糖尿病大鼠心肌組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激因子GRP78及caspase-12的表達(dá)及其對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響

楊競(jìng)霄， 陳靜園， 王子寬*

(1第四軍醫(yī)大學(xué)附屬唐都醫(yī)院心內(nèi)科，西安　710038； 2火箭軍工程大學(xué)門診部； *通訊作者，E-mail：Wangzikuan@sohu.com)

?

糖尿病大鼠心肌組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激因子GRP78及caspase-12的表達(dá)及其對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響

楊競(jìng)霄1， 陳靜園2， 王子寬1*

(1第四軍醫(yī)大學(xué)附屬唐都醫(yī)院心內(nèi)科，西安710038；2火箭軍工程大學(xué)門診部；*通訊作者，E-mail：Wangzikuan@sohu.com)

目的觀察糖尿病大鼠心肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress, ERS)相關(guān)因子GRP78和caspase-12表達(dá)的變化，探討其對(duì)心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響。方法采用鏈脲佐菌素腹腔注射制備糖尿病大鼠模型，取15只造模成功的大鼠，隨機(jī)分為0周組、8周組和16周組，每組5只。采用頸動(dòng)脈插管法檢測(cè)大鼠血壓、心率及心功能的各項(xiàng)指標(biāo)。稱取體質(zhì)量、全心質(zhì)量及左心室質(zhì)量，計(jì)算大鼠心肌肥厚指數(shù)HWI及LVEI。Masson染色觀察心肌膠原纖維含量的改變，免疫組化及Western blot檢測(cè)大鼠心肌組織中GRP78及caspase-12表達(dá)水平，Western blot檢測(cè)cleaved caspase-3表達(dá)水平。結(jié)果三組大鼠血壓及心率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。與0周組相比，大鼠平均左心室舒張末期壓(LVEDP)及平均壓下降最大速率(-dp/dtmax)在8周及16周時(shí)明顯升高(P<0.05)；平均壓力上升最大速率(+dp/dtmax)在16周時(shí)明顯降低(P<0.05)。與0周組相比，大鼠心肌肥厚指標(biāo)HWI及LVWI在8周時(shí)無(wú)明顯變化(P>0.05)，HWI及LVWI在16周時(shí)明顯升高(P<0.05)。與0周組相比，大鼠心肌Masson染色在8周和16周時(shí)心肌細(xì)胞排列紊亂，膠原纖維明顯增多。與0周組相比，免疫組化及Western blot檢測(cè)大鼠心肌組織GRP78表達(dá)8周時(shí)明顯增高(P<0.05)，16周時(shí)GRP78表達(dá)明顯降低(P<0.05)；caspase-12表達(dá)在8周時(shí)明顯增高(P<0.05)，16周時(shí)顯著增高(P<0.01)；Western blot檢測(cè)cleaved caspase-3表達(dá)在8周時(shí)明顯增高(P<0.05)，在16周時(shí)顯著增高(P<0.01)。結(jié)論高血糖可以直接影響大鼠心肌結(jié)構(gòu)和功能。高血糖早期GRP78表達(dá)的升高；隨應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)， caspase-12及cleaved caspase-3表達(dá)明顯升高。因此，心肌細(xì)胞ERS的激活可能是高血糖所致大鼠心肌結(jié)構(gòu)和功能改變的原因之一。

糖尿病；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激；心臟結(jié)構(gòu)；GRP78；caspase-12；大鼠

