胰島素對(duì)大鼠心肌梗死后心室重塑和功能的影響及機(jī)制.pdf

1、研究背景
　　心肌梗死（Myocardialinfarction,MI）導(dǎo)致心肌長期缺血后，心室可發(fā)生重塑，包括梗死區(qū)心肌壞死為瘢痕組織替代、非梗死區(qū)心肌細(xì)胞肥大、心肌間質(zhì)纖維化、整個(gè)心室進(jìn)行性的擴(kuò)張和變形。心室重塑最終可導(dǎo)致心臟收縮功能降低，引起心力衰竭。目前認(rèn)為心梗后導(dǎo)致心力衰竭的主要病理生理機(jī)制之一是心室重塑，防治心梗后的心室重塑已成為心力衰竭治療方案中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
　　臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化胰島素治療能有效降低心梗病人

2、死亡率。我們前期研究發(fā)現(xiàn)胰島素可直接激活“生存信號(hào)”磷脂酰肌醇三羥基激酶-蛋白激酶B-內(nèi)皮型一氧化氮合酶（PI3Kinase-Akt-eNOS）信號(hào)途徑，抑制缺血心肌細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)急性缺血心肌功能的恢復(fù)。然而，胰島素對(duì)心肌梗死導(dǎo)致心肌長期缺血后心室重塑和心臟功能的影響目前尚不清楚。
　　因此，本實(shí)驗(yàn)旨在觀察胰島素對(duì)大鼠心肌梗死后心室重塑和心臟功能的影響，并進(jìn)一步探討其作用機(jī)制是否與胰島素激活“生存信號(hào)”抑制心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。

3、r>　　研究目的
　　1.觀察胰島素對(duì)大鼠心肌梗死后心室重塑和心臟功能的影響。
　　2.探討其作用機(jī)制是否與胰島素激活“生存信號(hào)”抑制心肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。
　　實(shí)驗(yàn)方法
　　永久結(jié)扎冠脈左前降支造大鼠心肌梗死模型。將大鼠隨機(jī)分為以下4組：(1)假手術(shù)組（Sham）；(2)對(duì)照組（Saline）；缺血20分鐘后通過尾靜脈以4ml/kg/h的速率輸入生理鹽水（0.9％NaCl）2小時(shí)，并在缺血后一周內(nèi)每日皮下注射生理鹽

4、水1ml/kg體重。(3)早期胰島素治療組（Earlyinsulintreatment）：缺血20分鐘后通過尾靜脈以4ml/kg/h的速率輸入50U/L胰島素2小時(shí)，并在缺血后一周內(nèi)每日皮下注射0.5U/ml胰島素1ml/kg體重；(4)晚期胰島素治療組（Lateinsulintreatment）：缺血一周以后開始給予胰島素治療，劑量和方式與早期胰島素治療組相同。術(shù)后1周、4周和8周用超聲測(cè)定左室收縮末期/舒張末期內(nèi)徑（LVESD/LV

5、EDD），左室射血分?jǐn)?shù)（EF）和左室縮短分?jǐn)?shù)（FS）。術(shù)后4周測(cè)定左室發(fā)展壓（LVDP）、左室最大收縮、舒張末壓微分（±dP/dtmax）。HE染色測(cè)定心肌細(xì)胞橫截面積（Cross-sectionalareaofcardiomyocytes），Masson染色檢測(cè)心肌膠原容積分?jǐn)?shù)（Collagenvolumefraction）和心肌梗死面積(Infarctsize，IS)。采用氯胺T法檢測(cè)心肌組織羥脯氨酸（Hydroxyproline,

6、Hyp）含量。應(yīng)用TUNEL法檢測(cè)非梗死區(qū)心肌細(xì)胞的凋亡，同時(shí)檢測(cè)非梗死區(qū)心肌組織的caspase-3酶活性。
　　為研究胰島素心臟保護(hù)作用的機(jī)制，另取大鼠造心肌梗死模型，隨機(jī)分為3組（1）正常對(duì)照組（Normal）：未經(jīng)任何處理的正常大鼠；（2）心梗1天組（MI1d）：心梗模型建立并飼養(yǎng)1天后的大鼠；（3）心梗1周組（MI1wk）：心梗模型建立并飼養(yǎng)1周后的大鼠。檢測(cè)空腹血糖（FPG,Fastingplasmaglucose）和

7、血清胰島素水平（FIN,Fastingplasmainsulin），以及胰島素刺激的非梗死區(qū)心肌組織氟脫氧葡萄糖（FDG）攝取。Westernblotting測(cè)定胰島素刺激的p-Akt、Akt及p-p38MAPK、p38MAPK水平。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　1.早期而非晚期的胰島素治療減輕心梗后的心臟損傷，改善心臟功能：與對(duì)照組（Saline）相比，早期胰島素治療組術(shù)后1周、4周和8周LVEF（60.3±3.4％vs.47.9±

