結締組織生長因子在大鼠糖尿病心肌病中的作用機制

梁媛媛

(黔西南民族職業技術學院，貴州　興義　562400)

結締組織生長因子(CTGF)是近幾年發現的一種致纖維化細胞因子，其對于成纖維細胞活化具有顯著效果，并且可促進細胞外基質形成積聚效果〔1,2〕。有相關研究發現〔3〕，糖尿病患者出現充血性心力衰竭的原因與糖尿病心肌病具有顯著相關性，且糖尿病心肌病作為糖尿病患者的常見并發癥，其早期主要特征性表現為舒張功能異常，導致糖尿病心肌病患者心肌功能顯著下降的主要因素為間質纖維化。本研究擬分析糖尿病心肌病產生過程中CTGF水平的變化情況及其與心肌纖維化、細胞外基質積聚的相關性。

1　資料與方法

1.1實驗動物、儀器與試劑選擇56只雄性SD大鼠，隨機分為實驗組和對照組各28只，體質量(BW)220～250 g，由上海斯萊克實驗動物有限公司提供。鏈脲佐菌素(美國Sigma公司，批號20120736)；枸櫞酸緩沖液(無錫福祈制藥有限公司，批號20120814)；戊二醛(湖南爾康湘藥制藥有限公司；批號20130110)；乙醇(新鄉市先豐醫藥新材料有限公司，批號20130209)；丙酮(廣東逸舒制藥有限公司，批號20121210)；硝普鈉(北京世橋生物制藥有限公司，批號20131108)。高速冷凍微量離心機(美國貝克曼公司)；紫外可見分光光度儀(美國BIO-RAD公司)；樂康醛血糖測定儀(麥克奧迪公司)。

1.2建模實驗組給予腹腔注射1%鏈脲佐菌素，55 mg/kg，在注射72 h后使用血糖儀檢測大鼠尾靜脈血糖水平，以大鼠血糖水平在16.7 mmol/L及其以上為糖尿病模型標準。對照組給予大鼠枸櫞酸緩沖液注射，55 mg/kg。

1.3觀測指標及方法于糖尿病成模后的第4、8、12周從兩組中隨機各選取5只大鼠進行觀測：常規方法測定其空腹血糖(FPG)水平；空腹稱量BW后將大鼠處死，取左心室心尖部稱完質量后放入液氮中保存，取大鼠心臟剪取大血管，抽凈血液后測量大鼠心臟質量(HW)，然后去除心房和右心室游離壁，檢測左心室質量(LVM)，并計算心體比(HW/BW)及左室質量指數(LVMI)，H/B=HW/BW，LVMI=LVM/BW。采用逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)法測心肌CTGF、轉化生長因子(TGF)-β1、纖維連接蛋白(FN)及Ⅲ型膠原(Col Ⅲ)基因表達，并分析心肌CTGF與TGF-β1、FN、Col Ⅲ的相關性。于糖尿病成模后第12周，采用電鏡觀察兩組大鼠心肌超微結構變化〔4〕，采用光鏡觀察兩組大鼠冠狀動脈變化〔5〕。

1.4統計學方法應用SPSS18.0軟件，兩組計量資料比較行配對t檢驗，多組計量資料比較行方差分析；用線性相關分析法分析各指標的相關性。

2　結　果

2.1兩組FPG、H/B及LVMI變化情況糖尿病成模后第4周時，與對照組比較，實驗組BW水平較低，H/B、LVMI及FPG水平較高(P<0.05)，HW及LVM水平比較差異無統計學意義(P>0.05)。第4、12周時，實驗組BW水平低于對照組，實驗組HW、LVM、H/B、LVMI及FPG水平均高于對照組(P<0.05)。對照組不同時間的HW、LVM、H/B、LVMI及FPG水平差異無統計學意義(P>0.05)。實驗組隨著病程時間的增加，BW、HW、LVM、H/B、LVMI水平的增長明顯(P<0.05)。見表1。

表1　兩組FPG、H/B及LVMI變化情況比較

與對照組比較：1)P<0.05；與4 w時比較：2)P<0.05；與8 w時比較:3)P<0.05，下表同

2.2心肌超微結構及冠狀動脈變化糖尿病成模后第12周透射電鏡觀察顯示：實驗組大鼠心肌細胞結構紊亂，肌節較少且雜亂無章，存在肌纖維收縮帶；線粒體不整齊，體積較小，數量較少，存在嵴斷裂、融合現象，并且有較多糖原顆粒沉積，脂滴增加；間質和血管周圍膠原纖維數量較多，毛細血管基底膜輕度增厚；而對照組大鼠未出現以上情況。光鏡觀察顯示：兩組冠狀動脈開口的大小及血管壁厚度相似。

2.3兩組大鼠CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表達水平比較實驗組各檢測時間CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表達均高于對照組(均P<0.05)；對照組各檢測時間CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表達差異均無統計學意義(均P>0.05)。實驗組隨著病程時間增加，CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表達增長明顯(均P<0.05)。見表2。

表2　兩組CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表達對比

2.4實驗組各指標相關性分析GTGF mRNA表達與TGF-β1、FN、ColⅢ mRNA表達均呈正相關(r=0.762、0.935、0.872，均P<0.01)。 TGF-β1 mRNA表達與FN、ColⅢ mRNA表達亦呈正相關(r=0.735、0.637，均P<0.01)。

