應(yīng)變及應(yīng)變率分析對代謝綜合征大鼠心臟收縮功能的評估及相關(guān)研究.pdf

1、第一部分基于普通SD大鼠代謝綜合征模型的建立
　　 背景和目的:
　　 代謝綜合征是多種因素導(dǎo)致的以胰島素抵抗為特征,包括糖耐量減低、高甘油三酯血癥、高密度脂蛋白膽固醇降低、高血壓、肥胖等的一組臨床綜合征,與心血管疾病發(fā)生密切相關(guān)。代謝綜合征的發(fā)病機制尚未明確?；蜻z傳、環(huán)境因素、不良生活方式等均可導(dǎo)致代謝綜合征的發(fā)生。因此有必要建立代謝綜合征動物模型進行相關(guān)實驗和研究,以探討其發(fā)病機制及與預(yù)后。
　　 由于異常

2、復(fù)雜的病理生理機制,代謝綜合征動物模型的建立存在相當(dāng)?shù)睦щy,不易成模且難以體現(xiàn)代謝綜合征各個方面的病理生理特征?，F(xiàn)有的大鼠模型包括遺傳性模型、轉(zhuǎn)基因和基因敲除模型、環(huán)境因素誘導(dǎo)模型以及藥物誘導(dǎo)模型等。每一類型的模型雖然可以體現(xiàn)代謝綜合征的部分特征,但均存在一定程度的缺陷及不足之處。從代謝綜合征多基因影響的本質(zhì)來說,應(yīng)當(dāng)從其可能的發(fā)病機制多方入手,才能建立一種適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠矸从称淙娴牟±砩硖攸c。因此,本實驗以普通SD大鼠為基礎(chǔ),采用生活

3、方式干預(yù)聯(lián)合小劑量藥物干預(yù)的方式,誘導(dǎo)建立代謝綜合征動物模型。
　　 方法:
　　 16只6周齡雄性SD大鼠,隨機分為代謝綜合征模型組及對照組8各只。適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,禁食14小時后模型組尾靜脈注射鏈脲佐菌素(15mg/kg),繼續(xù)禁食6小時后給予高脂、高鹽飼料飼養(yǎng),并給予含0.02％N'-硝基-L-精氨酸甲酯鹽酸鹽、10％葡萄糖的飲用水；對照組給予標(biāo)準動物飼料,并給予蒸餾水飲用。共飼養(yǎng)6周,于實驗開始及結(jié)束時測定大鼠的體

4、重、空腹血糖、胰島素、血漿甘油三脂、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、糖耐量及血壓水平,計算穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)?？崭寡羌案视腿?、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白的檢測使用全自動生化分析儀測定。OGTT實驗在大鼠過夜禁食后使用20％葡萄糖溶液按2mg/100g灌胃,使用血糖儀測定0,15,30,45,60,90,120分鐘時的血糖水平,計算糖耐量曲線下面積。空腹胰島素測定使用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法。應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)

5、計學(xué)軟件包進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)處理:計量資料以均數(shù)±標(biāo)準差((x)±s)表示。獨立對照的前后測量數(shù)據(jù)使用重復(fù)測量資料的方差分析進行比較。P<0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 結(jié)果:
　　 1.體重。飼養(yǎng)6周后,代謝綜合征模型組與對照組比較,體重變化有顯著差異,模型組體重增加顯著高于對照組(F=11.406,P=0.005)。
　　 2.空腹血糖、胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)。飼養(yǎng)6周后,模型組與對照組比較,空腹血

6、糖水平的改變無統(tǒng)計學(xué)差異(F=0.035,P=0.855)。空腹胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)的改變有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組空腹胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)顯著高于對照組(F=12.232,P=0.004:F=11.966,P=0.004)。
　　 3.OGTT水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對照組比較,OGTT實驗曲線下面積的改變有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組曲線下面積顯著高于對照組(F=8.717,P=0.010)。
　　 4

7、.血酯水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對照組比較,血漿甘油三酯、總膽固醇及低密度脂蛋白水平的改變有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組甘油三酯、總膽固醇及低密度脂蛋白水平的升高顯著高于對照組(F=5.525,P=0.034；F=17.096,P=0.001；F=21.458,P=0.000)。模型組與對照組比較,高密度脂蛋白水平的改變無統(tǒng)計學(xué)差異(F=0.057,P=0.815)。
　　 5.血壓水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對照組比較,收縮壓及舒張壓水平

8、的變化有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組收縮及壓舒張壓顯著高于對照組(F=17.678,P=0.001；F=10.755,P=0.005)。
　　 結(jié)論。
　　 1.小劑量鏈脲佐菌素聯(lián)合高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠血糖代謝紊亂；
　　 2.高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠血脂代謝紊亂；
　　 3.高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠體重的增加以及肥胖；
　　 4.小劑量N'-硝基-L-精氨酸甲酯鹽酸鹽聯(lián)合飲食干預(yù)可以誘導(dǎo)大鼠血壓

