格列齐特对糖尿病大鼠心肌的保护作用及其机制

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格列齐特对糖尿病大鼠心肌的保护作用及其机制
潘文强,王书凡,丁伯平,黄帧桧△
(皖南医学院药理学教研室及中药药理国家三级实验室,安徽芜湖241002)
【摘要】 目的:观察格列齐特对糖尿病大鼠心肌保护作用及其可能的机制。

方法:将60只健康SD大鼠随机分为正常组(NC,n=10),造模组(n=50)给予高糖高脂饲料4周后,腹腔注射STZ(45mg/kg)建立糖尿病大鼠模型,随机抽取以FBG≥16.7mmol/L作为糖尿病模型建立成功。

将造模成功的38只糖尿病大鼠随机分为模型组(MC,n=9)、格列齐特组(Glic,80mg/kg,n=10)、格列本脲组(Glib,2.5mg/kg,n=10)、法舒地尔组(Fas,10mg/kg,n=9
);NC组和MC组灌胃等容积蒸馏水,Glic组和Glib组灌胃给药,Fas组采用腹腔注射。

各组大鼠每天给药一次,每周记录体质量及空腹血糖(FBG),持续8周。

实验结束时取血并测定心脏质量,计算心脏质量指数(HWI);测定各组糖化血红蛋白(HbA1c)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL C)、低密度脂蛋白(LDL C)含量以及血清丙二醛(MDA)水平和超氧化物歧化酶(SOD)活性;通过HE和Masson染色,观察心肌病理变化和组织胶原纤维水平;TUNEL染色观察并计算心肌细胞凋亡率;Westernblot法检测心肌组织中RhoA、ROCK1、eNOS、Bcl 2和Bax蛋白表达。

结果:与NC组比较,MC组FBG、HWI、HbA1c、TC、TG、LDL C、MDA水平,心肌组织胶原沉积和心肌细胞凋亡率以及心肌组织中RhoA、ROCK1、Bax蛋白明显升高,SOD活性及HDL C、eNOS、Bcl 2和体重显著降低(
P<0.01);与MC组相比,Glic组FBG、HWI、HbA1c、TC、TG、LDL C和MDA等指标明显下降,心肌组织胶原沉积及心肌细胞凋亡减轻,心肌组织RhoA、ROCK1、Bax蛋白表达下调(P<0.01或P<0.05),大鼠体重和血清中SOD活性,HDL C升高,eNOS、Bcl 2蛋白水平升高(P<0.01或P<0.05)。

与Glic组相比,Glib组与Fas组体重、血脂、FBG、HWI、MDA以及心肌纤维化和心肌细胞凋亡水平升高,SOD和Bcl 2降低,Glib组心肌组织RhoA、ROCK1、Bax蛋白表达上调(P<0.01或P<0.05)。

结论:格列齐特可改善糖尿病大鼠心肌损伤并减轻心肌细胞凋亡水平,其机制可能与降低血糖,改善氧化应激状态,调控RhoA/ROCK1/eNOS信号通路有关。

【关键词】 大鼠;糖尿病心肌病;格列齐特;格列本脲;氧化应激;凋亡
【中图分类号】R969.3 【文献标识码】A 【文章编号】1000 6834(2020)05 402 007【DOI】10.12047/j.cjap.5999.2020.086
Protectiveeffectsofgliclazideonmyocardiumofdiabeticrats
anditsmechanism
PANWen qiang,WANGShu fan,DINGBo ping,HUANGZhen gui

