糖尿病大鼠心肌損傷模型的誘導及對血清瘦素水平的影響

郭 夏，鄭 輝，李雪粉，胡 睿，郭麗婷

（泰達國際心血管病醫院內分泌科，天津 300457）

瘦素（leptin）是由167 種氨基酸組成的肽類激素，主要由白色脂肪組織分泌，可以作用于下丘腦攝食中樞，故與糖尿病、肥胖、胰島素抵抗密切相關[1]。研究顯示[2]，瘦素可參與脂肪及能量代謝，當瘦素或瘦素受體表達降低時，機體對能量的代謝出現異常，進而引發肥胖及胰島素抵抗相關的癥狀。金靜[3]的報道顯示，瘦素可導致交感神經系統激活、心率加快、心肌細胞分泌增多，還可影響糖脂代謝。瘦素受體在心臟呈高表達，可調節心臟功能、參與心力衰竭的發生發展。已有研究顯示[4，5]，糖尿病對心臟功能的影響主要有糖尿病自主神經病變（CAN）、進展性冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（CAD）以及糖尿病性心肌病（DCM）3 種形式，排除冠狀動脈疾病和高血壓，糖尿病患者是唯一一種心室肥大導致收縮功能障礙的心臟病[6]。有研究顯示，血清瘦素參與DCM 的發生與發展，但具體的相關性尚不清楚。本研究建立糖尿病心肌病大鼠模型，旨在研究血清瘦素水平與糖尿病心肌病的關系，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑和動物 由泰心動物實驗中心購入SPF級Wistar 成年健康大鼠50 只，8 周齡，體重160～180 g。飼養在室溫18 ℃～25 ℃，相對濕度40%～60%的環境下。鏈脲佐菌素（Sigma 公司，批號：B69776）、重組瘦素（德國Dade Behring 公司）、125I-胰島素放射免疫分析藥盒（均有北京生物科技有限公司提供）。本研究經過醫院倫理委員會批準。

1.2 儀器和飼料 血糖儀（Roch 德國，批號：ECS000056）、高速離心機（德國Leica EG1160）、電子秤（北京科普順科有限公司）、全自動生化分析儀（日本Olympus）、顯微鏡（日本Olympus，5424SZX7-1093）。

1.3 方法 將50 只健康大鼠采用隨機數字表法選取16 只大鼠作為正常對照組，剩余34 只作為模型組。模型組給予高糖高脂飼料喂養建立糖尿病大鼠模型，正常組大鼠給予普通飼料喂養，喂養8 周后，不斷水12 h 采血，腹腔注射STZ（25 mg/kg）形成糖尿病模型后，繼續給予高糖高脂喂養12 周，依據是否合并心肌病分為糖尿病組（T2DM 組）16 只和糖尿病心肌病組（DCM 組）12 只。高糖高脂飼料配方：4%膽固醇、10%豬油、5%白糖、81%基礎飼料，將上述配料充分混勻攪拌烤制成形后喂養，喂養前1 周臨時配制。以隨機血糖≥13.9 mmol/L 為成模標準。心肌形態學觀察：心肌組織經固定、脫水、包埋后，切成4 μm/片，行HE 染色，光鏡下觀察心肌細胞形態。心功能指標檢測：用3%戊巴比妥鈉1 ml/kg 將大鼠麻醉成功后固定在手術臺上，使用Philips 7500 數字化超聲心動圖儀應用M 型超聲和二維超聲測定左室射血分數（LVEF）及二尖瓣舒張早期最大速/心房收縮期之最大速度比值（E/A 比值）。血清瘦素、血漿腦鈉肽（BNP）檢測：實驗禁食12 h 后，抽取頸靜脈竇血1.5～2.0 ml，分離血清，用酶聯免疫分析方法（ELISA）測定血清瘦素水平及血清BNP 水平。

1.4 觀察指標 比較各組大鼠心臟功能指標（E/A 比值、LVEF）、血糖、體重、血脂（膽固醇、甘油三酯）、血清瘦素水平、BNP 水平。

1.5 統計學方法 采用SPSS 21.0 統計軟件進行統計學處理，計量資料使用（）表示，組間比較采用t檢驗；計數資料使用[n（%）]表示，組間比較采用χ2檢驗，P＜0.05 說明差異有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗動物一般情況 共有44 只大鼠完成實驗，實驗過程中有2 只大鼠血糖升高未達到成模標準，4 只大鼠死亡，其中DCM 組3 只，T2DM 組1 只。橫切面：心肌纖維呈圓形或不規則，大小相似。肌原纖維呈點狀，著紅色，分布在肌細胞的周邊。細胞核位于肌纖維中央，呈圓形，有的未見核。縱切面：心肌纖維細而短，分枝吻合成網。細胞核，位于肌纖維的中央（箭頭），較大，有時可見雙核。有暗帶和明帶構成的橫紋。橫過肌纖維在心肌纖維首尾連接處，可見與橫紋平行著深紅色的直線或階梯狀線為閏盤，見圖1。

圖1 糖尿病心肌病病理學改變（HE，×400）

2.2 各組心功能指標比較 DCM 組E/A 比值大于正常對照組、T2DM 組，LVEF 小于正常對照組、T2DM組，差異有統計學意義（P＜0.05），T2DM 組與正常對照組E/A 比值及LVEF 比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 心功能指標比較（）