糖尿病是心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素[1]。糖尿病心肌病是糖尿病最主要的心血管并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[2]。既往研究認(rèn)為高糖可以導(dǎo)致細(xì)胞葡萄糖代謝障礙、細(xì)胞內(nèi)鈣超載和氧自由基清除障礙，從而誘發(fā)相關(guān)并發(fā)癥[3,4]。研究表明，高糖可能是觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的因素之一[5]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是多種心血管疾病發(fā)生發(fā)展的共同分子機(jī)制之一，多種因素比如高血壓、缺血缺氧及高同型半胱氨酸血癥等病理因素均可引起細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊和錯(cuò)誤折疊蛋白聚集及鈣離子平衡紊亂，激活細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，過(guò)度或持續(xù)的應(yīng)激導(dǎo)致保護(hù)因子GRP78、GRP94與促凋亡因子CHOP、caspase-12表達(dá)失衡，促凋亡因子CHOP、caspase-12表達(dá)占優(yōu)勢(shì)，最終激活細(xì)胞凋亡通路[6,7]。然而，高血糖是否誘導(dǎo)了心肌細(xì)胞ERS，導(dǎo)致應(yīng)激因子GRP78和caspase-12表達(dá)的改變，以及其與心肌結(jié)構(gòu)與功能改變的關(guān)系尚不清楚。本研究通過(guò)建立糖尿病大鼠模型，觀察不同時(shí)間點(diǎn)糖尿病大鼠心肌細(xì)胞GRP78和caspase-12表達(dá)的變化，以及大鼠心肌結(jié)構(gòu)和功能的改變，以探討糖尿病心肌病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，為其防治提供新的思路。

1　材料與方法

1.1主要試劑與儀器

鏈脲佐菌素(美國(guó)Sigma公司)，兔抗大鼠GRP78抗體及兔抗大鼠CHOP抗體(美國(guó)Abcam公司)，兔抗大鼠cleaved caspase-3抗體(美國(guó)CST公司)，堿性磷酸酶標(biāo)記的羊抗兔IgG(北京中杉金橋生技術(shù)有限公司)，德國(guó)羅氏血糖儀及血糖試紙，BX41型光學(xué)顯微鏡(日本奧林巴斯株式會(huì)社)；DP71型顯微攝像系統(tǒng)(日本奧林巴斯株式會(huì)社)；圖像分析軟件(美國(guó)Media Cybernetics公司)。

1.2動(dòng)物模型的建立及實(shí)驗(yàn)分組

6-8周齡雄性SD大鼠20只，體質(zhì)量180-200 g，由第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。大鼠禁食不禁水14-18 h，用檸檬酸鹽緩沖液(pH=4.5)配制1%鏈脲佐菌素溶液,按60 mg/kg進(jìn)行腹腔注射，注射后72 h斷尾取血測(cè)空腹血糖，血糖高于16.7 mmol/L為糖尿病模型造模成功。將造模成功的15只糖尿病大鼠隨機(jī)分為0周組、8周組和16周組，每組5只。

1.3大鼠血壓及心功能的測(cè)定

將大鼠禁食12 h，麻醉后仰臥位固定于鼠板上，沿頸部正中線切開(kāi)皮膚，分離右頸總動(dòng)脈，遠(yuǎn)端結(jié)扎，近端以血管鉗夾閉。于血管壁上做“V”形小切口，緩慢將連接壓力換能器的測(cè)壓導(dǎo)管插入右頸總脈，至升主動(dòng)脈時(shí)用多道生理記錄儀檢測(cè)血壓。隨后插入左心室，可見(jiàn)寬大均勻波型，穩(wěn)定10 min后，檢測(cè)心臟功能的各項(xiàng)指標(biāo)。心功能測(cè)定結(jié)束后，取血測(cè)血糖。

1.4心肌肥厚指數(shù)HWI及LVWI的測(cè)定

開(kāi)胸取出大鼠心臟以4 ℃ PBS沖洗，剪去多余血管及脂肪組織，濾紙吸干，稱取全心質(zhì)量(HW)。快速剪去心房及右心室，保留室間隔及左心室，稱取左室質(zhì)量(LVW)。計(jì)算HWI(HW/BW)和LVWI(LVW/BW)比值。沿心臟長(zhǎng)軸透壁剪開(kāi)，分別置于液氮保存及4 g/L多聚甲醛中固定，用于Western blot及免疫組化檢測(cè)。