9、的升高；
　　 5.本實驗方法建立的大鼠模型較為全面的反映了代謝綜合征的臨床特征。
　　 第二部分應(yīng)變及應(yīng)變率分析對代謝綜合征大鼠心臟收縮功能的評估及相關(guān)研究
　　 背景和目的:
　　 對代謝綜合征心臟功能的研究目前集中于舒張功能的改變,尤其是早期舒張功能的改變。而動物以及臨床研究均未發(fā)現(xiàn)其心臟收縮功能的明顯改變,這可能與研究中使用的心臟收縮功能檢測手段的敏感性不高有關(guān)。因此采用一種更加敏感的方法檢測代謝

10、綜合征心臟收縮功能的改變具有十分重要的意義。二維超聲成像點追蹤應(yīng)變及應(yīng)變率分析對左心室功能的評估不依賴于左室容量,能夠檢測左心室在收縮、射血、舒張、充盈以及扭轉(zhuǎn)等狀態(tài)下的收縮變形能力,并且能夠檢測不同節(jié)段心肌的收縮變形能力,對心功能的評估具有更高的敏感性,可能更適于代謝綜合征早期心臟收縮功能的檢測。但目前在代謝綜合征中使用應(yīng)變及應(yīng)變率分析對心臟功能檢測的研究很少,有必要進行相關(guān)研究以探討其對代謝綜合征心功能變化檢測的診斷意義。
　

11、　 心外膜脂肪具有活躍的內(nèi)分泌功能,可能通過旁分泌以及內(nèi)分泌途徑對心臟的功能產(chǎn)生影響,但并未得到充分的研究,對它與心臟功能關(guān)系的了解仍然有限。而肥胖是代謝綜合征的關(guān)鍵特征之一,尤其是內(nèi)臟型肥胖。在此種情況下,心外膜脂肪也可能出現(xiàn)堆積及質(zhì)量增加,并對心臟功能產(chǎn)生一定的影響。因此,有必要對代謝綜合征中心外膜脂肪組織進行相關(guān)研究,以探討其是否與心臟功能的改變有關(guān)系以及可能的病理生理機制。
　　 針對目前應(yīng)用二維成像點追蹤應(yīng)變及應(yīng)變率

12、分析對代謝綜合征心臟收縮功能評估的研究的缺乏以及對心外膜脂肪對心臟功能影響的認識的有限,本實驗擬采用此項技術(shù)檢測代謝綜合征大鼠心臟收縮功能,評估其心臟收縮功能的改變；同時探討心外膜脂肪對心臟功能的影響及可能機制。
　　 方法:
　　 1.動物分組、飼養(yǎng)及代謝綜合征相關(guān)特征指標(biāo)檢測。見第一部分。
　　 2.心臟超聲檢測。使用Vevo(R)2100彩色多普勒小動物超聲診斷儀,選用16MHz高頻探頭獲取大鼠胸骨旁短軸左

13、室乳頭肌水平切面,清晰顯示左心室內(nèi)外膜輪廓,記錄三個完整心動周期的二維圖像,轉(zhuǎn)換至M超模式,獲取左室短軸乳頭肌水平前壁與后壁圖像,以上圖像存盤后脫機后分析。在M模超聲圖像上測量左室舒張末期、收縮末內(nèi)徑,左室前壁及后壁厚度,應(yīng)用Teichholtz公式計算左室射血分數(shù)。左心室收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率分析采用美國心臟超聲學(xué)會推薦的16節(jié)段法將左室乳頭肌水平短軸二維圖像分為前間隔、前壁、側(cè)壁、后壁、下壁及后間隔6個節(jié)段,分析每個心動周期所收集到

14、的至少14幀高幀頻二維圖片(幀頻=100幀/秒),使用系統(tǒng)軟件進行數(shù)據(jù)分析。選取清晰圖像,定幀于收縮末期,手動勾畫左室心內(nèi)膜邊緣。軟件自動包絡(luò)心肌全層并追蹤心肌組織運動。系統(tǒng)可以自動分析每個左室節(jié)段心內(nèi)膜、心外膜的周向應(yīng)變及應(yīng)變率,自動計算出追蹤成功節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率曲線及相關(guān)參數(shù)測量應(yīng)變曲線上的收縮峰值應(yīng)變、應(yīng)變率曲線上的收縮期峰值應(yīng)變率。整體周向應(yīng)變/應(yīng)變率為短軸乳頭肌平面六個節(jié)段應(yīng)變/應(yīng)變率的平均值。取三個獨立心動周期整體周向應(yīng)變

15、/應(yīng)變率的均值評估左心室收縮功能。
　　 3.心臟、左心室及心外膜脂肪組織的分離。實驗第6周,完成各指標(biāo)檢測后,隔夜禁食后麻醉大鼠,沿兩側(cè)肋弓剪開皮膚后沿胸骨打開胸腔,暴露心臟,分離出心臟及心外膜脂肪組織,稱重。進一步分離出左心室,稱重。取部分心肌組織4％甲醛固定后石蠟包埋切片,染色觀察心肌形態(tài)學(xué)并進一步行免疫組化分析。留取部分心外膜脂肪組織行全基因組表達譜芯片掃描分析。
　　 4.統(tǒng)計學(xué)分析。應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計學(xué)

