STZ诱导的1型糖尿病大鼠急性心肌梗死后心脏结构和功能以及基因表达谱和细胞凋亡的时间依赖性变化

论文摘要

目的:研究链脲佐菌素（streptozotocin,STZ）诱导的1型糖尿病（diabetes mellitus,DM）大鼠急性心肌梗死（acute myocardial infarction,AMI）后的存活率、心脏结构和功能以及心肌纤维化时间依赖性变化。方法:Sprague-Dawley（SD）大鼠应用STZ一次性腹腔注射（65mg/dl）诱导1型糖尿病10周,未进行降糖治疗,在诱导前以及诱导后3天、7天、30天和70天记录体重、检测血糖并应用心肌透射电镜扫描观察糖尿病大鼠心肌超微结构的变化;结扎冠状动脉前降支,不进行再灌注治疗,计算大鼠在结扎后1天、7天、14天、28天和56天的存活率;应用超声心动图和血流动力学监测糖尿病大鼠在AMI后上述5个时间点的心脏功能;应用Masson’s染色来定量评价其非梗死区心肌纤维化的程度。结果:诱导糖尿病10周后,糖尿病大鼠的血糖显著高于非糖尿病组大鼠（489±28vs.112±13mg/dl,P＜0.001）;同时其体重从第3日起与非糖尿病大鼠有显著差别,并且差异进行性加大,至10周时其体重显著低于非糖尿病大鼠（244.8±23.6 vs.516.3±48.6克,P＜0.001）。心肌电镜扫描观察到糖尿病组大鼠心肌细胞的各带结构不清,走行紊乱,核周围线粒体增多,线粒体周围糖原和脂滴聚集,线粒体肿胀。部分心肌纤维出现纤维溶解坏死,同时伴凝固性坏死。AMI后糖尿病大鼠存活率明显低于非糖尿病大鼠,非糖尿病组在对应时间点的存活率为82.9%（58/70）、80.0%（48/60）、80.0%（40/50）、77.5%（31/40）和76.7%（23/30）,而糖尿病组在1天、7天、14天、28天和56天的存活率分别为67.2%（44/64,P＜0.05）、64.8%（35/54,P=NS）、61.4%（27/44,P＜0.05）、52.9%（18/34,P＜0.05）和41.7%（10/24,P＜0.05）。超声心动图和血流动力学监测显示,糖尿病大鼠AMI前存在舒张功能不全;AMI后两组大鼠心功能均明显下降,糖尿病大鼠心功能恶化更加显著（EF 37.3±5.4%vs.48.8±4.1%,P＜0.01 and FS 17.0±1.4%vs.23.7±2.5%,P＜0.05）;左心室扩张更加明显（增加的LVEDD 47.5±5.2%vs.26.8±4.9%,P＜0.001）;心肌纤维化染色发现糖尿病大鼠AMI28天和56天时非梗死区纤维化相对于非糖尿病大鼠更加明显（10.3%±1.5%vs.3.8%±0.9%,P＜0.001 and 17.5%±2.1%vs.9.8%±1.2%,P＜0.001）。结论:一系列病理生理学改变显示,糖尿病大鼠AMI后易发心力衰竭的原因早期是由于严重的心脏舒张功能不全,晚期则是由于其心功能不全和心肌重塑加速所致。目的:研究糖尿病与非糖尿病大鼠急性心肌梗死后基因表达的差异。方法:SD大鼠应用STZ一次性腹腔注射（65mg/dl）诱导1型糖尿病10周,未进行降糖治疗;结扎冠状动脉前降支,应用大鼠全基因序列的基因芯片、Real time-PCR来检测AMI后1天、7天、14天、28天和56天糖尿病大鼠左心室非梗死区基因表达的变化。结果:AMI后,糖尿病大鼠与非糖尿病大鼠相比生存率明显降低,如前所述,病理生理学变化表明DM能够加速AMI后心肌重塑的进展。基因芯片分析显示随着时间的变化,两组大鼠基因表达显著不同,糖尿病大鼠AMI后左心室非梗死区心肌组织有1221个基因表达与非糖尿病大鼠显著不同,其中770个表达上调,451个表达下调;对差异基因进行功能分析发现其涵盖糖代谢、脂肪酸代谢、细胞外基质、凋亡、氧化还原和磷酸酶活性等诸多方面。