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黄芪多糖改善db/db糖尿病肥胖小鼠心肌脂毒性的机理研究

更新时间:2009-03-28

糖尿病心肌病(diabetic car dio myopat hy,DCM)是指发生于糖尿病患者但不能用高血压性心脏病、冠状动脉粥样硬化性心脏病、心脏瓣膜病及其他心脏疾病来解释的心肌病,其早期病理表现为心肌细胞肥大、心室肥大和舒张功能障碍,后逐步发展为心室收缩功能障碍,最终导致充血性心力衰竭。研究发现,心肌脂毒性是引起糖尿病心肌病的主要机制之一。糖尿病心肌对脂肪酸的摄取和利用远大于心肌细胞实际的氧化代谢需要,脂肪酸的过度活化可诱发心肌脂毒性,导致心肌细胞脂代谢产物和介质堆积,线粒体活性氧(ROS)产生过量,进而引起糖尿病心肌肥大和功能障碍[1-3]。黄芪多糖是黄芪的主要活性成分,我们的前期研究表明,黄芪多糖可以预防或延缓小鼠1型和2型糖尿病的发生发展,对糖尿病小鼠心肌有明显的保护作用[4-10]。本研究通过对2型糖尿病模型db/db小鼠进行黄芪多糖干预治疗,探讨黄芪多糖对糖尿病心肌组织脂肪酸代谢及脂毒性的影响及可能机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

将5周龄的雄性2型糖尿病模型db/db小鼠(购自上海南方模式生物科技发展有限公司)按照随机数字表法分为黄芪多糖组、二甲双胍组、糖尿病组,每组8只,每日分别经胃管鼻饲黄芪多糖(上海中科院生理所提供)2 000 mg/kg、二甲双胍2 000 mg/kg、等量生理盐水(NS),共12周。8只同龄C57BL/6J小鼠(购自上海南方模式生物科技发展有限公司)设为正常组,每日经胃管鼻饲等量生理盐水。各组小鼠均饲养于复旦大学医学院实验动物科学部,饲养条件为恒温(23±2)℃,相对湿度(50±5)%,每日光照12 h,饲养期间所有小鼠自由摄食、饮水。鼠龄16周时,分别检测各组小鼠血糖、胰岛素水平,并进行体内实验,麻醉处死后,取心肌组织进行体外实验。

(1)改善贫困户信贷服务可获得性。1986年以来,政府一直以财政贴息的方式通过承贷金融机构向贫困地区提供专项扶贫贷款,以改善贫困地区和贫困农户的信贷服务。到2015年专项扶贫贷款累计已发放超过3000亿元[注]数据来自《中国扶贫开发年鉴2016》。。2015年以来中国金融机构给扶贫对象发放精准扶贫贷款,进一步提高了扶贫资金到户的比例和规模,贫困户获得贷款比重达到29%,户均获得精准扶贫贷款近4万元[2]。

除了最后一个句子之外,前面的句子都是描写性的,为什么呢?因为加下划线的“海风”、“胖人身体”、“人的兴致”施事性都很弱,谓语部分“含着燥热、风吹干了、还没给太阳晒萎”等并不表示实际的动作,而是表示一种状态。而最后一个句子的叙事性更强,因为主语“那几个新派到安南或中国租界当警察的法国人”、谓语部分“正围了那年轻善撒娇的犹太女人在调情”符合上一节中讨论过的典型的叙事语体应该具备的七个特征中的五个:1)动作的参与者在两个以上;2)动词表示动作(过程)而不是状态;4)动作是人为的、有意愿的;5)动作是现实的而非虚拟的;7)参与者有很强的个体性。

1.2 心脏功能相关指标检测

小鼠16周龄时,用1%戊巴比妥钠(50 mg/kg)腹腔注射麻醉,仰卧固定小鼠四肢,并使固定装置向左侧倾斜30°~40°。左胸前区剃毛后连接小鼠心电测量仪,同时记录心电Ⅰ导联,以R波顶峰为舒张未期,以T波末为收缩末期。使用Vevo 2100型小动物彩色超声诊断仪(探头频率30 MHz)测量小鼠左室舒张末期内径 (LVEDD)、左室收缩末期内径 (LVESD)和左室短轴缩短率(FS)。