1.5Masson染色檢測(cè)大鼠心肌組織肌纖維化程度

取出置于4 ℃多聚甲醛(4 g/L)中固定24 h的大鼠心肌組織，酒精梯度脫水，石蠟包埋，沿縱軸連續(xù)切4 μm厚切片。經(jīng)脫蠟后水化，先后用蘇木素染色，麗春紅酸性品紅液中染色，1%磷鋁酸染色，滴加苯胺藍(lán)液后烘干，二甲苯透明樹(shù)膠封片。光鏡下觀察，膠原纖維呈藍(lán)色，胞核呈藍(lán)色，肌纖維胞質(zhì)呈紅色。

1.6免疫組化檢測(cè)大鼠心肌組織GRP78及CHOP的表達(dá)

將心肌組織的石蠟切片經(jīng)烤片、脫蠟、水化、PBS洗滌后，30 ml/L雙氧水封閉15 min。高溫高壓鍋連續(xù)噴氣3 min抗原修復(fù)，室溫下山羊血清封閉20 min，滴加1:500稀釋兔抗大鼠GRP78抗體孵育(4 ℃過(guò)夜)。復(fù)溫20 min后PBS洗滌，滴加1∶500稀釋羊抗兔IgG(37 ℃孵育25 min)，滴加DAB顯色，復(fù)染、脫水、透明、中性樹(shù)膠封片，鏡下觀察結(jié)果，測(cè)定平均光密度(OD)值，并進(jìn)行定量分析。CHOP測(cè)定方法同GRP78。

1.7Western blot檢測(cè)各組大鼠心肌組織中GRP78、CHOP及cleaved caspase-3的表達(dá)

將心肌組織剪成細(xì)小碎塊，加適量RAPA裂解液，置于冰上用玻璃勻漿器勻漿，靜置60 min待其充分裂解，12 000 r/min 4 ℃離心15 min，取上清。BCA蛋白測(cè)定蛋白濃度，余上清加入1/4體積loading buffer，100 ℃沸水中煮5 min，-80 ℃保存。取等量蛋白樣品于100 g/L SDS-PAGE凝膠恒壓電泳分離并轉(zhuǎn)至PVDF膜上。以50 g/L脫脂奶粉封閉1 h后，依次滴加1∶1 000兔抗大鼠GRP78、CHOP和cleaved caspase-3抗體(4 ℃振蕩孵育過(guò)夜，TBST洗膜7 min×3次)，1∶7 000 HRP-羊抗兔IgG(室溫振蕩孵育2 h)，TBST洗膜7 min×3次，Bio-ray凝膠成像分析系統(tǒng)進(jìn)行灰度掃描分析，計(jì)算A值。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2　結(jié)果

2.1大鼠血壓、心率及心臟功能指標(biāo)的變化

三組大鼠SBP、DBP及HR未見(jiàn)明顯差異(P>0.05，見(jiàn)表1)。與0周組相比，8周組大鼠LVP和LVPP略有下降，但未見(jiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；LVEDP則有明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見(jiàn)表1)。與0周組相比，16周組大鼠LVP和LVPP明顯下降(P<0.05)，LVEDP下降更為明顯(P<0.01)。與0周組相比，8周組大鼠+dp/dtmax值未見(jiàn)明顯下降(P>0.05)，而16周組大鼠-dp/dtmax值有明顯升高(P<0.05)；與0周組相比，8周組大鼠-dp/dtmax值可見(jiàn)明顯升高(P<0.05)，16周組大鼠-dp/dtmax有顯著升高(P<0.01，見(jiàn)表1)。

2.2大鼠空腹血糖及心肌HWI、LVWI的變化

隨造模時(shí)間延長(zhǎng)，糖尿病大鼠8周及16周組空腹血糖均顯著高于0周組(P<0.01)，且8周組及16周組大鼠心肌HWI及LVWI均有不同程度增高。與0周組相比，8周組大鼠心肌HWI、LVWI稍有增高，但差異未見(jiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；與0周組相比，16周組大鼠心肌HWI、LVWI明顯增高(P<0.05，見(jiàn)表2)。