无监督聚类分析发现糖尿病大鼠AMI后左心室非梗死区1-7天的基因表达变化和非糖尿病大鼠相似,14天时的基因表达变化与非糖尿病大鼠14和28天相似,而其28和56天的基因变化和非糖尿病大鼠56天相似,显示糖尿病大鼠AMI后重塑相关基因的表达谱提前1-2周。根据筛选条件,应用到无监督聚类分析的基因为164个,其中118个已经被命名,大部分被证实与心脏重构密切相关,例如富含亮氨酸的PPR模体（白介素-6信号通路）、原骨胶原Ⅰ型和Ⅲ型、纤维连接蛋白1、RT1,and TIMP-1等等。结论:STZ诱导的1型糖尿病大鼠急性心肌梗死后心功能的恶化可能与相关基因表达谱的前移和过量表达有关。目的:观察糖尿病大鼠AMI后梗死周边区的心肌细胞凋亡的时间依赖性变化。方法:SD大鼠应用STZ一次性腹腔注射（65mg/dl）诱导1型糖尿病10周,未进行降糖治疗;结扎冠状动脉前降支,取材,应用免疫细胞化学Tunel法检测细胞凋亡。取材左心室梗死周边区组织（距离心肌梗死边缘2.5mm范围）,应用免疫印迹（Western blot）法半定量分析凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2蛋白水平的含量;应用实时定量PCR（real time-PCR）法定量分析结缔组织生长因子（CTGF）和caspase-3mRNA水平的表达。结果:研究显示STZ诱导10周后,糖尿病大鼠心肌组织凋亡指数显著高于非糖尿病大鼠（3.2±0.5 vs.1.4±0.3,P＜0.01）;在急性心肌梗死后的1天（20.1±1.8 vs.16.9±1.5,P＜0.05）、7天（16.1±1.7 vs.12.9±1.3,P＜0.01）、14天（16.1±1.7 vs.13.1±1.4,P＜0.05）、28天(15.2±1.8 vs.11.9±1.5,P＜0.01]和56天（16.3±1.6 vs.9.6±1.2,P＜0.001）时其左心室梗死周边区心肌细胞进行性凋亡,凋亡指数（括号中数值）显著高于非糖尿病大鼠。和非糖尿病组大鼠相比,Western blot法半定量分析显示糖尿病大鼠急性心肌梗死后1天、7天、28天和56天促凋亡蛋白Bax水平显著增加（P＜0.001）;而抑凋亡蛋白Bcl-2水平在AMI后1天、14天、28天和56天显著降低（P＜0.001）。实时定量PCR结果显示CTGF和caspase-3mRNA的水平较非糖尿病大鼠显著增加。结论:与非糖尿病大鼠相比,糖尿病大鼠急性心肌梗死后左心室梗死周边区的细胞进行性凋亡可能会导致其左心室扩大和心肌纤维化的程度显著较高,从而更加容易发生心力衰竭;其Bax和Bcl-2的蛋白水平提示其细胞凋亡通路可能包含线粒体凋亡通路。

论文目录

• 目录
• 缩略语表
• 摘要（一）
• 摘要（二）
• 摘要（三）
• Abstract 1
• Abstract 2
• Abstract 3
• 前言
• 第一部分 STZ诱导的1型糖尿病大鼠急性心肌梗死模型的建立及评价
• 1.研究设计
• 2.主要实验仪器和材料
• 3.实验方法
• 4.实验结果
• 5.讨论
• 第二部分 STZ诱导的糖尿病大鼠急性心肌梗死后左心室非梗死区的基因表达
• 1.研究设计
• 2.主要实验仪器和材料
• 3.实验方法
• 4.实验结果
• 5.讨论
• 第三部分 STZ诱导的糖尿病大鼠AMI后左心室梗死周边区的心肌细胞凋亡
• 1.研究设计
• 2.主要实验仪器和材料
• 3.实验方法
• 4.实验结果
• 5.讨论
• 研究主要发现及创新点
• 研究局限性
• 参考文献
• 附表
• 第四部分
• 论文综述一 糖尿病对急性心肌梗死预后的影响
• 论文综述二 糖尿病急性心肌梗死易发心衰的机制
• 个人简历
• 博士在读期间发表文章
• 致谢