1.3 心肌组织三酰甘油定量检测和分型

采用改良Bligh-Dyer技术检测心肌组织三酰甘油含量[11]。在小鼠心肌组织中加入甲醇-三氯甲烷-水混合液,电磁搅拌下室温过夜,离心分离提取液,加入三氯甲烷和水,使提取液的终浓度保持为甲醇∶三氯甲烷∶水=1∶1∶0.5(V/V),分离有机相,真空旋转蒸发除去有机溶剂的油状物。取有机溶剂层,采用三酰甘油测定试剂盒对三酰甘油含量进行测定。提取总脂质后,电喷雾电离质谱(ESI MS)方法检测心肌组织三酰甘油亚型的含量。采用流动注射泵直接进样的方式将样品导入电喷雾离子源,利用串联三重四级杆质谱的母离子扫描和中性丢失扫描功能,通过扫描磷脂的特征性子离子或中性质量丢失实现对三酰甘油不同亚型的分离和鉴定。

1.4 心肌脂肪酸摄取利用率和游离脂肪酸氧化率评估

在1.5%~1.8%异氟烷麻醉下给予小鼠尾静脉弹丸式注射50~75μL 18氟-氟脱氧葡萄糖(18F-FDG,7.4~11.1 MBq),运用微型正电子发射断层显像技术(micro-PET)动态显像60 min,图像重建后勾画心肌感兴趣区获取心肌放射性曲线,计算心肌对脂肪酸的标准摄取值。同时,经小鼠尾静脉多点采血,利用输入函数数学模型显像分析系统计算小鼠心肌的棕榈酸摄取率和游离脂肪酸氧化率[12]

种子发芽、出苗到拔节是玉米的苗期。土壤温度对玉米萌发和出苗特别重要,如果2月间播种,因土壤温度低会造成玉米苗稀,植株生长发育缓慢,最终影响玉米产量和质量。出苗前,要求土壤温度不低于8℃,在10-12℃正常发芽,它决定着玉米的发芽率和出苗的整齐度。玉米顶端分生组织分化叶片后,温度也会影响其展开速度并进而控制体内干物质的积累率。土壤温度仅在播种后1-2周内对顶端分生组织产生影响,此后气温成为玉米生长发育的主要影响因素。

1.5 心肌脂肪酸代谢相关蛋白酶检测

糖尿病组心肌组织的三酰甘油含量与正常组相比显著升高(p<0.05),三酰甘油亚型包括16∶0三酰甘油、18∶0三酰甘油、18∶1三酰甘油和18∶2三酰甘油的含量与正常组相比均显著升高(P均<0.05)。黄芪多糖组三酰甘油含量和三酰甘油各亚型含量与糖尿病组相比均显著降低(P均<0.05),与正常组相比差异无统计学意义。二甲双胍组三酰甘油和三酰甘油各亚型含量与正常组相比均显著升高(P均<0.05),与糖尿病组相比差异无统计学意义。见表3。

1.6 统计学分析

与正常组相比,糖尿病组LVEDD和LEVSD显著升高,FS显著降低(P均<0.05)。黄芪多糖组LVEDD和LVESD与糖尿病组相比显著下降,FS显著升高(P均<0.05),上述指标与正常组相比差异无统计学意义。二甲双胍组LVEDD和LEVSD与正常组相比显著升高,FS显著降低(P均<0.05),上述指标与糖尿病组相比差异无统计学意义。见表1。

2 结果

2.1 黄芪多糖改善糖尿病小鼠心脏功能障碍

采用SPSS 10.0软件进行统计学分析。计量资料采用均数±标准差表示,多组间比较采用方差分析,组间两两比较采用SNK-q检验。以p<0.05为差异有统计学意义。

 

表1 各组小鼠心脏功能指标的比较

  

注:与正常组相比,(1)p<0.05;与糖尿病组相比,(2)p<0.05

 

正常组 2.1±0.3 1.10±0.1 52.0±2.3糖尿病组 2.8±0.1(1) 1.80±0.2(1) 32.0±1.4(1)黄芪多糖组 2.2±0.3(2) 1.25±0.1(2) 48.0±2.4(2)二甲双胍组 2.7±0.3(1) 1.75±0.1(1) 34.0±1.8(1

