结缔组织生长因子在大鼠糖尿病心肌病中的作用机制

梁媛媛

(黔西南民族职业技术学院，贵州　兴义　562400)

结缔组织生长因子(CTGF)是近几年发现的一种致纤维化细胞因子，其对于成纤维细胞活化具有显著效果，并且可促进细胞外基质形成积聚效果〔1,2〕。有相关研究发现〔3〕，糖尿病患者出现充血性心力衰竭的原因与糖尿病心肌病具有显著相关性，且糖尿病心肌病作为糖尿病患者的常见并发症，其早期主要特征性表现为舒张功能异常，导致糖尿病心肌病患者心肌功能显著下降的主要因素为间质纤维化。本研究拟分析糖尿病心肌病产生过程中CTGF水平的变化情况及其与心肌纤维化、细胞外基质积聚的相关性。

1　资料与方法

1.1实验动物、仪器与试剂选择56只雄性SD大鼠，随机分为实验组和对照组各28只，体质量(BW)220～250 g，由上海斯莱克实验动物有限公司提供。链脲佐菌素(美国Sigma公司，批号20120736)；枸橼酸缓冲液(无锡福祈制药有限公司，批号20120814)；戊二醛(湖南尔康湘药制药有限公司；批号20130110)；乙醇(新乡市先丰医药新材料有限公司，批号20130209)；丙酮(广东逸舒制药有限公司，批号20121210)；硝普钠(北京世桥生物制药有限公司，批号20131108)。高速冷冻微量离心机(美国贝克曼公司)；紫外可见分光光度仪(美国BIO-RAD公司)；乐康醛血糖测定仪(麦克奥迪公司)。

1.2建模实验组给予腹腔注射1%链脲佐菌素，55 mg/kg，在注射72 h后使用血糖仪检测大鼠尾静脉血糖水平，以大鼠血糖水平在16.7 mmol/L及其以上为糖尿病模型标准。对照组给予大鼠枸橼酸缓冲液注射，55 mg/kg。

1.3观测指标及方法于糖尿病成模后的第4、8、12周从两组中随机各选取5只大鼠进行观测：常规方法测定其空腹血糖(FPG)水平；空腹称量BW后将大鼠处死，取左心室心尖部称完质量后放入液氮中保存，取大鼠心脏剪取大血管，抽净血液后测量大鼠心脏质量(HW)，然后去除心房和右心室游离壁，检测左心室质量(LVM)，并计算心体比(HW/BW)及左室质量指数(LVMI)，H/B=HW/BW，LVMI=LVM/BW。采用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法测心肌CTGF、转化生长因子(TGF)-β1、纤维连接蛋白(FN)及Ⅲ型胶原(Col Ⅲ)基因表达，并分析心肌CTGF与TGF-β1、FN、Col Ⅲ的相关性。于糖尿病成模后第12周，采用电镜观察两组大鼠心肌超微结构变化〔4〕，采用光镜观察两组大鼠冠状动脉变化〔5〕。

1.4统计学方法应用SPSS18.0软件，两组计量资料比较行配对t检验，多组计量资料比较行方差分析；用线性相关分析法分析各指标的相关性。

2　结　果

2.1两组FPG、H/B及LVMI变化情况糖尿病成模后第4周时，与对照组比较，实验组BW水平较低，H/B、LVMI及FPG水平较高(P<0.05)，HW及LVM水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。第4、12周时，实验组BW水平低于对照组，实验组HW、LVM、H/B、LVMI及FPG水平均高于对照组(P<0.05)。对照组不同时间的HW、LVM、H/B、LVMI及FPG水平差异无统计学意义(P>0.05)。实验组随着病程时间的增加，BW、HW、LVM、H/B、LVMI水平的增长明显(P<0.05)。见表1。