組別SBP(mmHg)DBP(mmHg)LVP(mmHg)LVSP(mmHg)LVEDP(mmHg)HR(次/min)+dp/dtmax(mmHg/s)-dp/dtmax(mmHg/s)0周組113.85±8.9276.32±7.5185.17±6.06159.62±10.14-8.96±1.22428.26±21.367584.49±572.6 -6182.51±864.78周組107.64±9.2174.68±8.9681.49±8.13157.94±9.06-6.96±2.05#438.79±30.157226.53±487.92-5264.31±625.3#16周組112.02±8.7775.14±6.8475.25±9.68#138.72±10.14#-4.64±1.63##472.26±34.276207.52±831.7#-4584.49±964.7##

與0周組比較，#P<0.05，##P<0.01

組別 空腹血糖(mmol/L)HWILVWI0周組4.83±1.212.18±0.102.16±0.118周組22.70±2.86## 2.27±0.122.22±0.1316周組31.42±3.32##3.54±0.13#3.16±0.12#

與0周組比較，#P<0.05,##P<0.01

2.3大鼠心肌間質(zhì)纖維化改變

Masson染色結(jié)果顯示，0周組大鼠心肌組織呈暗紅色、排列規(guī)整，其間未見(jiàn)明顯的膠原纖維。8周組大鼠心肌組織排列紊亂，伴有藍(lán)色膠原纖維增生。16周組大鼠心肌組織排列紊亂，伴較為明顯的網(wǎng)狀藍(lán)色膠原纖維增生(見(jiàn)圖1)。

圖1　各組大鼠心肌組織Masson染色圖 (×400)Figure 1　Masson stain of myocardial tissues in diabetic rats at different time (×400)

2.4免疫組化檢測(cè)大鼠心肌組織GRP78、caspase-12表達(dá)的變化

GRP78、caspase-12表達(dá)位于胞質(zhì)中，0周組大鼠心肌組織GRP78及caspase-12呈弱陽(yáng)性表達(dá)(見(jiàn)圖2，3)。與0周組相比，8周組大鼠心肌組織GRP78呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)，可見(jiàn)大量棕黃色顆粒(見(jiàn)圖2)；caspase-12呈陽(yáng)性表達(dá)，可見(jiàn)較多棕黃色顆粒(見(jiàn)圖3)。與0周組相比，16周組大鼠心肌組織GRP78呈陽(yáng)性表達(dá)； caspase-12則呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)，可見(jiàn)大量棕黃色顆粒(見(jiàn)圖2，3)。

與0周組相比，8周組大鼠心肌組織GRP78和caspase-12表達(dá)顯著升高(P<0.01，見(jiàn)圖4)；16周組大鼠心肌組織GRP78表達(dá)(P<0.05)和caspase-12表達(dá)(P<0.01)顯著增加。

圖2　各組大鼠心肌組織中GRP78表達(dá)的免疫組化染色法檢測(cè)(×400)Figure 2　Expression of GRP78 in myocardial tissues of diabetic rats at different time by immunohistochemical staining (×400)

圖3　各組大鼠心肌組織中caspase-12表達(dá)的免疫組化染色法檢測(cè) (×400)Figure 3　Expression of caspase-12 in myocardial tissues of diabetic rats at different time by immunohistochemical staining (×400)

與0周組比較,*P<0.05, **P<0.01圖4　各組大鼠心肌組織中GRP78和caspase-12表達(dá)OD值統(tǒng)計(jì)分析 Figure 4　Comparison of OD value of GRP78 and caspase-12 expression in myocardial tissues of diabetic rats at different time