表1 心功能指標比較（）

注：與DCM 組比較，*P＜0.05；與正常對照組比較，△P＞0.05

2.3 各組體重、血糖、血脂比較 三組大鼠體重、膽固醇比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；T2DM 組和DCM 組血糖、甘油三酯水平大于正常對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），但T2DM 組、DCM 組血糖、甘油三酯比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 體重、血糖、血脂指標比較（）

表2 體重、血糖、血脂指標比較（）

注：與正常對照組比較，*P＜0.05；與DCM 組比較，△P＞0.05

2.4 血清瘦素、BNP 比較 T2DM 組、DCM 組血清瘦素、BNP 水平均大于正常對照組，DCM 組大于T2DM 組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 血清瘦素、BNP 比較（，μg/L）

表3 血清瘦素、BNP 比較（，μg/L）

注：與正常對照組比較，*P＜0.05；與T2DM 組比較，△P＞0.05

3 討論

研究顯示，糖尿病相關死亡病因中心血管并發癥占大部分，其中又以缺血性心臟病為主[7]。由此可見，糖尿病心肌病嚴重威脅糖尿病患者的生命安全。糖尿病作為心血管疾病獨立危險因素，可導致心臟結構與功能的改變，使得心肌對缺血耐受性降低[8]。瘦素作為脂肪細胞，是保持能量平衡分泌的一種激素，為Ob 基因（Obesitygenes）編碼的蛋白質產物，其參與機體攝食、體溫及能量平衡的調控，調節脂類代謝及胰島素分泌[9]。因此，血清瘦素在許多疾病，如肥胖、糖尿病等病理生理過程中均發揮著重要生物學活性。有研究指出[10]，2 型糖尿病在慢性病理狀態下可發生胰島素抵抗，通過抑制胰島素信號轉導和葡萄糖轉運，降低心肌對葡萄糖的利用，影響心肌代謝，進一步減少ATP 合成，損傷心肌組織。薛玉剛等[11]研究顯示，瘦素可抑制胰島素在脂肪細胞中的多種代謝作用，瘦素水平升高，可致炎癥反應加劇，還可促使內皮細胞內皮素1 高表達而使血管痙攣，進一步加重心肌損傷，但是也有學者持不同觀點。

本研究結果顯示，DCM 組E/A 比值大于正常對照組、T2DM 組，LVEF 小于正常對照組、T2DM 組（P＜0.05），T2DM 組與正常對照組比較，差異無統計學意義（P＞0.05），提示DCM 組存在心功能受損。分析認為DCM 的發生會導致心肌功能和結構的顯著改變，造成心室纖維化和肥大，進而出現舒張功能障礙，使E/A 增大，LVEF 減小。同時三組大鼠體重、膽固醇比較，差異無統計學意義（P＞0.05），T2DM 組、DCM 組血糖、甘油三酯水平均大于正常對照組（P＜0.05），但T2DM 組、DCM 組血糖、甘油三酯比較，差異無統計學意義（P＞0.05），表明2 型糖尿病大鼠存在不同程度的脂質代謝紊亂。分析認為DCM 早期，高血糖均可誘導細胞內大量氧自由基的生成，使機體處于氧化應激狀態，氧自由基介導的氧化損傷會影響胰島傳導系統，進而加劇血糖水平升高。同時氧自由基的過分表達會影響脂質過氧化代謝，從而造成脂質代謝紊亂[12]。同時T2DM 組大鼠在喂養至12 周時，通過超聲發現E/A 比值以及射血分數的變化（P＜0.05），提示在糖尿病大鼠會有一定比例出現心肌病變。瘦素水平升高，會加劇炎性反應、氧化應激狀態及胰島素抵抗，進一步加重糖尿病心肌在缺血再灌注的損傷程度[13]。本研究中DCM 組大鼠清瘦素水平高于正常對照組及T2DM 組，表明瘦素可能影響糖尿病心肌病的發生、發展。分析原因可能為DCM 組最初隨著心房充盈量的增加和舒張早期充盈量的減少，舒張松弛和心臟僵硬的損害增加，瘦素水平升高，促進脂肪合成和貯存，隨著嚴癥反應加劇，炎癥因子水平增高，促進心肌纖維化，從而導致心臟收縮和舒張功能發生實質性改變。瘦素水平的升高可能使代謝產物增多，心肌細胞脂質過氧化程度增大，進一步導致冠狀動脈微循環和收縮舒張功能惡化。DCM 需排除冠心病和高血壓后診斷[14]。但當這些疾病與DCM 共存時，可能會迅速發展為晚期心力衰竭。既往很難從臨床角度驗證這些疾病在DCM 進程和發展中的作用[15]。本研究通過建立T2DM 組及DCM 組大鼠模型，觀察到E/A 比值、LVEF、血清瘦素水平及BNP 水平的變化，推測瘦素水平對DCM 發生發展的可能影響，為糖尿病性心肌病發生發展提供了理論參考。

綜上所述，血清瘦素水平與糖尿病大鼠心肌病的的預后密切相關，加強對T2DM 血清瘦素的監測，可一定程度預防DCM 的發生。而血清瘦素下降可能一定程度改善DCM 患者預后，減輕2 型糖尿病心肌病損傷程度，但仍有待進一步研究。