3　討　論

糖尿病心肌病是一種發病率較高、危害較大的糖尿病并發癥，會引發機體代謝紊亂，導致微血管病變，從而引發心肌廣泛性灶性壞死，最終發展為心力衰竭、心律失常，嚴重情況下會導致患者死亡。目前研究證實〔6，7〕，糖尿病心肌病的產生可能與機體心肌細胞鈣運轉缺陷、心肌細胞代謝紊亂、心肌間質纖維化、冠狀動脈微血管病變及心臟自主神經病變等有關。另有研究結果表明〔8〕，心肌細胞外基質聚集會導致心臟間質、局部微瘢痕及血管周圍纖維化的產生，從而引發機體出現心臟肥厚、心功能降低及心室僵硬現象，最終會引發心力衰竭，也是導致糖尿病心臟性死亡不可忽略的因素。CTGF是一種致纖維化細胞因子，對成纖維細胞活化和促進細胞外基質形成積聚的效果顯著，與糖尿病并發癥的發生機制有明顯的相關性。

本研究顯示，大鼠糖尿病病程4 w開始存在心肌肥大和左室肥厚情況，且隨著病程的延長，心肌肥大和左室肥厚程度逐漸加重，與習雪峰等〔9〕研究結果一致。成模后第12周透射電鏡觀察顯示實驗組大鼠心肌超微結構變化顯著，而對照組大鼠心肌超微結構變化不明顯，光鏡觀察實驗組和對照組大鼠冠狀動脈開口大小及血管壁厚度相似，未見無冠狀動脈病變發生。說明鏈脲佐菌素誘導的糖尿病SD大鼠在12 w時糖尿病心肌病已經形成。本研究還顯示，糖尿病心肌的CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA均呈高表達狀態，隨著病程的進展表達水平增加，提示CTGF等參與了糖尿病心肌病的形成與進展，與房慧娟等〔10，11〕研究基本相符。CTGF的高表達狀態與FN、ColⅢ的高表達有關，與段濱紅等〔12〕研究一致。

CTGF中含有大量半胱氨酸，能夠有效提高FN、ColⅢ等細胞外基質的產生量，在器官纖維化時，CTGF表達增加是必然現象，CTGF長時間過度表達可有效幫助纖維化的產生和不斷發展〔13〕。CTGF可不用憑借TGF-β1的活性而介導心臟纖維化及心功能不全。纖維化組織產生時，TGF-β1起到誘導纖維化的作用，CTGF會有效促進纖維化進一步形成，CTGF的形成存在自身反饋調節的機制〔14〕。相比于TGF-β1，CTGF的表達更持久，并且與細胞外基質積聚的關系更為緊密。同時TGF-β1存在雙面性，其在正常表達過程中可有效避免抑制炎癥的發生及細胞增殖；而在過度表達后會導致細胞外基質積聚及機體組織器官纖維化。如果對TGF-β1的正常表達進行干擾后會出現細胞生長失控等副作用的可能，而CTGF僅介導TGF-β1的負面效應〔15〕。

綜上所述，糖尿病心肌CTGF呈高表達狀態，且隨病程的進展表達水平增高，CTGF參與了糖尿病心肌病的形成與進展，有望成為治療糖尿病心肌病的新靶點。然而以CTGF為靶點治療糖尿病心肌病的臨床療效及安全性有待進一步研究證實。

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2聶鑫,劉魯川,行勇軍,等.轉化生長因子TGF-β1/結締組織生長因子CTGF對骨創傷愈合的調控機理研究〔J〕.現代生物醫學進展,2014;14(8):1598-600.

3蔣雯,董曉雁,祝芬,等.纈沙坦聯合骨髓間充質干細胞移植治療糖尿病心肌病〔J〕.武漢大學學報(醫學版),2013;34(1):71-5,94.

4Zou C,Liu X,Xie R,etal.Deferiprone attenuates inflammation and myocardial fibrosis in diabetic cardiomyopathy rats〔J〕.Biochem Biophys Res Commun,2017;486(4):930-6.

5Chen S,Puthanveetil P,Feng B,etal.Cardiac miR-133a overexpression prevents early cardiac fibrosis in diabetes〔J〕.J Cell Mol Med,2014;18(3):415-21.

6徐天嬌,劉勇,李萍,等.泛素連接酶Cbl-b調控p38MAPK在胰島素與硒協同抑制糖尿病心肌病大鼠心肌細胞凋亡中的作用〔J〕.中國藥理學通報,2016;32(8):1170-4.

7Liu ZW,Wang JK,Qiu C,etal.Matrine pretreatment improves cardiac function in rats with diabetic cardiomyopathy via suppressing ROS/TLR-4 signaling pathway〔J〕.Acta Pharmacol Sin,2015;36(3):323-33.

8Zheng H,Pu SY,Fan XF,etal.Treatment with angiotensin-(1-9) alleviates the cardiomyopathy in streptozotocin-induced diabetic rats〔J〕.Biochem Pharmacol,2015;95(1):38-45.

9習雪峰,馮守東,張林,等.游泳運動對2型糖尿病大鼠心肌TGF-β1/CTGF基因表達和膠原代謝的影響〔J〕.河南大學學報(自然科學版),2014;44(6):706-10.

10房慧娟,韓波,朱梅,等.擴張型心肌病患兒外周血抗β1腎上腺素能受體抗體與結締組織生長因子表達的意義〔J〕.中華實用兒科臨床雜志,2017；32(1):30-3.

11趙娜,潘碩,張勇,等.TGF-β/Smads信號通路參與苦參素抑制糖尿病心肌病大鼠心肌纖維化及改善心功能作用〔J〕.山西醫科大學學報,2015;46(11):1056-60.

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13王海穎,陸敏,鮑君璐,等.怡心飲對糖尿病心肌病大鼠心肌病理和結締組織生長因子的影響〔J〕.中國中醫藥信息雜志,2011;18(12):36-8.

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