(DepartmentofPharmacologyandPharmacologyofTCMGradeThreeLaboratory,StateAdministrationofTraditionalChineseMedicineofP.R,
Wuhu241002,China)
【ABSTRACT】Objective:Toinvestigatetheprotectiveeffectsofgliclazideonmyocardiumofdiabeticratsanditspossiblemecha nisms.Methods:SixtyhealthySDratswererandomlydividedintotwogroups:normalgroup(NC,n=10)andmodelgroup(n=50).Ratsinmodelgroupwerefedwithhighglucoseandhighfatdietfor4weeksandthenintraperitoneallyinjectedwithSTZ(45mg/kg)toestablishadiabeticmodelandrandomlyselectedFBG≥16.7mmol/Lasasuccessfuldiabetesmodel.Thirty eightdiabeticratswererandomlydividedintomodelgroup(MC,n=9),gliclazidegroup(Glic,80mg/kg,n=10),glibenclamidegroup(Glib,2.5mg/kg,n=10)andfasudilgroup(Fas,10mg/kg,n=9).NCgroupandMCgroupweregivenequalvolumedistilledwaterbygavage,GlicgroupandGlibgroupweretreatedwithgliclazideorglibenclamidebygavage,andtheFasgroupwastreatedwithfasudilbyintraperitonealinjection.Ratsineachgroupweregivenonceadayandrecordedbodymassandfastingbloodglucose(FBG)weeklyfor8weeks.Attheendoftheexperiment,theheartweightwasmeasured,andtheheartweightindex(HWI)wascalculated;thecon tentsofglycosylatedhemoglobin(HbA1c),totalcholesterol(TC),triglyceride(TG),highdensitylipoprotein(HDL C),lowdensi tylipoprotein(LDL C),thelevelofserummalondialdehydeMDA)andtheactivityofsuperoxidedismutase(SOD)weremeasured;thepathologicalchangesofmyocardialtissuewereobservedbyHEandMassonstaining.TheexpressionsofRhoA,ROCK1,eNOS,Bcl 2andBaxproteinweredetectedbyWesternblot.Results:ComparedwithNCgroup,inMCgroup,thelevelsofFBG,HWI,HbA1c,TC,TG,LDL C,MDA,myocardialcollagendepositionandcardiomyocyteapoptosisrateandRhoA,ROCK1,Baxproteininmyocardialtissuewereincreasedsignificantly,whiletheSODactivity,thelevelsofHDL C,eNOS,Bcl 2andbodyweightwerede creasedsignificantly(P<0.01).ComparedwithMCgroup,GlictreatmentdecreasedthelevelsofFBG,HWI,HbA1c,LDL C,TG,
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TCandMDA,increasedthelevelsofSODactivityandHDL C(P<0.01orP<0.05);decreasedmyocardialcollagendeposition,in hibitedcardiomyocyteapoptosis(P<0.01);decreasedtheexpressionlevelsofRhoA,ROCK1andBaxprotein;increasedthelevelsofeNOSandBcl 2protein(P<0.01orP<0.05).ComparedwithGlicgroup,inGlibgroup,thelevelsofbloodlipids,BM,FBG,HWI,MDA,myocardialfibrosisandcardiomyocyteapoptosisratewereincreased,thelevelsofSODandBcl 2weredecreased,andtheexpressionsofRhoA,ROCK1andBaxinmyocardialtissuewereupregulated(P<0.01orP<0.05).Conclusion:Gliclazidesig nificantlyalleviatesmyocardialinjuryandreducesmyocardialapoptosisindiabeticrats,anditsmechanismmayberelatedtoloweringbloodglucose,improvingoxidativestressandregulatingRhoA/ROCK1/eNOSsignalingpathway.
【KEYWORDS】 rats; diabeticcardiomyopathy; Gliclazide; Glibenclamide; oxidativestress; apoptosis
【基金项目】安徽省自然科学基金(070413124);皖南医学院博
士启动基金(201203)【收稿日期】2020 01 02【修回日期】2020 06 29 △【通讯作者】Tel:13866397539;E mail:zghuang2006@yahoo.com
近年来糖尿病发病率逐年上升,糖尿病心肌病(
diabeticcardiomyopathy,DCM)是由糖尿病引起,与冠心病及微血管疾病发病机制不同的特异性心肌损
害疾病[1]。

DCM的发病机制较为复杂,目前认为氧
化应激、炎症、心肌纤维化、细胞凋亡等参与该病的发生,主要表现为心脏舒缩功能障碍,最终发展为心力衰竭,与正常人相比,DCM患者发生心脏疾病的概率明显增加,是导致糖尿病患者死亡的主要原因
之一[2 5]。

格列齐特(Glic)属于第二代磺酰脲类降糖药,临床上广泛用于治疗II型糖尿病,Glic可以促进胰岛素分泌降低血糖,同时能够降低血小板粘附力,改善血小板聚集,由于其独特的氮杂环结构,Glic可以清除氧自由基,因此Glic在降糖的同时,对糖尿病
的并发症也有一定的改善作用[6 7]。