表1　两组FPG、H/B及LVMI变化情况比较

与对照组比较：1)P<0.05；与4 w时比较：2)P<0.05；与8 w时比较:3)P<0.05，下表同

2.2心肌超微结构及冠状动脉变化糖尿病成模后第12周透射电镜观察显示：实验组大鼠心肌细胞结构紊乱，肌节较少且杂乱无章，存在肌纤维收缩带；线粒体不整齐，体积较小，数量较少，存在嵴断裂、融合现象，并且有较多糖原颗粒沉积，脂滴增加；间质和血管周围胶原纤维数量较多，毛细血管基底膜轻度增厚；而对照组大鼠未出现以上情况。光镜观察显示：两组冠状动脉开口的大小及血管壁厚度相似。

2.3两组大鼠CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表达水平比较实验组各检测时间CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表达均高于对照组(均P<0.05)；对照组各检测时间CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表达差异均无统计学意义(均P>0.05)。实验组随着病程时间增加，CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表达增长明显(均P<0.05)。见表2。

表2　两组CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA表达对比

2.4实验组各指标相关性分析GTGF mRNA表达与TGF-β1、FN、ColⅢ mRNA表达均呈正相关(r=0.762、0.935、0.872，均P<0.01)。 TGF-β1 mRNA表达与FN、ColⅢ mRNA表达亦呈正相关(r=0.735、0.637，均P<0.01)。

3　讨　论

糖尿病心肌病是一种发病率较高、危害较大的糖尿病并发症，会引发机体代谢紊乱，导致微血管病变，从而引发心肌广泛性灶性坏死，最终发展为心力衰竭、心律失常，严重情况下会导致患者死亡。目前研究证实〔6，7〕，糖尿病心肌病的产生可能与机体心肌细胞钙运转缺陷、心肌细胞代谢紊乱、心肌间质纤维化、冠状动脉微血管病变及心脏自主神经病变等有关。另有研究结果表明〔8〕，心肌细胞外基质聚集会导致心脏间质、局部微瘢痕及血管周围纤维化的产生，从而引发机体出现心脏肥厚、心功能降低及心室僵硬现象，最终会引发心力衰竭，也是导致糖尿病心脏性死亡不可忽略的因素。CTGF是一种致纤维化细胞因子，对成纤维细胞活化和促进细胞外基质形成积聚的效果显著，与糖尿病并发症的发生机制有明显的相关性。

本研究显示，大鼠糖尿病病程4 w开始存在心肌肥大和左室肥厚情况，且随着病程的延长，心肌肥大和左室肥厚程度逐渐加重，与习雪峰等〔9〕研究结果一致。成模后第12周透射电镜观察显示实验组大鼠心肌超微结构变化显著，而对照组大鼠心肌超微结构变化不明显，光镜观察实验组和对照组大鼠冠状动脉开口大小及血管壁厚度相似，未见无冠状动脉病变发生。说明链脲佐菌素诱导的糖尿病SD大鼠在12 w时糖尿病心肌病已经形成。本研究还显示，糖尿病心肌的CTGF、FN、ColⅢ及TGF-β1 mRNA均呈高表达状态，随着病程的进展表达水平增加，提示CTGF等参与了糖尿病心肌病的形成与进展，与房慧娟等〔10，11〕研究基本相符。CTGF的高表达状态与FN、ColⅢ的高表达有关，与段滨红等〔12〕研究一致。

CTGF中含有大量半胱氨酸，能够有效提高FN、ColⅢ等细胞外基质的产生量，在器官纤维化时，CTGF表达增加是必然现象，CTGF长时间过度表达可有效帮助纤维化的产生和不断发展〔13〕。CTGF可不用凭借TGF-β1的活性而介导心脏纤维化及心功能不全。纤维化组织产生时，TGF-β1起到诱导纤维化的作用，CTGF会有效促进纤维化进一步形成，CTGF的形成存在自身反馈调节的机制〔14〕。相比于TGF-β1，CTGF的表达更持久，并且与细胞外基质积聚的关系更为紧密。同时TGF-β1存在双面性，其在正常表达过程中可有效避免抑制炎症的发生及细胞增殖；而在过度表达后会导致细胞外基质积聚及机体组织器官纤维化。如果对TGF-β1的正常表达进行干扰后会出现细胞生长失控等副作用的可能，而CTGF仅介导TGF-β1的负面效应〔15〕。

