Kir6.1基因在糖尿病心肌病中的作用及其机制研究

发布时间：2020-07-04 20:38

【摘要】：背景:糖尿病心肌病(diabeticcardiomyopathy,DCM)严重威胁糖尿病患者的生命健康。目前研究认为,糖尿病心肌病主要由持续的高糖血症和高脂血症引起的氧化应激、胰岛素抵抗、线粒体功能障碍等导致。我们前期研究发现,在db/db小鼠中,持续过高的胰岛素水平导致磷酸化的蛋白激酶B(phosphorylated protein kinaseB,P-AKT)和磷酸化的叉头框蛋白O 1(phosphorylatedforkheadboxprotein 01,P-FOXO1)表达明显下降,进而引起线粒体膜电位和心脏功能下降。并且有研究发现,在1型糖尿病小鼠模型中,心脏线粒体ATP敏感钾通道(mitochondrial ATPsensitivepotassiumchannel,mitoKATP)表达和功能明显降低。其在2型糖尿病心肌病中,其表达和功能是否有变化,在糖尿病心肌病中发挥怎样的作用,则未见有报道。因此,本研究在前期实验基础上,观察了 2型糖尿病心肌病时心脏Kir6.1基因表达及心脏和线粒体功能的变化,并通过敲除和过表达Kir6.1基因,研究其对糖尿病心肌病时小鼠心功能/胰岛素抵抗时心肌细胞功能、线粒体功能的影响及机制。目的:探讨Kir6.1基因在糖尿病心肌病中的作用及机制。方法:在动物水平上,将小鼠随机分成8组:对照组、糖尿病心肌病组(高脂喂养(high-fat diet,HFD)结合注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导 DCM)、病毒对照组、病毒对照并给予HFD+STZ处理组、腺相关病毒组(过表达Kir6.1)、腺相关病毒并给予HFD+STZ处理组、心脏特异性Kir6.1基因敲除组和敲除并给予HFD+STZ处理组。在细胞水平上,将心肌细胞随机分成6组:对照组、胰岛素处理组、病毒对照组、病毒对照并给予胰岛素处理组、腺病毒组(过表达Kir6.1)和腺病毒并给予胰岛素处理组。分别以超声心动图和血清BNP检测评价小鼠心脏功能,以心肌组织HE和TUNEL染色评价小鼠心肌细胞病理和凋亡的情况,以透射电镜评价小鼠心脏线粒体结构。以ELISA检测心肌细胞培养上清BNP水平,以SeahorseXFe96生物能量测定仪评价心肌细胞线粒体功能。以RT-QPCR方法检测小鼠及细胞Kir6.1的mRNA水平表达,以蛋白印记方法检测小鼠及细胞Kir6.1、T-AKT、P-AKT、T-FOXO1、P-FOXO1 的蛋白表达水平。结果:(1)与对照组相比,给予HFD+STZ造模第15周诱导出糖尿病心肌病小鼠模型,表现为:体重、血糖明显增加;胰岛素水平降低;CO、MVE/A、LVEF、LVFS和LVPW;d减小,LVID;d和LVID;s增大;血清BNP水平升高;心肌细胞明显肥大,凋亡率增加;心脏线粒体结构破坏;HFD+STZ组Kir6.1基因的表达下降(P0.05)。(2)与对照组相比,胰岛素处理组心肌细胞线粒体的基础呼吸能力、ATP生成能力、最大呼吸能力以及呼吸储备能力均有不同程度下降(P0.05)。(3)与对照组相比,心脏特异性Kir6.1基因敲除小鼠,Kir6.1基因表达水平明显下降,同时心功能下降并出现线粒体结构破坏;P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平分别有不同程度下降(P0.05)。(4)心脏特异性Kir6.1基因敲除并给予HFD+STZ处理后,小鼠心功能的下降和P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平的下降较DCM组更明显(P0.05)。(5)与对照组相比,过表达Kir6.1基因,小鼠心肌的Kir6.1基因表达水平明显增加,P-AKT及P-FOXO1的蛋白表达水平分别有不同程度增加(P0.05),而心功能以及线粒体结构无明显改变。(6)与DCM组相比,过表达Kir6.1基因可减轻DCM时小鼠心脏功能障碍,降低DCM时小鼠血清BNP水平,降低DCM心肌细胞肥大变性和凋亡率(P0.05);减少DCM线粒体结构破坏。增加P-AKT、P-FOXO1的表达水平(P0.05)。(7)与对照组相比,过表达Kir6.1基因组的心肌细胞Kir6.1基因的表达水平明显增加,P-AKT、P-FOXO1的表达水平增高(P0.05);与胰岛素处理组相比,过表达Kir6.1基因可降低胰岛素抵抗时心肌细胞BNP水平,减少线粒体功能下降,增加P-AKT、P-FOXO1的表达水平(P0.05)。结论:(1)糖尿病心肌病时,小鼠心脏Kir6.1基因的表达下降,心脏功能和心肌细胞线粒体功能下降。(2)小鼠心脏特异性Kir6.1基因敲除后心功能和线粒体功能下降,下调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(3)敲除Kir6.1基因使糖尿病心肌病小鼠心功能和线粒体功能下降更明显,AKT、FOXO1的磷酸化水平下调更加明显。(4)过表达Kir6.1基因可减少小鼠糖尿病心肌病时心脏功能和线粒体功能障碍,可上调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(5)过表达Kir6.1基因可减少胰岛素抵抗时心肌细胞功能和线粒体功能障碍,可上调AKT、FOXO1的磷酸化水平。(6)过表达Kir6.1基因可以减少糖尿病心肌病/胰岛素抵抗时心脏功能和线粒体功能障碍,其作用可能与上调P-AKT和P-FOXO1的表达有关。
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R587.2;R542.2
【图文】：

图１－１两组体重的比较逡逑＊邋Ｐ＜０．０５邋ｖｓ邋ｇｒｏｕｐ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ，邋ＭｅａｎｉＳＤ，邋？＝１０逡逑ＦＤ＋ＳＴＺ处理后对小鼠血糖的影响逡逑鼠在造模过程中的空腹血糖变化情况见图１－２。Ｃｏｎｔｒｏｌ组

图１－２两组血糖的比较逡逑＊Ｐ＜０．０５邋ｖｓ邋ｇｒｏｕｐ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ，邋ＭｅａｎｉＳＤ，邋ｎ＝＼０逡逑ＨＦＤ＋ＳＴＺ处理后降低了小鼠的血清胰岛素水平逡逑ＩＳＡ检测显示（图１－３），在造模第１６周时，ＨＦＤ＋ＳＴＺ组小鼠与组相比血清胰岛素水平降低（Ｐ＜０．０５）。逡逑１．５－逡逑Ｉｌ．ｃ－邋Ｈ逡逑｜邋０．５－丨：＆灥｜

本文编号：2741563