8、2.3％,n=8-11,P<0.05;65.4±3.1％vs.48.1±2.1％,n=8-11,P<0.01;63.1±4.2％vs.44.2±4.3％,n=8-11,P<0.01）和LVFS（33.07±4.0％vs.20.9±2.2％,n=8-11,P<0.05;31.4±3.2％vs.20.1±2.1％,n=8-11,P<0.05;30.1±2.9％vs.19.1±2.1％,n=8-11,P<0.05）明顯升高，術(shù)后4周LVDP（

9、135±5vs.114±4mmHg,n=6,P<0.05）和±LVdP/dtmax（2837±149vs.2234±146mmHg·s-1,n=6,P<0.05;2782±152vs.2134±162mmHg·s-1,n=6,P<0.05）顯著升高，心肌梗死面積明顯減小（30.2±2.5％vs.45.2±2.6％,n=6,p<0.05）。上述結(jié)果晚期胰島素治療組與對(duì)照組相比無明顯差異。提示，早期胰島素治療可減輕心梗后的心臟損傷，改善心臟

10、功能，而晚期胰島素治療的保護(hù)效果明顯減弱。
　　2.早期而非晚期的胰島素治療改善心梗后的心室重塑：與對(duì)照組（Saline）相比，早期胰島素治療組術(shù)后1周、4周和8周LVESD明顯增大（0.43±0.02vs.0.55±0.03cm,n=8-11,P<0.05;0.40±0.02vs.0.54±0.03cm,n=8-11,P<0.05;0.42±0.02vs.0.60±0.04cm,n=8-11,P<0.05），術(shù)后4周心肌膠原含量

11、（20.3±1.7vs.27.7±1.7mg/gmyocardium,n=6,P<0.05）和膠原容積分?jǐn)?shù)（6.38±0.63％vs.9.18±0.61％,n=6,P<0.05）均明顯降低。上述結(jié)果晚期胰島素治療組與對(duì)照組相比無明顯差異。可見，早期胰島素治療可改善心梗后的心室重塑，而晚期胰島素治療延緩心梗后的心室重塑的效果明顯降低。
　　3.早期而非晚期的胰島素治療減少長期缺血后心肌細(xì)胞的凋亡：與對(duì)照組（Saline）相比，早期胰

12、島素治療組術(shù)后4周非梗死區(qū)心肌細(xì)胞凋亡指數(shù)（8.24±1.29％vs.15.32±1.36％,n=3,P<0.05）和caspase-3活性(1.60±0.22vs.2.70±0.21,n=3,P<0.05）明顯降低，而晚期胰島素治療組細(xì)胞凋亡指數(shù)和caspase-3活性無顯著性改變。結(jié)果提示，早期胰島素治療可減少長期缺血后心肌細(xì)胞的凋亡，而晚期胰島素治療則無明顯抗凋亡效應(yīng)。
　　4.心肌梗死1周后全身胰島素敏感性正常，心肌出現(xiàn)胰

13、島素抵抗：與正常對(duì)照組相比，心梗1天和1周后FPG、FIN和胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）均無明顯變化（n=6,P>0.1）。心梗1周組胰島素刺激下的標(biāo)準(zhǔn)攝取值（SUV）較正常對(duì)照組和心梗1天組均明顯降低（3.48±0.79vs.18.80±1.06vs.13.11±2.68,n=6,P<0.01）。結(jié)果提示，心梗1周后全身胰島素敏感性變化不顯著，而出現(xiàn)明顯的心肌胰島素抵抗。
　　5.心梗早期胰島素刺激可增加Akt磷酸化，抑制p

14、38MAPK磷酸化，而心梗晚期的胰島素刺激則增加p38MAPK磷酸化，激活A(yù)kt磷酸化的效果明顯降低：正常對(duì)照組和心梗1天組胰島素刺激下心肌p-Akt的表達(dá)較無胰島素刺激時(shí)明顯增加（n=3,P<0.01），而心梗1周組胰島素刺激下心肌p-Akt的表達(dá)與無胰島素刺激時(shí)比較無明顯差異（n=3,P>0.1）。心梗1天后的胰島素刺激與無胰島素刺激時(shí)比較明顯降低心肌p-p38MAPK的表達(dá)（n=3,P<0.01），而心梗1周后的胰島素刺激下心肌p

15、-p38MAPK的表達(dá)與無胰島素刺激時(shí)比較明顯增加（n=3,P<0.01）。結(jié)果提示，心梗早期胰島素刺激可增加Akt磷酸化，抑制p38MAPK磷酸化，而心梗晚期的胰島素增加Akt磷酸化的效果明顯降低，卻可顯著增加p38MAPK磷酸化。
　　結(jié)論
　　1.早期胰島素治療治療可抑制大鼠心梗后心肌細(xì)胞的凋亡，從而抑制心梗后的心室重塑、改善心梗后的心臟功能，而晚期的胰島素治療則無明顯的心臟保護(hù)效果。
　　2.早晚期胰島素療效差