2.2 黄芪多糖纠正心肌脂肪酸摄取和氧化代谢的异常

糖尿病组PPARα、M-CPT-1和ACO的蛋白表达水平与正常组相比均显著升高(P均<0.05)。黄芪多糖组PPARα、M-CPT-1和ACO的蛋白表达水平与糖尿病组相比均显著降低(P均<0.05),与正常组相比差异无统计学意义。二甲双胍组PPARα、M-CPT-1和ACO的蛋白表达水平与正常组相比均显著升高(P均<0.05),与糖尿病组相比差异无统计学意义。见图1、表4。

 

表2 各组小鼠心肌脂肪酸摄取和氧化代谢指标的比较

  

注:与正常组相比,(1)p<0.05;与糖尿病组相比,(2)p<0.05

 

组别 棕榈酸摄取率/×10 3 dp m·g-1游离脂肪酸氧化率/n mol·g-1·min-1正常组 132.0±3.2 620.0±16.0糖尿病组 320.0±2.8(1) 1226.0±14.0(1)黄芪多糖组 150.0±1.2(2) 650.0±11.0(2)二甲双胍组 289.0±1.8(1) 1100.0±12.0(1)

2.3 黄芪多糖抑制糖尿病心肌脂肪酸沉积

Wester n blot法检测脂肪酸代谢的关键酶,包括过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)、心肌组织内肌肉型-肉毒碱棕榈酰转移酶-1(M-CPT-1)和乙酰辅酶A氧化酶(ACO)的蛋白表达水平,使用蛋白抽提试剂盒提取各组小鼠心肌组织的总蛋白,BAC法测定蛋白浓度。十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离,转膜,10%脱脂牛奶封闭1 h,加入一抗,4℃过夜。洗膜后加入二抗,室温避光孵育1 h。用双通道荧光扫描仪对膜进行扫描及结果分析,以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)为内参,检测 M-CPT-1、ACO以及PPARα蛋白的相对表达水平。

除了两个阵营的矛盾冲突外,还有很多项羽阵营内部的矛盾,如范增与项伯之间的矛盾:范增劝项羽“急击勿失”,而项伯却夜访张良、与沛公“约为婚姻”之后又为沛公说情:“今人有大功而击之,不义也,不如因善遇之。”而项羽在其阵营内的这一矛盾冲突由开始“大怒”到后来“许诺”,把项羽的恃勇骄横、有勇无谋、缺乏远虑、不辨真伪等性格特征都表现了出来。项羽与范增的矛盾:在鸿门宴上范增“数目项王”、举玦示之,而项羽却“默然不应”,这一矛盾冲突刻画出了项羽的优柔寡断等性格特征,致使错失除去刘邦的良机。

 

表3 各组心肌组织三酰甘油及其亚型含量的比较/n mol·mg-1

  

注:与正常组相比,(1)p<0.05;与糖尿病组相比,(2)p<0.05

 

三酰甘油正常组 18.0±1.6 14.0±1.3 5.0±0.3 25.0±1.1 4.0±0.组别 三酰甘油 16∶0三酰甘油 18∶0三酰甘油 18∶1三酰甘油 18∶2 1糖尿病组 45.0±1.0(1) 26.0±1.2(1) 11.0±0.4(1) 45.0±1.3(1) 7.0±0.3(1)黄芪多糖组 22.0±1.4(2) 16.0±1.2(2) 4.5±0.1(2) 28.0±1.5(2) 4.5±0.3(2)二甲双胍组 43.0±1.2(1) 23.0±1.6(1) 10.0±0.6(1) 40.0±1.2(1) 6.5±0.4(1)

2.4 黄芪多糖降低脂肪酸代谢相关蛋白的表达

糖尿病组db/db小鼠心肌组织的棕榈酸摄取率和游离脂肪酸氧化率与对照组相比显著升高(P均<0.05)。黄芪多糖组的棕榈酸摄取率和游离脂肪酸氧化率与糖尿病组相比显著降低(P均<0.05),与正常组相比差异无统计学意义。二甲双胍组的棕榈酸摄取率和游离脂肪酸氧化率与正常组相比显著升高(P均<0.05),与糖尿病组相比差异无统计学意义。见表2。

 

表4 各组心肌组织脂肪酸代谢相关蛋白表达水平的比较

  

注:与正常组相比,(1)p<0.05;与糖尿病组相比,(2)p<0.05

 

蛋白正常组 1.0±0.1 1.0±0.2 1.0±0.组别 PPARα蛋白 M-CPF1蛋白 ACO 3糖尿病组 3.5±0.3(1) 2.5±0.3(1) 2.0±0.1(1)黄芪多糖组 1.2±0.3(2) 1.2±0.1(2) 1.2±0.1(2)二甲双胍组 3.0±0.2(1) 2.0±0.1(1) 1.8±0.2(1)

