, 空腹血糖≥16.7 mmol/L為2型糖尿病模型, 繼續(xù)喂以高脂高糖飼料。20周后隨機(jī)取20只作為糖尿病性心肌病對照組, 尾靜脈取血檢測血糖、胰島素、游離脂肪酸(FFA)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)的含量, 心

2.1 兩組大鼠血清相關(guān)指標(biāo)的含量對比 高脂高糖喂養(yǎng)20周后, 與正常對照組相比, 糖尿病對照組大鼠血清空腹血糖(FBG)和空腹胰島素(FINS)均顯著升高, 同時(shí)測得糖尿病對照組大鼠血清TG、TC和FFA含量明顯高于正常對照組, 差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。見表1。

2.2 兩組大鼠心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量對比與正常對照組相比, 糖尿病對照組心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量均顯著升高, 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。詳見表2。

表1 兩組大鼠血清中FBG、FFA、TG、TC和FFA的含量比較( x-±s)

表2 兩組大鼠心肌組織AGEs、TNF-α、AngⅡ的含量比較( x-±s)

2.3 兩組大鼠左心室重量指數(shù)及心臟指數(shù)對比 正常對照組的左心室質(zhì)量指數(shù)(LVMI)和心臟質(zhì)量指數(shù)(HWI)分別為(2.58±0.06)mg/g和(3.23±0.15)mg/g, 與正常對照組相比, 糖尿病對照組大鼠LVMI和HWI分別為(3.47±0.18)mg/g和(4.51±0.19)mg/g, 指標(biāo)明顯升高, 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。同時(shí)在光鏡下發(fā)現(xiàn)正常對照組大鼠心肌組織無明顯形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變, 糖尿病對照組大鼠的心肌細(xì)胞明顯腫脹肥大、變性,細(xì)胞核明顯增大, 心肌纖維排列和結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂。

3 討論

據(jù)世界衛(wèi)生組織最新公布數(shù)據(jù)顯示, 糖尿病無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家, 其發(fā)病率和病死率正呈逐年上升趨勢,已成為繼心腦血管疾病、惡性腫瘤外的第三大疾病, 且發(fā)病人群日趨年輕化, 已嚴(yán)重威脅到人類健康。而我國已成為世界第一糖尿病大國, 患病率為9.7%, 已高于世界平均水平的6.4%。糖尿病本身并不可怕, 可怕的是由此引起的一系列并發(fā)癥。如心腦血管疾病、眼底病變、周圍神經(jīng)病變引起的四肢潰爛等。而由其引起的諸多并發(fā)癥中, 糖尿病性心肌病危害非常大, 但其發(fā)病機(jī)制仍未完全明了。臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn), 糖尿病是心血管疾病最常見的易患因子之一, 也是心血管疾患并發(fā)心肌梗死高死亡率獨(dú)立的高危因素［1］。研究表明, 糖尿病性心肌病(DCM)是種特殊的心肌疾病進(jìn)程, 它不同于單純的心肌缺血和高血壓, 而且也不同于原發(fā)性心肌病。DCM早期病理特點(diǎn)是殘存的單核細(xì)胞內(nèi)非特異性間質(zhì)變性, 促進(jìn)心肌間質(zhì)和血管周圍纖維化, 心肌細(xì)胞肥厚、心肌微血管基底膜增厚, 心室腔擴(kuò)張, 心室重構(gòu)。

本實(shí)驗(yàn)采用糖尿病大鼠模型, 給與高脂高糖飲食, 再給以小劑量鏈脲菌素(STZ)腹腔注射誘發(fā)糖尿病模型, 然后經(jīng)過20周的高脂高糖飼料的喂養(yǎng), 血糖和胰島素明顯升高, 成功復(fù)制與臨床相近的2 型糖尿病模型以及糖尿病心肌病模型。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道糖尿病心肌病變的發(fā)病機(jī)制包括心肌細(xì)胞的能量代謝障礙、微血管病變、心肌間質(zhì)纖維化、心臟神經(jīng)調(diào)節(jié)紊亂和大血管病變等。大量的臨床和實(shí)驗(yàn)證明糖尿病性心肌病的直接原因是胰島素抵抗和持續(xù)高血糖引起細(xì)胞代謝異常［2］, 從而引起心肌組織廣泛缺血、變性、壞死和纖維化。

本實(shí)驗(yàn)中可以觀察到糖尿病大鼠血糖、血胰島素水平顯著升高, 血膽固醇、TG以及FFA水平增加, 這表明糖尿病病程中代謝發(fā)生紊亂。在正常情況下, 心肌細(xì)胞代謝的能量來源60%～80%為游離脂肪酸的β氧化, 20%～30%來源于糖的氧化與利用。糖尿病狀態(tài)下心肌能量代謝幾乎完全依賴于脂肪酸氧化, 糖尿病性心肌細(xì)胞對脂肪酸的攝取增加, 長期的過量攝入脂肪酸仍引起脂肪酸［3］在心肌細(xì)胞的沉積, 直接損傷了心肌細(xì)胞肌原纖維的功能。研究表明, 葡萄糖在心肌細(xì)胞內(nèi)的堆積, 使糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)形成增多, 誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生, 而過多的氧自由基可以對離子通道、線粒體功能、DNA合成和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響, 甚至可以直接啟動(dòng)心肌細(xì)胞凋亡。因此, 從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出, 血糖和脂肪酸含量的升高和AGEs過度表達(dá)可能就形成了糖尿病心肌病的病理基礎(chǔ), 導(dǎo)致心肌功能損傷。隨之而來的病理檢查和光鏡觀察也可見心肌損傷抑制了心肌細(xì)胞對葡萄糖的利用, 從而引起糖尿病心肌病理改變。

目前認(rèn)為, TNF-α［4］和AngⅡ在心肌細(xì)胞的過度表達(dá)參與了多種心臟疾病的發(fā)生發(fā)展。糖尿病心肌病時(shí)存在心肌局部血管緊張素(RAS)系統(tǒng)的激活, 血管緊張素Ⅱ的水平增加會(huì)引起左心室心肌細(xì)胞TGF-β1增加, 從而心肌纖維化［5,6］。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí), 糖尿病心肌病變時(shí), 表現(xiàn)為心肌細(xì)胞腫脹肥大、變性, 心肌纖維排列和結(jié)構(gòu)紊亂, 同時(shí)心肌組織AGEs、TNF-α和AngⅡ含量明顯增加, 這可能是糖尿病性心肌損傷的主要原因, 但至今, 醫(yī)學(xué)界對糖尿病性心肌病變的機(jī)制還沒有明確定論, 因此合理應(yīng)用抑制AGEs、TNF-α和AngⅡ的藥物對臨床治療糖尿病性心肌損傷可能具有一定的指導(dǎo)意義。

［1］ 胡大一, 王長華, 許玉韻, 等.糖尿病與心血管疾病.北京:人民軍醫(yī)出版社, 2005: 268-272.

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［3］ 趙鐵耘, 李貴星, 黃亨建, 等.2型糖尿病患者血清FFA變化與胰島素抵抗關(guān)系的探討.華西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 31(2):236.

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2014-04-08］

034000 山西忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)系