阿托伐他汀对糖尿病大鼠心肌内质网应激的干预作用

发布时间：2020-09-09 11:16

　　目的观察阿托伐他汀对2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)大鼠心肌组织内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)相关的ATF6/CHOP/PUMA信号通路的影响,探讨阿托伐他汀对糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DC)大鼠心肌损伤的保护作用及分子机制。方法50只健康Wistar雄性大鼠随机分成正常对照组(Normal control group,NC组)及实验组。NC组大鼠给予普通饲料。实验组给予高脂饲料(High fat diet,HFD)加小剂量链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ,25mg/kg)腹腔注射的方法制作T2DM大鼠模型。在注射STZ后3d、7d、14d测大鼠空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG),三次均≥16.7mmol/L并出现T2DM典型表现的实验组大鼠则可确认为T2DM模型。T2DM大鼠继续HFD喂养,心脏超声监测心功能,出现异常后确定为DC造模成功。DC大鼠再次分为DC组及阿托伐他汀(Atorvastatin,Ato)干预的低剂量组(AtoL组)、中剂量组(AtoM组)和高剂量组(AtoH组),予药物干预12周后,处死取材。实验过程中记录大鼠体重、活动情况、进食水等一般状况;检测FBG、TC、TG、LDL-C、HDL-C及NT-proBNP的水平以了解大鼠代谢、心功能方面的改变;采用心脏超声检测大鼠LVEDd、LVEDs及LVEF;HE观察心肌结构病理变化;Masson染色观察心肌胶原纤维;TUNEL检测细胞凋亡水平;免疫组织化学染色检测GRP78和CHOP的表达水平;Western blotting技术检测心肌组织内ERS相关因子GRP78、ATF6、CHOP和PUMA的表达水平。结果1大鼠一般情况:DC组体重显著低于NC组,而心重/体重比值(心体比)则高于NC组(P0.01);与DC组相比,Ato各组体重逐渐升高,心体比降低,且此逆转效果具有剂量依赖性,AtoH组变化较DC组具有明显统计学差异(P0.01)。2大鼠生化指标的改变:NC组大鼠FBG始终未见明显变化(P0.01);DC组较NC组FBG明显上升(P0.01),但较Ato各组无明显差别(P0.01)。实验末,NC组TC、TG、LDL-C及HDL-C正常;DC组TC、TG及LDL-C水平较NC组上升,HDL-C降低(P0.01);AtoL和AtoM组TC、TG、LDL-C及HDL-C较DC组无明显改变(P0.01);而AtoH组大鼠TC、TG及LDL-C则较DC组降低,HDL-C上升(P0.01)。3大鼠心功能的改变:实验末,与NC组相比,DC组LVEDd、LVEDs及血浆NT-proBNP水平均明显增加,LVEF明显下降(P0.01);AtoL组较DC组LVEDd、LVEDs、LVEF及血浆NT-proBNP水平无明显改善(P0.01);而AtoM和AtoH组LVEDd、LVEDs及血浆NT-proBNP水平则较DC组降低,LVEF增加,且具有剂量依赖性(P0.01)。4 HE染色结果:NC组心肌纤维排布整齐,结构清楚,胞核大小比较一致;DC组心肌细胞排布紊乱、稀疏,出现断裂,心肌细胞肥大变性,细胞核大小不一,细胞间质变宽,满视野见炎性细胞;Ato各组上述病理损伤得到改善,改善程度呈一定的剂量依赖性。5 Masson染色结果:与NC组相比,DC组大鼠心肌纤维间可见粗大的蓝色胶原纤维,主要分布在心肌间质和血管外周等部位;AtoL组与DC组相比变化不明显,仍可见大量胶原纤维;AtoM组胶原纤维明显减少;AtoH组胶原纤维显著减少,接近于NC组。6 TUNEL染色结果:与NC组相比,DC组细胞凋亡指数(Apoptosis Index,AI)显著增加(P0.01);Ato各组AI数值降低,并具有剂量依赖性(P0.01)。7免疫组织化学染色结果:GRP78、CHOP表达信号是深浅不一的棕褐色颗粒。在DC组心肌胞质中可见大量棕色颗粒,其免疫组织化学评分(Immunohistochemical score,IHS)较NC组显著升高(P0.01);Ato各组GRP78、CHOP表达减少,且具有一定的剂量依赖性(P0.01)。8 Western blotting检测结果:与NC组比较,DC组心肌细胞GRP78、ATF6、CHOP及PUMA的表达显著上调(P0.01);Ato各组有不同程度下降,药物剂量越大,下调程度越显著(P0.01)。结论1 ERS相关的ATF6/CHOP/PUMA信号通路介导的心肌细胞凋亡(Cardiomyocyte apoptosis,CA)可能参与了DC的发生与发展。2阿托伐他汀可能通过抑制ERS相关的ATF6/CHOP/PUMA信号通路介导的CA发挥心肌保护作用,具有一定的剂量依赖性。3阿托伐他汀通过降低心肌细胞凋亡率,减轻心肌组织病理损伤及纤维化,抑制心肌肥厚,从而改善DC大鼠心功能。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R587.1
【部分图文】：

