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背景 糖尿病临床常见，近年来发病率呈上升趋势，危害人类健康，糖尿病心血管并发症是主要致死原因。1974年糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy，DCM)的概念首次提出:指排除了冠状动脉粥样硬化、高血压及其他已知的疾病所致的心肌损伤后而诊断的一类独立的、特异性的心肌病，临床早期表现为心脏舒张功能不全，晚期多有收缩功能障碍，其机制至今仍未明确。 近年来研究表明心肌细胞代谢异常和细胞凋亡参与了DCM心功能受损的发病机制。线粒体是机体内能量代谢的主要场所，同时也参与了细胞凋亡的过程，因此它在DCM心功能受损中有着重要作用。线粒体膜电位变化是细胞发生凋亡的早期特征之一，膜电位下降伴随着线粒体通透性转换，并通过线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，MPTP)实现。由此我们推测:糖尿病状态下，高糖诱导活性氧过度生成，导致线粒体膜结构或性状改变，线粒体膜高通透性，膜电位降低，MPTP异常开放，细胞色素C及一系列促凋亡因子释放，造成心肌细胞凋亡，能量代谢障碍，最终导致心脏舒张和(或)收缩功能障碍。 胰岛素作为治疗糖尿病的常用药，临床使用多年，以往认为其主要发挥调节血糖和代谢的作用。近来研究发现胰岛素可以减少或缓解糖尿病心肌病的发生、发展，但其作用机制尚不明确;我们推测胰岛素通过降低血糖，抑制MPTP开放，减少心肌细胞凋亡，从而减轻高糖对心肌细胞的损伤。 因此，本实验通过链脲菌素一次性腹腔注射配合高脂饲料饲养，建立2型糖尿病动物模型，并进行胰岛素干预，观察胰岛素对心肌细胞凋亡的作用，通过测定MPTP的开放程度，探讨胰岛素发挥抗凋亡作用的可能机制。 目的 1.建立链脲菌素配合高脂饲养诱导的2型糖尿病大鼠模型，观察心肌细胞线粒体的超微结构及心肌细胞氧化应激、线粒体膜电位等指标; 2.采用胰岛素分别于早期和晚期干预，观察胰岛素对心肌细胞凋亡的影响并探讨其机制。 方法 雄性Wistar大鼠，予以高脂饲料喂养4周，每只按25mg/kg腹腔注射链脲佐菌素(STZ)，继续高脂饲养4周，于72h、7d断尾测血糖，随机血糖浓度均≥16.7mmol/L为2型糖尿病造模成功。22只随机分成3组:早干预组(IE组，n=7)，晚干预组(IL组，n=7)和糖尿病组(DM组，n=8)。另选8只作为正常对照组(CON组，n=8)，每只腹腔注射等量柠檬酸缓冲液。IE组和IL组分别于成模第1周和第4周每日下午5点～6点，给予诺和灵30R，8U/只，皮下注射，每周固定时间测血糖2次。同时DM组和CON组予以等量生理盐水皮下注射，干预8周后:(1)观察各组大鼠的一般情况，包括生长、营养状况、毛发、饮食、体重(Body Weight，BW);(2)静脉采血测还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD);(3)取心脏，称心重(Heart Weight，HW)，取左室前壁;电镜观察心肌标本，TUNEL法检测心肌细胞凋亡并计算凋亡指数;(4)提取左室心肌线粒体，测线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential，MMP)和活性氧(ROS)的生成速率。 结果 1.一般情况比较 DM组大鼠明显多饮、多尿、多食及消瘦，皮毛污秽无泽，生长缓慢，而胰岛素治疗组上述情况改善，其中IE组较IL组明显; 2.大鼠HW/BW、终点血糖值的比较正常对照组HW/BW(2.56±0.03)，血糖浓度(7.48±1.03mmol/l)，与CON组比较，DM组、IE组、IL组血糖(分别为30.53±2.39mmol/l、18.73±4.39mmol/l、22.81±5.34mmol/l)，HW/BW(分别为2.88±0.01、2.62±0.00、2.66±0.01)均显著增高(P＜0.05);与DM组比较，IE组、IL组血糖、HW/BW均显著降低(P＜0.05)，而IE组血糖、 HW/BW显著低于IL组(P＜0.05); 3.心肌细胞超微结构 DM组线粒体嵴断裂，溶解，内有空泡形成，肌原纤维排列紊乱，间隙增宽。IE组线粒体内只见少数嵴溶解，肌节对位基本整齐，少数肌原纤维溶解，肌浆网扩张有改善;IL组线粒体内可见多数嵴断裂，肌节对位不整齐，肌原纤维溶解，间隙增宽。 4.与正常对照组(SOD245.99±8.67 U/ml，GSH9.71±0.67 nmol/ml，MDA4.98±0.30mg GSH/L)比较，DM组大鼠SOD(222.06±12.94 U/ml)、GSH(6.99±1.50nmol/ml)值显著降低(P＜0.01)，而MDA(6.46±0.99 mg GSH/L)值增高(P＜0.01);与DM组比较，IE组SOD(244.68±10.48 U/ml)、GSH(8.99±1.35nmol/ml)值显著增高(P＜0.05)，而MDA(5.31±0.60mg GSH/L)值降低(P＜0.05);IL组与IE组比较，其SOD(225.13±16.42U/ml)、GSH(7.21±1.58nmol/ml)值显著降低(P＜0.05)，而MDA(6.27±0.75mg GSH/L)值增高(P＜0.05);但与DM组比较无统计学意义(P＞0.05) 5.心肌细胞TUNEL法凋亡染色及凋亡指数IL组可见大量棕褐色凋亡细胞，DM组棕褐色细胞更多，IE组仅见少量棕褐色细胞。与正常对照组(0.063±0.011)比较，DM组凋亡指数(0.934±0.032)增高(P＜0.01); IE组凋亡指数(0.484±0.065)较DM组显著降低(P＜0.05); IL组(0.899±0.032)与DM组比较无统计学差异(P＞0.05)，但较IE组凋亡指数显著升高(P＜0.05)。 6.线粒体膜电位的比较与正常对照组(0.900±0.075)比较，DM组(0.243±0.087)、IE组(0.629±0.085)、IL组(0.350±0.043)膜电位显著降低(P＜0.01);与DM组比较，IE组、IL组膜电位升高(P＜0.05)，而IE组显著高于IL组(P＜0.01)。 7.线粒体活性氧的比较与正常对照组(0.135±0.019)比较，DM组(1.633±0.175)、IE组(0.431±0.125)、IL组(0.832±0.075)活性氧产生速率增快(P＜0.05);但IE组、IL组较DM组显著降低(P＜0.01)，而IL组高于IE组(P＜0.01)。 结论 1.2型糖尿病大鼠线粒体氧化应激水平增加，心肌细胞超微结构破坏，线粒体膜电位水平减低，诱导线粒体膜通透性转换孔异常开放，心肌细胞凋亡增加。 2.胰岛素通过降低2型糖尿病大鼠的氧化应激水平，阻止线粒体通透性转换孔异常开放，抑制心肌细胞凋亡，保护心肌细胞超微结构，且早期胰岛素干预优于晚期。