格列本脲

Glib)同属于磺酰脲类降糖药,本品通过刺激胰岛β细胞释放胰岛素,
其作用强度较强,因此所用剂量明显减少。

盐酸法舒地尔(Fas)属于Rho激酶抑制
物,可以抑制高血压和改善心肌肥厚[8]。

目前关于
Glic对糖尿病心肌病的研究较少,本实验通过建立糖尿病大鼠模型,分别给予Glic、Glib和Fas,通过与后两者的对比,探讨Glic对糖尿病大鼠心肌损伤的影响并探讨其机制,为临床治疗糖尿病心肌病提供理论依据。

1 材料与方法
1.1 实验动物
60只雄性SD大鼠,体质量(220±20)g,许可证号:SCXK(浙)2014 0001,购于南京青龙山繁殖场,温度(23±2)℃,动物自由饮水和进食。

1.2 实验仪器
EL 800多功能酶标仪(BIO TEK,USA); 80℃
冰箱(ThermoFisher科技公司);MiniPROTEAN转模系统(美国BIO RAD公司);BX 41型奥林巴斯显微镜(OLYMPUS公司);22R高速冷冻离心机(
BeckmanCoulter)1.3 药物与试剂
格列齐特(施维雅制药有限公司);盐酸法舒地尔注射液(天津红日药业股份有限公司);STZ(源叶生物有限公司);血糖仪和血糖试纸(三诺生物传感股份有限公司);糖化血红蛋白(HbA1c)测定试剂盒、总胆固醇(TC)测定试剂盒(南京建成有限公司);TUNEL试剂盒(南京凯基生物科技发展有限公司);RhoA、ROCK1、eNOS抗体(Abcam公司);BCL 2抗体(Affinity公司);Bax抗体(北京博奥森生物技术有限公司)
1.4 模型的建立与给药
雄性SD大鼠60只,适应性喂养7d,随机选10只喂养普通饲料作为正常对照组(NC组),其余50只喂养高糖高脂饲料4周后,禁食不禁水12h,使用0.1mol/L柠檬酸缓冲液配制1%STZ溶液,腹腔注射(45mg/kg,pH4.4)诱导糖尿病。

注射72h后,随机抽取测定FBG≥1
6.7mmol/L作为糖尿病模型建立成功[9]。

造模成功的38只糖尿病大鼠随机分
为模型组(MC组,n=9)、格列齐特组(Glic组,80
mg/kg,n=10)、格列本脲组(Glib组,2.5mg/kg,n
=10)、法舒地尔组(Fas组,10mg/kg,n=9)。

Glic组和Glib组采取灌胃,Fas组进行腹腔注射,每天一次,NC组和MC组每天灌胃同体积的蒸馏水,连续8周,每周测定一次空腹血糖和体质量,按体重调整给药物剂量。

1.5 状态的观察和指标检测
观察各组大鼠皮毛、状态、精神情况等,每周测定一次体质量和血糖。

实验结束时,使用10%水合氯醛(330mg/kg)腹腔注射麻醉,腹主动脉取血,分离血清并按照试剂盒的要求测定血清H
bA1c、TC、TG、HDL C、LDL C;按照试剂盒要求测定MDA含量和SOD活性。

摘取心脏生理盐水冲洗干净后,测定心脏重量,按照公式计算心脏质量指数(HWI),HWI

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=心脏质量/体质量(mg/g)。

1.6 心肌组织的病理学观察
待大鼠麻醉后腹主动脉取血,快速取出心脏并用生理盐水冲洗,取心脏的三分之一心尖处置于10%甲醛溶液固定,梯度乙醇脱水后石蜡包埋切片,置于伊红水溶液中进行染色3min之后,再次脱水封片,显微镜下观察心肌组织病理学的变化。

1.7 心肌纤维化的检测
腹主动脉取血后,摘取心脏生理盐水冲洗,切取心尖组织以10%甲醛溶液固定,梯度脱水后石蜡包埋后切片,然后进行梯度乙醇脱蜡,按试剂盒要求进行Masson染色。

心肌胶原容积分数(collagenvol umefraction,CVF)的计算,每组随机选用5个视野,使用分析软件Image ProPlus6.0进行计算,CVF=胶原面积/视野总面积,取平均值。

1.8 心肌细胞TUNEL凋亡检测
取心脏的三分之一心尖处置于10%甲醛溶液固定,常规石蜡切片5μm,取石蜡切片按照TUNEL凋亡试剂盒的要求加入TUNEL反应液,TUNEL阳性细胞核内可见棕黄色颗粒,阴性细胞呈现淡蓝色。