2.5大鼠心肌組織Western blot檢測(cè)GRP78、caspase-12及cleaved caspase-3表達(dá)的變化

0周組大鼠心肌組織中GRP78蛋白少量表達(dá)，8周組大鼠心肌組織GRP78表達(dá)顯著高于對(duì)照組(P<0.01)，16周組GRP78表達(dá)略有降低，仍明顯高于0周組(P<0.05)。caspase-12及cleaved caspase-3蛋白在8周組大鼠心肌組織中呈高表達(dá)，明顯高于0周組(P<0.05)；在16周組大鼠心肌組織中表達(dá)進(jìn)一步增高，顯著高于0周組(P<0.01)(圖5,6)。

與0周組比較*P<0.05, **P<0.01圖6　各組大鼠心肌組織中GRP78、caspase-12及cleaved caspase-3表達(dá)的灰度值分析Figure 6　Grey value of expression of GRP78, cleaved caspase-3 and caspase-12 in myocardial tissues of diabetic rats at different time

3　討論

近的來(lái)隨著人們生活水平的提高，糖尿病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。臨床研究表明，糖尿病患者易發(fā)生心衰，F(xiàn)ramingham研究顯示糖尿病患者心衰的發(fā)生率明顯升高，其中男性患者增加2-3倍，女性患者較正常人增加5.1倍[8]。糖尿病患者存在左心室肥大、舒張功能合并或不合并收縮功能不全，是易發(fā)心衰的重要原因[9]。然而，糖尿病作為獨(dú)立危險(xiǎn)因素，是否直接促進(jìn)心功能不全尚未完全明確。因此，本研究通過(guò)建立糖尿病大鼠模型，造模后8周及16周組大鼠血糖水平顯著高于0周組，同時(shí)觀察了不同時(shí)間段的高糖負(fù)荷對(duì)心肌結(jié)構(gòu)及功能的影響。研究結(jié)果顯示，8周組大鼠心肌肥厚指標(biāo)HWI及LVWI稍有升高，但差異尚無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；而此期大鼠心肌組織已出現(xiàn)排列紊亂及心肌膠原纖維含量增加的病理改變；LVEDP、-dp/dtmax也有明顯的降低；表明糖尿病大鼠短期內(nèi)心肌組織結(jié)構(gòu)已發(fā)生較為明顯間質(zhì)纖維化，因此影響心肌的舒張功能，但尚未導(dǎo)致心肌肥厚。16周組大鼠心肌肥厚指標(biāo)則明顯升高，心肌膠原纖維含量增加更為明顯，LVP、LVPP及+dp/dtmax明顯升高；表明隨病程的延長(zhǎng)，大鼠心肌間質(zhì)纖維化更為明顯，直接影響了心臟的舒縮功能，且導(dǎo)致心肌肥厚的發(fā)生。以上結(jié)果提示，高糖可以直接影響大鼠心肌結(jié)構(gòu)及心臟功能，且隨時(shí)間的延長(zhǎng)，心肌間質(zhì)纖維化程度加重，引起心臟功能的惡化，最終協(xié)同導(dǎo)致心肌肥厚?？梢?jiàn)在動(dòng)物模型上，糖尿病作為單獨(dú)存在的危險(xiǎn)因素可直接對(duì)心臟造成危害，導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)的紊亂和功能的下降。我們的結(jié)果可能有為助于解釋臨床上糖尿病患者心衰的發(fā)生率明顯升高的現(xiàn)象。

