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研究目的: 糖尿病性心肌损伤是糖尿病的主要心血管并发症之一,被公认为糖尿病发生心力衰竭的重要原因。本研究选用雄性SD大鼠高脂饮食并注射STZ建造Ⅱ型糖尿病性心肌损伤大鼠模型,然后对此模型分别施以游泳运动和灌胃白藜芦醇干预,观察游泳运动、灌胃白藜芦醇干预对Ⅱ型糖尿病大鼠心肌损伤的保护作用,同时检测游泳运动、灌胃白藜芦醇对糖尿病性心肌损伤大鼠心肌SIRT1、P53、Caspases-3、TNF-α表达的影响,初步探讨游泳运动、白藜芦醇改善糖尿病性心肌损伤的可能机制,为Ⅱ型糖尿病性心肌损伤运动疗法的开展和白藜芦醇在防治Ⅱ型糖尿病性心肌损伤中的应用提供试验基础和理论依据。 研究方法: 50只2月龄SPF级雄性SD大鼠,体重190.5±10.7g,用基础饲料适应性喂养1周,大鼠自由饮食和饮水,正常昼夜交替。之后分为2组,正常对照组和Ⅱ型糖尿病造模组,正常对照组大鼠(ZA,n=8)用基础饲料进行安静喂养,造模组大鼠采用4周高脂饮食和腹腔注射小剂量链脲佐菌素(35mg/kg)诱导成Ⅱ型糖尿病大鼠,一周后监测大鼠随机血糖,以随机血糖≥16.7mmol/L为Ⅱ糖尿病成模标准。随后成模大鼠分为4组,模型安静组(TA,n=9)、模型运动组(TY,n=9)、模型灌胃白藜芦醇(45mg/kg/day)安静组(TB,n=9)、模型运动联合灌胃白藜芦醇(45mg/kg/day)组(TYB,n=9)。运动组大鼠先进行1周的适应性训练(10min/day),然后进行为期7周的无负重游泳训练,训练时间为第1周30min/day,第2周45min/day,3-7周60min/day。在整个训练期间大鼠自由饮食,每周记录一次大鼠体重,每天记录大鼠的饮食量、饮水量。干预结束36h后禁食12h,每组均随机抽取6只,尾静脉取血用于检测空腹血糖,然后腹腔注射1096水合氯醛(0.35-0.40ml/kg)进行麻醉,麻醉成功后,腹主动脉取血,测血清甘油三醋(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)水平。摘取心脏,清洗后称量大鼠心脏的重量,从左心室同一部位取材,用10%中性甲醛溶液固定,石蜡包埋切片、HE染色,光镜下观察心肌形态改变;其余部分放入液氮保存,用于检测心肌内SOD的活性、MDA的含量以及心肌内SIRT1、P53、Caspase-3和TNF-a的表达。 研究结果: 1.正常对照组大鼠心脏颜色鲜红,搏动有力,心尖部明显;干预7周后,模型安静组大鼠心脏颜色暗红,外形明显增大呈球形,心尖部不明显,心重指数比正常对照组显著升高(P<0.05);与模型安静组相比,各干预组大鼠心脏增大程度减轻,心重指数均显著性下降(P<0.05)。 2.正常对照组大鼠心肌纤维排列规则,肌浆纵横纹清晰,胞膜界限和细胞核清晰,心肌细胞核大小均匀,位于心肌纤维的中央,显示正常心肌细胞形态;模型安静组大鼠心肌细胞排列紊乱,心肌细胞界限不清,横纹模糊,心肌细胞肥大、细胞间隙增大,有明显的纤维溶解、断裂及变性现象,部分细胞核溶解;各干预组大鼠心肌组织病理变化都有不同程度的减轻,心肌排列尚可,空泡样变减少。 3.各干预组大鼠空腹血糖均较模型安静组有降低的趋势,但没有显著性差异。 4.与TA组比较,TY组、TB组、TYB组大鼠血清TC、TG均明显降低,具有显著性差异(P<0.05),TY组、TB组、TYB组大鼠血清LDL-c显著降低(P<0.01);各干预组大鼠血清TC、TG、LDL-c含量无显著性差异(P>0.05)。 5.与TA组大鼠相比较,TY组、TB组、TYB组大鼠心肌内SOD的活性显著升高(P<0.05),MDA的含量明显降低(P<0.05)。 6.TY组大鼠心肌内SIRT1的表达较TA组升高(P<0.05);TB组和TYB组大鼠心肌SIRT1的表达均较TA组显著升高(P<0.01),TB组和TYB组大鼠心肌SIRT1的表达均较TY组显著升高(P<0.05);各干预组大鼠大鼠心肌内P53的表达均较TA组明显降低(P<0.05);TY组和TB组大鼠心肌内Caspase-3的表达较TA组降低(P<0.05),TYB组大鼠心肌Caspase-3的表达较TA组非常显著降低(P<0.01),TYB组大鼠心肌Caspase-3的表达较TY组、TB组均显著降低(P<0.05);TB组大鼠心肌内TNF-a的表达较TA组降低(P<0.05);TY组和TYB组大鼠心肌TNF-a的表达均较TA组显著降低(P<0.01)。 研究结论: 1.糖尿病性心肌损伤大鼠心重指数增高,心肌组织结构出现明显病理改变;7周游泳运动和灌胃白藜芦醇干预能降低糖尿病性心肌损伤大鼠心重指数,减轻心肌肥厚,改善心肌组织的病理变化,对心肌有保护作用,且两者联合干预的改善效果较为显著。 2.糖尿病性心肌损伤大鼠血糖、血清甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇都明显升高(P<0.01),7周游泳运动和灌胃白藜芦醇干预能降低模型大鼠血糖、血脂,改善大鼠糖脂代谢紊乱,这些都对糖尿病大鼠心肌具有保护作用。 3.糖尿病性心肌损伤大鼠心肌内存在氧化应激系统的紊乱,导致心肌脂质过氧化,7周游泳运动和灌胃白藜芦醇干预能增强糖尿病性心肌损伤大鼠心肌SOD的活性,降低心肌MDA的含量,有效地改善心肌脂质过氧化现象。 4.7周游泳运动和白藜芦醇单独或联合干预均能够使糖尿病性心肌损伤大鼠心肌内SIRT1表达增多,使P53、Caspase-3和TNF-a的表达降低,并且联合干预的效果更为显著,提示:游泳运动和白藜芦醇干预可能通过上调SIRT1的表达导致Caspase-3的表达降低,从而负性调节P53的促细胞凋亡作用,同时还通过下调心肌内细胞因子的表达,产生较强的抗炎症作用,达到保护心肌的作用。