在光学显微镜下拍照,每个切片至少观察20个不重叠区域,每组随机选取5个不同视野,计算每个视野凋亡率=TUNEL阳性细胞数/总细胞数×100%,取平均数。

1.9 Westernblot检测心肌RhoA、ROCK1、eNOS、Bcl 2和Bax蛋白表达
按步骤测定ras同源家族成员A(RashomologgenefamilymemberA,RhoA)、Rho相关蛋白激酶1(Rhoassociatedcoiledcoilformingproteinkinasel,ROCK1)、内皮型一氧化氮合成酶(endothelialNitric OxideSynthase,eNOS)、B淋巴细胞瘤 2基因(B celllymphoma 2,Bcl 2)和BCL2 AssociatedX(BCL2 As sociatedX,Bax)的蛋白表达。

取心脏组织45mg,RIPA裂解液(含磷酸酶和蛋白酶抑制剂)裂解组织,采用BCA蛋白测定法检测蛋白浓度,在电泳凝胶中电泳后使用PVDF膜进行转膜。

转膜完成后将膜置于5%脱脂牛奶中孵育2h,再次加入RhoA、ROCK1、eNOS、Bcl 2、Bax和GADPH抗体在4℃下孵育8h以上。

使用辣根过氧化物酶标记的二抗,室温下孵育2h,在凝胶图像分析仪下加入发光液来分析目的条带的光密度,采用image proPLUS处理软件分析图像。

1.10 统计学处理
数据以均数±标准差(珋x±s)表示,采用SPSS17.0统计软件进行分析,多组间比较采用单因素方差分析,多组间两两比较采用SNK法。

2 结果
2.1 各组大鼠的一般状态观察及血糖和体质量变化
NC组大鼠皮毛光亮,状态良好,血糖稳定,体质量逐步上升。

MC组大鼠毛色枯黄,精神萎靡,血糖上升,体质量下降明显。

与MC组比,Glic组上述情况有明显改善,血糖降低,体重增加(P<0.01,表1,表2),Glib组血糖降低,体重有所增加,Fas组血糖及体重无明显差别。

与Glic组相比,Glib组和Fas组体重下降(P<0.01,表1,表2)。

Tab.1 Changesoffastingbloodglucose(FBG)ineachgroup(mmol/L,珋x±s)
Groupn0 time2weeks4weeks6weeks8weeks
NC105.32±0.465.56±0.435.70±0.355.82±0.415.78±0.28
MC922.72±4.05 23.58±4.52 24.31±3.55 24.87±3.26 25.54±3.01
Glic1023.26±4.6119.54±3.08##18.29±2.59##16.25±3.31##14.68±3.04##
Glib1023.80±5.4120.69±4.77##19.30±3.57##18.54±3.02##▲17.05±3.16##▲▲
Fas923.03±5.0723.55±4.37▲▲24.83±3.08▲▲25.30±3.62▲▲25.83±4.20▲▲
FBG:Fastingbloodglucose;NC:Normalcontrol;MC:Diabetesmodelcontrol;Glic:Gliclazidegroup;Glib:Glibenclamidegroup;Fas:Fasudilgroup
P<0.01vsNCgroup;##P<0.01vsMCgroup;▲P<0.05,▲▲P<0.01vsGlicgroup
Tab.2 Changesinbodymass(BM)ineachgroup(g,珋x±s)GroupnBeforetreatmentBMAftertreatmentBMNC10332.8±14.1426.7±19.5
MC9327.1±16.2227.8±13.7
Glic10330.7±17.3320.5±14.5##
Glib10323.5±15.6283.1±15.3##▲▲
Fas9331.4±18.4231.8±11.7▲▲
P<0.01vsNCgroup;##P<0.01vsMCgroup;▲▲P<0.01vsGlicgroup2.2 各组大鼠的HW及HWI的变化
与NC组相比,MC组心脏质量指数增大(P<0.01,表3);与MC组相比,Glic组和Glib组心脏质量指数降低,Fas组无明显改善;与Glic组相比,Glib组及Fas组心脏质量指数增大(P<0.01或P<0.05,表3),提示Glic和Glib可以改善糖尿病大鼠的心脏肥大,而Glic组改善更加明显(P<0.05,表3)。