高血糖可通過(guò)氧化應(yīng)激、線粒體損傷及炎癥反應(yīng)等多種分子機(jī)制對(duì)心肌細(xì)胞造成危害[10,11]。然而，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作為多種心血管疾病發(fā)生發(fā)展的共同分子機(jī)制有可能也參與糖尿病心肌病的發(fā)生發(fā)展[12]。已有研究表明，高糖可能是誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的因素之一[13,14]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞蛋白質(zhì)合成與正確折疊與的重要場(chǎng)所。多種因素如低氧、高血糖、化學(xué)毒物等均可引起未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積蓄，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜表面的保護(hù)蛋白GRP78與跨膜蛋白解離來(lái)啟動(dòng)傳導(dǎo)應(yīng)激信號(hào)而發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，持久過(guò)強(qiáng)的應(yīng)激激活促凋亡因子caspase-12、CHOP介導(dǎo)的凋亡信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[15]。ERS是否也參與了糖尿病心肌病的發(fā)生發(fā)展尚不清楚。本研究發(fā)現(xiàn)，8周組大鼠心肌組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激保護(hù)蛋白GRP78表達(dá)較0周組顯著增高，促凋亡蛋白caspase-12輕度升高；16周組大鼠心肌組織GRP78表達(dá)明顯降低，而caspase-12表達(dá)持續(xù)升高。表明糖尿病早期激活了心肌細(xì)胞的ERS，GRP78表達(dá)的增高在一定程度上恢復(fù)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，維持了細(xì)胞存活；隨著糖尿病的持續(xù)存在，穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)反應(yīng)逐漸減弱，ERS啟動(dòng)凋亡信號(hào)通路，促凋亡因子caspase-12表達(dá)增高介導(dǎo)了細(xì)胞凋亡。凋亡執(zhí)行蛋白cleaved caspase-3的隨應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)表達(dá)漸增進(jìn)一步印證了凋亡通路的激活。以上研究結(jié)果提示，糖尿病早期誘導(dǎo)了大鼠心肌細(xì)胞ERS；隨應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)，激活了ERS介導(dǎo)的凋亡信號(hào)通路；凋亡信號(hào)通路的激活可能是高糖所致心肌結(jié)構(gòu)纖維化的分子機(jī)制之一，有助于解釋糖尿病大鼠心肌功能的改變。

綜上所述，高血糖可能誘導(dǎo)了大鼠心肌細(xì)胞ERS，持續(xù)的應(yīng)激導(dǎo)致相關(guān)因子GRP78和caspase-12表達(dá)失衡，促凋亡因子caspase-12過(guò)表達(dá)激活了細(xì)胞凋亡通路，以上ERS相關(guān)因子表達(dá)的變化可能是導(dǎo)致心肌結(jié)構(gòu)和功能改變的分子機(jī)制之一。

[1]Ofstad AP.Myocardial dysfunction and cardiovascular disease in type 2 diabetes[J].Scand J Clin Lab Invest,2016,76(4):271-281.

[2]Yilmaz S,Canpolat U,Aydogdu S,etal.Diabetic cardiomyopathy;summary of 41 years[J].Korean Circ J,2015,45(4):266-272.

[3]Papinska AM,Soto M,Meeks CJ,etal.Long-term administration of angiotensin(1-7) prevents heart and lung dysfunction in a mouse model of type 2 diabetes(db/db) by reducing oxidative stress,inflammation and pathological remodeling[J].Pharmacol Res,2016,107:372-380.

[4]Akhtar MS,Pillai KK,Hassan Q,etal.Levosimendan suppresses oxidative injury, apoptotic signaling and mitochondrial degeneration in streptozotocin-induced diabetic cardiomyopathy[J].Clin Exp Hypertens,2016,38(1):10-22.

[5]Zhu Q,Guo R,Liu C,etal.Endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis contributing to high glucose-induced vascular smooth muscle cell calcification[J].J Vasc Res,2015,52(5):291-298.

[6]Minamino T,Komuro I,Kitakaze M.Endoplasmic reticulum stress as a therapeutic target in cardiovascular disease[J].Circ Res,2010,107(9):1071-1082.

[7]Gotoh T,Endo M,Oike Y.Endoplasmic reticulum stress-related inflammation and cardiovascular diseases[J].Int J Inflam,2011,2011:259462.

[8]Bando YK,Murohara T.Heart failure as a comorbidity of diabetes:role of dipeptidyl peptidase 4[J].J Atheroscler Thromb,2016,23(2):147-154.