综上所述，糖尿病心肌CTGF呈高表达状态，且随病程的进展表达水平增高，CTGF参与了糖尿病心肌病的形成与进展，有望成为治疗糖尿病心肌病的新靶点。然而以CTGF为靶点治疗糖尿病心肌病的临床疗效及安全性有待进一步研究证实。

1屈会云,王立新.复荣通脉胶囊对糖尿病大鼠心肌TGF-β1及CTGF表达水平的影响研究〔J〕.现代中西医结合杂志,2016;25(14):1495-8.

2聂鑫,刘鲁川,行勇军,等.转化生长因子TGF-β1/结缔组织生长因子CTGF对骨创伤愈合的调控机理研究〔J〕.现代生物医学进展,2014;14(8):1598-600.

3蒋雯,董晓雁,祝芬,等.缬沙坦联合骨髓间充质干细胞移植治疗糖尿病心肌病〔J〕.武汉大学学报(医学版),2013;34(1):71-5,94.

4Zou C,Liu X,Xie R,etal.Deferiprone attenuates inflammation and myocardial fibrosis in diabetic cardiomyopathy rats〔J〕.Biochem Biophys Res Commun,2017;486(4):930-6.

5Chen S,Puthanveetil P,Feng B,etal.Cardiac miR-133a overexpression prevents early cardiac fibrosis in diabetes〔J〕.J Cell Mol Med,2014;18(3):415-21.

6徐天娇,刘勇,李萍,等.泛素连接酶Cbl-b调控p38MAPK在胰岛素与硒协同抑制糖尿病心肌病大鼠心肌细胞凋亡中的作用〔J〕.中国药理学通报,2016;32(8):1170-4.

7Liu ZW,Wang JK,Qiu C,etal.Matrine pretreatment improves cardiac function in rats with diabetic cardiomyopathy via suppressing ROS/TLR-4 signaling pathway〔J〕.Acta Pharmacol Sin,2015;36(3):323-33.

8Zheng H,Pu SY,Fan XF,etal.Treatment with angiotensin-(1-9) alleviates the cardiomyopathy in streptozotocin-induced diabetic rats〔J〕.Biochem Pharmacol,2015;95(1):38-45.

9习雪峰,冯守东,张林,等.游泳运动对2型糖尿病大鼠心肌TGF-β1/CTGF基因表达和胶原代谢的影响〔J〕.河南大学学报(自然科学版),2014;44(6):706-10.

10房慧娟,韩波,朱梅,等.扩张型心肌病患儿外周血抗β1肾上腺素能受体抗体与结缔组织生长因子表达的意义〔J〕.中华实用儿科临床杂志,2017；32(1):30-3.

11赵娜,潘硕,张勇,等.TGF-β/Smads信号通路参与苦参素抑制糖尿病心肌病大鼠心肌纤维化及改善心功能作用〔J〕.山西医科大学学报,2015;46(11):1056-60.

12段滨红,江红,孔维丽,等.缺氧诱导因子-1α对糖尿病心肌病大鼠心肌超微结构和血管生成的影响〔J〕.国际心血管病杂志,2015;42(3):186-9.

13王海颖,陆敏,鲍君璐,等.怡心饮对糖尿病心肌病大鼠心肌病理和结缔组织生长因子的影响〔J〕.中国中医药信息杂志,2011;18(12):36-8.

14王云莲,艾力江·吐尔逊,艾尼瓦尔·艾木都拉,等.结缔组织生长因子在放射性肝纤维化大鼠中的动态表达及其与肝星状细胞活化的关系〔J〕.中华放射医学与防护杂志,2014;34(10):748-52.

15Song Y,Yao S,Liu Y,etal.Expression levels of TGF-β1 and CTGF are associated with the severity of Duchenne muscular dystrophy〔J〕.Exp Ther Med,2017；13(4):1209-14.