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Tab.3 Changesofcardiacweightindexineachgroup(珋x±s)GroupnHW(mg)HWI(%)
NC101228±892.87±0.15
MC9931±67 4.07±0.33
Glic10983±642.98±0.27##
Glib10941±833.22±0.31##▲
Fas9907±743.90±0.35▲▲
HW:Heartweight;HWI:Heartweightindex
P<0.01vsNCgroup;##P<0.05vsMCgroup;▲P<0.05,▲▲P<0.01vsGlicgroup2.3 各组大鼠的血脂变化
与NC组相比,MC组大鼠HbA1c、TC、TG、LDL C水平均有显著升高,HDL C水平降低(P<0.01,表4);与MC组相比,Glic组HbA1c、TC、TG、LDL C水平均有明显下降,HDL C水平也有所提升(P<0.01,表4),Glib组HbA1c、TC、TG、LDL C也有改善(P<0.01或P<0.05,表4),Fas组无明显变化。

Glic和Glib可以调控糖脂代谢,改善血脂,而Fas不能。

Tab.4 Changesofbloodlipidinratsofeachgroup(珋x±s)
GroupnHbA1c(%)TC(mmol/L)TG(mmol/L)HDL C(mmol/L)LDL C(mmol/L)
NC106.82±0.251.92±0.131.10±0.140.60±0.051.04±0.08
MC914.51±0.68 3.51±0.24 2.33±0.25 0.32±0.05 2.52±0.36
Glic108.75±0.28##2.55±0.30##1.72±0.21##0.48±0.09##1.64±0.27##
Glib1011.13±0.68##▲▲3.01±0.20#▲1.96±0.23#0.39±0.08▲2.03±0.31#▲
Fas913.80±0.77▲▲3.37±0.28▲▲2.18±0.26▲0.30±0.07▲2.60±0.33▲▲
HbA1c:Glycosylatedhemoglobin;TC:Totalcholesterol;TG:Triglyceride;HDL C:Highdensitylipoprotein;LDL C:Lowden sitylipoprotein
P<0.01vsNCgroup;#P<0.05,##P<0.01vsMCgroup;▲P<0.05,▲▲P<0.01vsGlicgroup
2.4 各组大鼠血清中SOD活性及MDA含量与NC组相比,MC组大鼠血清中SOD活性明显降低,MDA水平增加;与MC组相比,Glic组SOD活性提高,氧化应激损伤物MDA含量明显减少,Fas组和Glib组SOD活力也有所提高,MDA含量减少(P<0.01或P<0.05,表5);与Glic组相比,Glib组及Fas组SOD活性下降,MDA含量增加(P<0.01,表5),提示各治疗组中Glic组改善氧化应激最为明显。

Tab.5 SODactivityandMDAcontentinserumofratsineachgroup(珋x±s)
GroupnSOD(U/ml)MDA(μmol/L)
NC10271.5±27.36.21±0.55
MC9165.4±24.3 16.71±2.02
Glic10244.1±26.0##8.32±1.25##
Glib10193.7±13.2#▲▲11.75±2.36##▲▲
Fas9187.5±15.1#▲▲13.22±1.27#▲▲
SOD:Superoxidedismutase;MDA:Malondialdehyde
P<0.01vsNCgroup;##P<0.01vsMCgroup;▲▲P<0.01vsGlicgroup
2.5 HE染色观察大鼠心肌组织形态学变化NC组大鼠心肌细胞排列整齐致密,着色均匀且细胞结构清晰完整,MC组大鼠心肌细胞排列紊乱,可见大量心肌细胞肌浆溶解,MC组心肌细胞发生了明显损伤。

与MC组相比,Glic组病变较轻,可见轻度的肌浆溶解,Fas组损伤有轻微改善,而Glib组未见明显改变(图1,见彩图页Ⅱ)。

2.6 Masson染色与TUNEL染色
Masson染色结果显示,NC组大鼠心肌组织中细胞排列整齐且细胞间质胶原纤维分布很少,染色面积少且染色较淡,MC组大鼠的心肌组织细胞分布杂乱且细胞间基质较多,被染色的面积明显增大。

与MC组相比,Glic组和Fas组心脏组织细胞间隙减小且被染色的组织胶原也明显下降(P<0.01,图2,表6),Glib组纤维化有轻微改善(P<0.05,图2,表6)。