[9]B?hme S,Renneberg B.Predicting self-rated health in diabetes and chronic heart failure-a multiple mediation model[J].Front Public Health,2015,3:266.

[10]Selvaraju V,Joshi M,Suresh S,etal.Diabetes, oxidative stress,molecular mechanism,and cardiovascular disease-an overview[J].Toxicol Mech Methods,2012,22(5):330-335.

[11]Hasnain SZ,Prins JB,McGuckin MA.Oxidative and endoplasmic reticulum stress in beta-cell dysfunction in diabetes[J].J Mol Endocrinol,2016,56(2):R33-54.

[12]Groenendyk J,Agellon LB,Michalak M.Coping with endoplasmic reticulum stress in the cardiovascular system[J].Annu Rev Physiol,2013,75:49-67.

[13]Huang L,Xie H,Liu H.Endoplasmic reticulum stress,diabetes mellitus,and tissue injury[J].Curr Protein Pept Sci,2014,15(8):812-818.

[14]Sun J,Cui J,He Q,etal.Proinsulin misfolding and endoplasmic reticulum stress during the development and progression of diabetes[J].Mol Aspects Med,2015,42:105-118.

[15]Yang Q,Gao H,Dong R,etal.Sequential changes of endoplasmic reticulum stress and apoptosis in myocardial fibrosis of diabetes mellitus-induced rats[J].Mol Med Rep,2016,13(6):5037-5044.

Expression of endoplasmic reticulum stress-related GRP78 and caspase-12 in myocardial tissue of diabetic rats and its effect on cardiac structure and function

YANG Jingxiao1, CHEN Jingyuan2, WANG Zikuan1*

(1DepartmentofCardiology,TangduHospital,FourthMilitaryUniversity,Xi’an710038,China;2DepartmentofOutpatient,RocketForcesEngineeringUniversity；*Correspondingauthor，Email：Wangzikuan@sohu.com)

ObjectiveTo investigate the expression of endoplasmic reticulum stress(ERS)-related GRP78 and caspase-12 in myocardial tissues of diabetic rats, and explore the effect of ERS on cardiac structure and function.MethodsFifteen diabetic rat models were induced by streptozotocin(STZ) and then randomly divided into 0 week group, 8 weeks group, and 16 weeks group. Blood pressure, heart rate and myocardial function were measured by carotid artery intubation indicator. Heart weight to body weight ratio(HWI), left ventricular weight to whole heart weight(LVWI) were calculated, and collagenous fiber was observed by Masson staining. The expression levels of GRP78, caspase-12 and cleaved caspase-3 in rat myocardial tissues were measured.ResultsCompared with 0 week group, left ventricular end-diastolic pressure(LVEDP) and-dp/dtmax were increased in 8 weeks group(P<0.05) and 16 weeks group(P<0.01). Compared with 0 week group, HWI and LVWI were increased in 16 weeks group(P<0.05). Collagenous fiber was slight, whereas it was increased in 8 weeks group. Compared with 0 week group, the expression of GRP78 significantly up-regulated in 8 weeks group(P<0.01), but down-regulated in 16 weeks group(P<0.05). The expression of caspase-12 and cleaved caspase-3 were markedly increased in 8 weeks and 16 weeks group(P<0.05).ConclusionHyperglycemia could exert a direct effect on heart in rats. In the early stage of hyperglycemia, the expression of GRP78 protein is up-regulated, and the expression of caspase-12 and cleaved caspase-3 is also significantly up-regulated as the stress is enlarged. The ERS of myocardial tissues could be one of the reasons of the changes of cardiac structure and function in diabetic rats.

diabetes;endoplasmic reticulum stress;cardiac structure；GRP78;caspase-12;rats

楊競(jìng)霄，女，1975-05生，碩士，主治醫(yī)師，E-mail：1229217173@qq.com

2016-04-19

R587.1

A

1007-6611(2016)08-0679-06

10.13753/j.issn.1007-6611.2016.08.001