16、軟件包進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準差((x)±s)表示。兩組獨立樣本組間均數(shù)比較采用t檢驗,方差不齊時采用t’檢驗。獨立對照的前后測量數(shù)據(jù)使用重復(fù)測量資料的方差分析進行比較。兩變量間的相關(guān)分析采用線性相關(guān)分析,采用Pearson法,并進一步行偏相關(guān)分析。P<0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 結(jié)果:
　　 1.兩組組大鼠飼養(yǎng)6周時的特征。具體結(jié)果見第一部。
　　 2.M模超聲左心室結(jié)構(gòu)及收縮功能評估。飼

17、養(yǎng)6周后,代謝綜合征模型組與對照組比較,左心室前壁舒張末厚度、收縮膜厚度的改變均有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組左心室前壁舒張末厚度、收縮膜厚度的增加均顯著高于對照組(F=5.427,P=0.035；F=5.467,P=0.035)；左心室舒張末內(nèi)徑的改變有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組左心室舒張末內(nèi)徑的減小顯著大于對照組(F=14.416,P=0.002),而左心室收縮末內(nèi)徑的改變無統(tǒng)計學(xué)差異(F=4.317,P=0.057)；左心室后壁舒張末厚度及收縮末厚

18、度的改變亦均有統(tǒng)計學(xué)差異,模型組左心室后壁舒張末厚度及收縮末厚度的增加均顯著高于對照組(F=8.999,P=0.010；F=14.613,P=0.002)。與對照組比較,模型組左心室射血分數(shù)無顯著改變(F=0.265,P=0.615)。
　　 3.左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率。飼養(yǎng)6周后,與對照組比較,模型組左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率的改變無統(tǒng)計學(xué)差異(F=0.574,P=0.461:F=0.370,P=0.553)。

19、
　　 4.左心室外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率。飼養(yǎng)6周后,模型大鼠左心室心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均顯著小于對照組(F=8.797,P=0.010:F=6.917,P=0.020)。
　　 5.左心室心內(nèi)膜、心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率的比較。0周及6周時,兩組大鼠左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變均顯著高于外膜(t=-18.421,P=0.000；t=-6.883,P=0.000；t=-9.0431,P=0.000；t=-7.

20、791,P=0.000),而應(yīng)變率亦顯著高于外膜(t=-13.028,P=0.000；t=-5.827,P=0.000；t=-8.182,P=0.000；t=-7.675,P=0.000)。
　　 6.心臟、左心室及心外膜脂肪質(zhì)量。6周時,代謝綜合征模型大鼠心臟質(zhì)量、左心室質(zhì)量與對照組比較均無顯著性差異(t=0.266,P=0.794；t=1.878,P=0.081),而心外膜脂肪質(zhì)量顯著高于對照組(t=2.803,P=0.01

21、4)。
　　 7.左心室收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率與心外膜脂肪的相關(guān)性。合并兩組大鼠6周時收縮期左心室周向應(yīng)變、應(yīng)變率等數(shù)據(jù),Pearson直線相關(guān)分析顯示,心外膜脂肪質(zhì)量與心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均呈顯著正相關(guān)(r=0.679,P=0.004；r=0.712,P=0.002),而與心內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均不相關(guān)(r=0.223,P=0.406；r=0.209,P=0.438)。校正體重、空腹血糖、甘油三脂、總膽固醇、高密

22、度脂肪蛋白、低密度脂蛋白、糖耐量水平及血壓指標(biāo)后,偏相關(guān)分析顯示心外膜脂肪質(zhì)量與心外膜周向應(yīng)變及應(yīng)變率均無顯著相關(guān)性(r=0.014,P=0.979；r=0.369,P=0.471)。
　　 8.左心室病理形態(tài)及免疫組化分析結(jié)果。實驗結(jié)束時,代謝綜合征模型大鼠與對照比較,心外膜及心內(nèi)膜心肌形態(tài)均未出現(xiàn)顯著差異,而模型大鼠心外膜與心內(nèi)膜比較心肌形態(tài)亦無顯著改變。免疫組化的結(jié)果顯示,模型大鼠心外膜與心內(nèi)膜比較,膠原蛋白-Ⅰ、膠原蛋白

23、-Ⅲ的表達均未表現(xiàn)出顯著差異。模型大鼠與對照比較,心外膜及心內(nèi)膜膠原蛋白-Ⅰ、膠原蛋白-Ⅲ的表達亦均未出現(xiàn)顯著差異。
　　 9.心外膜脂肪差異表達基因。心外膜脂肪全基因組表達譜芯片掃描的結(jié)果顯示,心外膜脂肪中在心肌肥厚、心肌收縮功能調(diào)節(jié)通路上以及與脂肪細胞因子、脂肪儲存相關(guān)的基因存在差異表達。
　　 結(jié)論:
　　 1.代謝綜合征大鼠左心室出現(xiàn)顯著肥厚,發(fā)生了重構(gòu)；
　　 2.代謝綜合征大鼠出現(xiàn)早期心肌肌層