HE染色,细胞核,排布,阿托伐他汀

AtoH 组 10 6.01±0.71*#△4.28±0.35*#△71.70±3.16*#△274.70±13.12*#△F — 50.533 160.618 104.260 503.228P — <0.001 <0.001 <0.001 <0.001注：*P<0.01 vs NC,#P<0.01 vs DC，△P<0.01 vs AtoM。1.2.4 各组大鼠心肌组织 HE 染色结果HE 染色：主要用于正常组织和病变组织一般形态的观察，将细胞核染成蓝色，将胞质中的肌纤维、胶原纤维、血红蛋白等染成红色。NC 组大鼠心肌纤维排布整齐，结构清楚，细胞核大小比较一致；DC 组大鼠心肌细胞排布紊乱、稀疏、肥大变性，出现断裂，细胞核形状、大小不一，细胞间质变宽，细胞外基质及成纤维细胞增多，满视野见炎性细胞；Ato 各组大鼠心肌上述病理损伤得到改善，随阿托伐他汀剂量增大，改善程度明显。见图 1。

胶原纤维,排布,细胞间质,成网状

粗大的蓝色胶原纤维交联成网状,排布紊乱，主要排布在细胞间质和血管外周等部位；AtoL 组与 DC 组相比变化不明显，仍可以看到大量胶原纤维；AtoM组大鼠心肌胶原纤维显著减少，胶原纤维变细；AtoH 组胶原纤维显著减少，排布均匀，接近于 NC 组心肌组织。见图 2。

棕黄色,颗粒,药物剂量,免疫组织化学

注：A：NC；B：DC；C：AtoL；D：AtoM；E：AtoH。图中箭头指示的棕褐色颗粒是凋亡细胞核。图 3 各组大鼠心肌组织 TUNEL 染色（400×）Fig.3 TUNEL staining of myocardial tissue in each group（400×）1.2.7 免疫组织化学染色观察各组大鼠心肌组织 GRP78、CHOP 表达GRP78、CHOP 阳性表达主要在胞浆，染色结果呈深浅不一的棕黄色颗粒。DC 组 IHS 评分较 NC 组明显升高，心肌细胞胞质中可以看到大量颜色深浅不一的棕黄色颗粒。Ato 各组随着药物剂量的增加，IHS 评分逐渐下降，棕黄色颗粒逐渐减少，并且颜色逐渐变浅。见图 4-图 5，表 5。表 5 各组大鼠心肌组织 GRP78、CHOP 免疫组织化学评分Table 5 GRP78、CHOP of immunohistochemical scores in myocardial tissue in five groups组别 N(只)GRP78 CHOPA(%) B IHS A(%) B IHSNC 组 8 5 1 5 6 1 6

【参考文献】