  

图1 各组心肌组织脂肪酸代谢相关蛋白的表达水平

3 讨论

糖尿病心肌病是糖尿病特有的心脏并发症,与糖尿病患者心血管疾病的高发病率和高病死率相关。糖尿病时,由于葡萄糖和乳酸代谢受到抑制,线粒体介导的脂肪酸氧化成为心肌能量代谢的主要途径[2,11-14]

研究发现,心肌脂代谢主要受PPARα/PPARγ协同激活剂-1(PPARγcoactivator 1,PGC-1)信号通路调控,PPARα是由脂肪酸激活的核受体,主要调控细胞内脂肪酸转运、酯化和氧化等脂肪酸代谢相关基因的转录。心肌PPARα/PGC-1信号通路的异常可以直接引起心肌脂毒性,与糖尿病心肌病的发生密切相关,而且其作用独立于高血糖、高胰岛素血症和胰岛素抵抗等因素[14-16]。研究发现,在胰岛素缺乏和胰岛素抵抗的糖尿病动物模型中(包括STZ诱导的糖尿病鼠、Zucker fatty鼠、db/db鼠和ob/ob鼠),心肌PPARα/PGC-1及其靶基因的表达和活性明显增加;给予胰岛素或胰岛素增敏剂治疗后,心肌PPARα/PGC-1的高表达及心肌脂毒性改善不明显,而早期给予PPARα拮抗剂治疗,可以不同程度地改善糖尿病心肌病变[11-16]。糖尿病心肌病的PPARα/PGC-1信号通路异常主要表现为线粒体脂肪酸氧化的关键酶M-CPT-1和ACO高表达,导致该通路调控脂肪酸进入线粒体和催化直链脂肪酸降解的功能异常[17-20]。二甲双胍作为传统的降血糖药物,其控制高血糖和减少大血管并发症的作用已经得到公认。本研究表明,黄芪多糖在改善糖尿病小鼠心肌脂肪酸代谢水平方面优于二甲双胍,进一步提示黄芪多糖改善糖尿病小鼠心肌脂肪酸代谢的作用。

黄芪是一味传统中药,中药理论记载,黄芪具有补气升阳、固表止汗、利尿托毒作用,可作为配伍药引用于心功能不全的治疗。黄芪多糖是黄芪的主要活性成分,由杂多糖(D-葡萄糖、D-半乳糖和L-阿拉伯糖)和葡聚糖组成。本课题组的前期研究已验证,黄芪多糖对糖尿病心肌病有明确的保护作用,可以显著纠正各类糖尿病模型鼠(NOD 1型糖尿病小鼠、链脲菌素诱导的1型糖尿病大鼠)的心脏功能和血液动力学异常,显著改善糖尿病心肌病理和超微结构的异常,下调糖尿病心肌心力衰竭因子如心肌组织氧化应激产物的表达[4-10]。本研究结果显示:(1)黄芪多糖可以显著纠正糖尿病模型db/db小鼠的心脏功能和血流动力学的异常,使其LVEDD和LVESD显著下降,FS显著升高。(2)黄芪多糖可以显著纠正db/db小鼠心肌对脂肪酸的过度摄取和氧化代谢紊乱,抑制其心肌棕榈酸摄取率和游离脂肪酸氧化率。(3)黄芪多糖治疗可以显著改善db/db小鼠的心肌脂毒性,抑制心肌组织脂质沉积,显著减少db/db小鼠心肌组织三酰甘油及三酰甘油各亚型的含量。(4)黄芪多糖可以显著抑制db/db小鼠心肌组织脂肪酸代谢关键酶的蛋白表达,如PPARα、M-CPT-1和ACO,从而改善糖尿病心肌脂肪酸的代谢异常和心肌脂毒性。

综上所述,黄芪多糖可以改善糖尿病模型鼠心肌脂肪酸代谢紊乱,可能与其抑制脂肪酸代谢关键酶的蛋白表达有关。黄芪多糖对脂肪酸代谢信号通路的具体调控机制仍有待进一步研究。

参 考 文 献

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陈蔚,鞠婧,孙奇林,王浩,王莉英,杨叶虹,叶红英,李益明,张玉
《国际心血管病杂志》2018年第02期文献

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