尼可地爾對糖尿病心肌病大鼠心臟結(jié)構(gòu)及功能的影響

尹麗婷,習(xí) 玲,張軼偉,王榮榮,吳東林,楊 婧

(山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院老年病科,太原 030001;*通訊作者,E-mail:xiling9002@163.com)

糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)是一種由于血糖異常升高而引起的室間隔厚度、左室后壁厚度等增加,射血分數(shù)、短軸縮短率下降的與冠心病、瓣膜病無關(guān)的、獨立的特異性心肌病變,它作為引起糖尿病患者死亡的獨立并發(fā)癥而存在,是死亡的多種原因之一[1]。糖尿病心肌病的發(fā)病機制包括多個非常復(fù)雜的方面,如心肌細胞代謝障礙、心肌微血管病變、胞內(nèi)Ca2+調(diào)節(jié)異常、細胞因子異常、氧自由基異常等。有研究顯示尼可地爾分子式中含有硝酸基,且是ATP敏感的鉀離子通道(KATP)開放劑。它一方面通過直接激活cGMP,使得細胞膜和線粒體膜KATP的開放增加,具有舒血管的效應(yīng),從而增加冠脈血流,并改善血管痙攣和微循環(huán)[2,3];另一方面還可以促使鉀離子保留到線粒體內(nèi),在抑制鈣離子內(nèi)流方面起作用,使細胞內(nèi)鈣離子濃度明顯降低,進而達到舒張血管、改善冠狀動脈血流的功效,使心臟前后負荷明顯減輕[4-6]。同時在抗心肌細胞凋亡、增強缺血預(yù)適應(yīng)方面,尼可地爾也有一定作用。本研究通過建立糖尿病心肌病大鼠模型,使用尼可地爾及K通道的拮抗劑格列本脲分別干預(yù),觀察其對DCM大鼠心臟結(jié)構(gòu)及功能的影響。

1 材料及方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 40只健康雄性SD大鼠[軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物中心提供,許可證號:SCXK(軍)2012-0004],體質(zhì)量150-170 g,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進行實驗。實驗前檢測每只大鼠血糖值在5.3-6.8 mmol/L范圍內(nèi)。

1.1.2 飼料 由山西醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心提供的普通飼料喂養(yǎng)正常對照組。配制高糖高脂飼料喂養(yǎng)實驗組,高糖高脂飼料配比如下:10%豬油、蔗糖20%、2%膽固醇、1%膽鹽、67%普通飼料。

1.1.3 主要藥品及試劑 尼可地爾(5 mg 30片)購自中外制藥株式會社、格列本脲(2.5 mg 100片)購自天津太平洋制藥有限公司、鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)購自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物模型建立及藥物干預(yù) 將40只健康SD雄性大鼠隨機分組,以健康的SD雄性大鼠8只作為正常對照組(C組),喂養(yǎng)普通飼料。另以其余32只SD大鼠作為實驗組,予喂養(yǎng)高糖高脂飼料,將實驗組大鼠隨機分為糖尿病心肌病模型組(DCM組)、尼可地爾干預(yù)組(N組)、格列本脲(K通道拮抗劑)干預(yù)組(G組)、尼可地爾+格列本脲干預(yù)組(N+G組),各組分別8只。6周后,腹腔注射40 mg/kg鏈脲佐菌素(STZ,溶于0.1 mol/L pH 4.2的枸櫞酸緩沖液中),3 d后,禁食12 h,觀察大鼠,若出現(xiàn)多尿、多飲、多食,且尾靜脈取血測血糖>16.7 mmol/L則造模成功[7]。喂養(yǎng)至第8周后分別予不同的干預(yù),DCM組干預(yù)措施為連續(xù)28 d生理鹽水4 ml/(kg·d)灌胃,N組為連續(xù)28 d尼可地爾10 mg/(kg·d)灌胃,G組為連續(xù)28 d格列本脲5 mg/(kg·d)灌胃,N+G組為連續(xù)28 d尼可地爾10 mg/(kg·d)+格列本脲5 mg/(kg·d)灌胃。

1.2.2 超聲心動圖測定 繼續(xù)喂養(yǎng),在第12周末,大鼠稱重,用10%的水合氯醛0.3 ml/100 g腹腔注射,麻醉,固定于手術(shù)臺上,使用超聲心動圖儀行二維超聲,測定舒張末室間隔厚度(IVSd)、收縮末室間隔厚度(IVSs)、左室舒張末內(nèi)徑(LVIDd)、左室收縮末內(nèi)徑(LVIDs)、左室舒張末后壁厚度(LVPWd)、左室收縮末后壁厚度(LVPWs)、射血分數(shù)(EF%)、短軸縮短率(FS%)。