Glic组与Glib组相比,前者改善心肌纤维化更加明显(P<0.01);Glic组与Fas组相比,两组之间无明显差异。

提示Glic和Fas可以明显改善纤维化,而Glib有轻微改善作用(图2,见彩图页Ⅱ)。

TUNEL染色结果显示,正常细胞核呈淡蓝色,凋亡的细胞核呈棕褐色颗粒样(TUNEL阳性细胞)。

NC组大鼠心肌细胞整齐且细胞核完整清晰,极少见阳性细胞,MC组中心肌细胞排列杂乱且细胞核呈褐色的阳性细胞明显增加,淡蓝色正常细胞显著减少,可见凋亡细胞数量明显上升(P<0.01,图3,表6)。

与MC组相比:Glic组和Fas组阳性细胞数量明显减少(P<0.01),Glib组有轻微改善(P<0.05,图3,表6)。

Glic组与Glib组相比,Glic能显著抑制心肌细胞凋亡(P<0.01);Glic组与Fas组相比,Glic抑制细胞凋亡作用更明显(P<0.05,图3,见彩图页Ⅱ)。

Tab.6 Myocardialcollagenvolumefractionandapoptosisfractionineachgroup(珋x±s)
GroupnCVF(%)Apoptosisrate(%)NC106.28±1.535.20±2.03
MC920.23±4.16 32.43±7.18
Glic1010.57±3.10##11.27±4.12##
Glib1016.87±3.76#▲▲25.01±5.76#▲▲
Fas913.42±3.27##18.03±4.17##▲
P<0.01vsNCgroup;#P<0.05,##P<0.01vsMCgroup;▲P<0.05,▲▲P<0.01vsGlicgroup



中国应用生理学杂志,2020,36(5)
2.7 Westernblot检测心肌RhoA、ROCK1、eNOS、Bcl 2和Bax的表达
与NC组相比,MC组大鼠心肌组织中RhoA、ROCK1及Bax蛋白水平显著升高,eNOS和Bcl 2表达明显减少(P<0.01,图4,表7)。

给予Glic治疗之后,心肌组织中RhoA、ROCK1和Bax蛋白明显降低,eNOS和Bcl 2表达增加(P<0.01或P<0.05)。

给予Glib治疗之后,eNOS及Bcl 2蛋白水平有轻微提高(P<0.05)。

给予Fas治疗之后,RhoA、ROCK1、Bax蛋白显著降低(P<0.01),eNOS和Bcl 2蛋白表达升高(P<0.01或P<0.05,图4)。

Glic组与Glib组相比,前者RhoA、ROCK1、Bax蛋白表达明显下降,Bcl 2蛋白表达升高(P<0.01或P<0.05);与Fas组相比,Glic组Bcl 2蛋白表达上调更加明显(P<0.05,图4,表7)。

Fig.4 ExpressionsofRhoA,ROCK1,eNOS,Bcl 2andBaxinmyocardiumineachgroup
Tab.7 QuantitativeanalysisoftheresultsofWesternblotineachgroup(珋x±s,n=5)
GroupRhoA/GAPDHROCK1/GAPDHeNOS/GAPDHBcl 2/GAPDHBax/GAPDHNC0.202±0.0180.226±0.0200.354±0.0150.923±0.0660.320±0.044MC0.430±0.053 0.462±0.051 0.253±0.021 0.451±0.063 0.657±0.059 Glic0.301±0.037##0.313±0.029##0.335±0.027#0.755±0.049##0.485±0.051##Glib0.403±0.045▲▲0.442±0.034▲▲0.289±0.022#0.566±0.053#▲▲0.570±0.054▲Fas0.261±0.024##0.291±0.027##0.302±0.025#0.636±0.056##▲0.408±0.046## P<0.01vsNCgroup;#P<0.05,##P<0.01vsMCgroup;▲P<0.05,▲▲P<0.01vsGlicgroup
3 讨论
糖尿病心肌病(DCM)作为糖尿病严重的并发症之一,早在1972年就曾提出,之后广泛运用于临床医学研究[10]。