1.2.3 心臟質(zhì)量及心質(zhì)量指數(shù)測定 通過心臟二維超聲檢測大鼠心功能后,用生理鹽水反復(fù)清洗解剖出的大鼠心臟,殘留水分和血液用濾紙吸干,稱心臟質(zhì)量,并計算心質(zhì)量指數(shù),即心臟質(zhì)量/體質(zhì)量(HW/BW)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 心質(zhì)量指數(shù)

與C組相比,DCM組、N組、G組、N+G組各組心質(zhì)量指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組各組心質(zhì)量指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,見表1)。即尼可地爾、格列苯脲、尼可地爾+格列苯脲干預(yù)后,大鼠心臟質(zhì)量無明顯減輕。

組別心質(zhì)量指數(shù)(HW/BW)正常對照組0.0028±0.0002DCM組0.0030±0.0003N組0.0031±0.0003G組0.0032±0.0002N+G組0.0030±0.0002

2.2 大鼠心功能測定

與正常對照組相比,DCM組、N組、G組、N+G組各模型組射血分數(shù)(EF)下降、短軸縮短率均減小(P<0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組射血分數(shù)、短軸縮短率均增大(P<0.05,見表2)。

2.3 尼可地爾對糖尿病心肌病大鼠左室結(jié)構(gòu)的影響

與正常對照組相比,DCM組、N組、G組、N+G組IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs均增大(P<0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs各項指標(biāo)均減小,但以N組減小程度最大(P<0.05,見表2)。

組別IVSd(mm)IVSs(mm)LVIDd(mm)LVIDs(mm)LVPWd(mm)LVPWs(mm)EF(%)FS(%)正常對照組1.03±0.051.71±0.106.02±0.003.22±0.061.04±0.132.19±0.080.89±0.030.52±0.01DCM組1.64±0.01a3.48±0.06a10.44±0.02a5.41±0.10a1.81±0.05a2.84±0.12a0.40±0.05a0.27±0.01aN組1.18±0.10ab1.89±0.20ab7.08±0.31ab3.99±0.32ab1.14±0.02ab2.15±0.13ab0.65±0.08ab0.43±0.03abG組1.21±0.05ab2.63±0.17ab7.69±0.11ab4.50±0.10ab1.32±0.09ab2.41±0.05ab0.63±0.03ab0.41±0.03abN+G組1.04±0.13ab2.02±0.23ab7.02±0.00ab4.42±0.34ab1.11±0.13ab2.26±0.08ab0.64±0.10ab0.38±0.05ab

與正常對照組相比,aP<0.05;與DCM組相比,bP<0.05

3 討論

糖尿病心肌病(DCM)是一種獨立于心臟病、高血壓且由糖尿病引起的特異性心臟病[8],其早期表現(xiàn)為亞臨床的舒張功能異常,同時伴隨有心室壁增厚,心肌質(zhì)量增加,心肌耗氧增加,心肌硬度也增加,心臟功能障礙,在超聲心動圖上發(fā)現(xiàn),均存在等容舒張時間延長,左室舒張早期及晚期充盈峰值(E峰及A峰)下降,E/A比值減小,快速充盈期延長[9-12]。隨著病程進展,晚期的微血管病變加重,可見心肌局限性回聲增強,左室壁進一步增厚,表現(xiàn)為等容收縮期延長及左室射血時間縮短,從而左室射血分數(shù)進一步下降,心臟擴大,顯示為“大心腔小瓣口”,室壁搏動減弱,以收縮功能不全為主,容易導(dǎo)致充血性心力衰竭(CHF)、心源性休克及猝死。而尼可地爾具有改善微循環(huán)、增加冠脈血流的作用,可有效預(yù)防心室重構(gòu)和心力衰竭[13-15]。內(nèi)皮依賴性和獨立的血管舒張機制受損也是心室重構(gòu)和心功能異常的重要原因[16-19]。尼可地爾作為一種ATP敏感鉀離子(KATP)通道開放劑,具有使細胞產(chǎn)生“記憶”的作用,即降低了開放閾值,保持了鉀通道的開放狀態(tài)[20],促進了內(nèi)皮細胞生長[21],抑制了內(nèi)皮細胞死亡[22],改善了內(nèi)皮功能,從而延緩心室重構(gòu)。還可通過其對KATP的活性程度影響神經(jīng)-內(nèi)分泌機制的激活程度,進而對心室重塑進展產(chǎn)生影響。尼可地爾作為一氧化氮供體和ATP敏感的K+通道開放劑,還能擴張冠脈、外周阻力小動脈和全身靜脈,發(fā)揮有益的血流動力學(xué)效應(yīng),減少心臟前后負荷[23]。

本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)尼可地爾干預(yù),DCM大鼠IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs均有不同程度減小,而EF、FS均有不同程度增加。即尼可地爾在一定程度上可緩解糖尿病心肌病大鼠的心室重構(gòu)及心功能減退。