DCM的主要病理表现为心肌胶原纤维的大量沉积和心肌细胞异常凋亡,纤维化和凋亡共同作用导致心脏收缩功能障碍,最终引发心力衰竭。

为了评价Glic减轻氧化应激和抑制RhoA/ROCK信号通路减轻心肌损伤的作用,并与另一种磺酰脲类降糖药Glib和Rho激酶抑制剂Fas相比较,本实验通过采用高糖高脂饲料合并STZ建立糖尿病大鼠模型。

MC组大鼠心脏质量指数增加,通过HE染色发现心肌细胞排列紊乱且细胞发生变形,可见心肌细胞肌浆溶解,Masson染色显示心肌细胞排列紊乱且被染色的阳性面积明显增加,TUNEL染色显示MC组大鼠心肌细胞大量凋亡,可以看出MC组心肌损伤严重,这些符合DCM的病理特征。

Rho蛋白属于小G蛋白Ras超家族,Rho激酶(RhoKinase,ROCK)是RhoA的效应子,同属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,ROCK1蛋白主要在非神经中组织中表达,并在心血管功能中起调节作用,RhoA蛋白参与细胞的多种生理反应,当RhoA被相关受体激活时,可以调控细胞生长与凋亡以及胶原纤维的生成[11 12]。

eNOS作为内皮型一氧化氮合酶是NO的主要生理来源,可以减少血小板聚集,增强心血管抗氧化的能力,维持正常的通透性,糖尿病大鼠缺乏eNOS时会导致心功能紊乱和心肌细胞的凋亡,因此eNOS在调节心血管功能中起到重要作用[13 14]。

当RhoA被激活时,下游ROCK蛋白被活化,这种活化能够降低eNOS的mRNA稳定性,最终导致eNOS的表达减少[15]。

RhoA/ROCK通路可以通过多种途径参与DCM的发生与发展中,在高糖环境下,RhoA/ROCK通路被激活,心肌中一氧化氮合酶(NOS)生成受阻,导致糖尿病大鼠的心肌抗氧化能力下降,直接或间接损伤心肌组织[16]。

RhoA/ROCK信号通路还可以通过调控JNK(c junN ter minalKinase)信号通路,增加Bax蛋白的表达,从而诱导心肌细胞凋亡增加[17]。

高糖环境下,RhoA/ROCK通路异常活化可以激活并上调核因子κB(nuclearfactorkappaB,NF κB)的表达,并激活转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,TGFβ1)/Smad信号通路,最终导致纤维化的形成[18]。

此外,氧化应激也是导致糖尿病大鼠心肌损伤和细胞凋亡加重的原因之一,长期的高血糖状态会损伤线粒体,增加活性氧的生成,并诱导体内抗氧化酶的糖基化,进一步加重体内抗氧化酶活性的下降甚至消失,心肌细胞的抗氧化能力下降,活性氧簇(ROS)直接损伤心肌细胞并导致细胞死亡[19]。



4ChinJApplPhysiol,2020,36(5)
Glic作为第二代磺脲类降糖药物,广泛应用于II型糖尿病的临床治疗。

糖尿病大鼠经Glic干预后,大鼠FBG、HWI、HbA1c、TC、TG、LDL C显著降低,BM、HDL C水平升高,大鼠血清中MDA含量降低,SOD活性升高,说明Glic可以改善糖尿病大鼠的氧化应激,增强心肌抗氧化能力。

通过纤维化染色显示,模型组大鼠发生明显的心肌纤维化,而给予Glic可明显改善糖尿病大鼠的心肌纤维化。

通过TUNEL染色可以看出,Glic治疗组心肌细胞凋亡数量显著下降,这一结果与本实验Westernblot检测Bax和Bcl 2蛋白表达结果一致,Glic组上调Bcl 2蛋白表达,降低Bax蛋白水平,Glic可以使糖尿病大鼠心肌组织中RhoA及ROCK1蛋白水平明显减少,eNOS表达上升。

综上所述,糖尿病会造成大鼠心肌损伤,促使大鼠心肌RhoA/ROCK信号通路信号激活,导致糖尿病大鼠发生心肌纤维化和细胞凋亡,进一步加重糖尿病大鼠的心肌损伤。

Glic可以通过降低血糖,改善心肌纤维化,缓解糖尿病所致的心肌损伤,还可以改善糖尿病大鼠氧化应激,调控RhoA/ROCK1/eNOS信号通路,减少细胞凋亡,从而对心肌起到保护作用。

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中国应用生理学杂志,2020,36(5)。

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