糖尿病大鼠心肌损伤模型的诱导及对血清瘦素水平的影响

郭 夏，郑 辉，李雪粉，胡 睿，郭丽婷

（泰达国际心血管病医院内分泌科，天津 300457）

瘦素（leptin）是由167 种氨基酸组成的肽类激素，主要由白色脂肪组织分泌，可以作用于下丘脑摄食中枢，故与糖尿病、肥胖、胰岛素抵抗密切相关[1]。研究显示[2]，瘦素可参与脂肪及能量代谢，当瘦素或瘦素受体表达降低时，机体对能量的代谢出现异常，进而引发肥胖及胰岛素抵抗相关的症状。金静[3]的报道显示，瘦素可导致交感神经系统激活、心率加快、心肌细胞分泌增多，还可影响糖脂代谢。瘦素受体在心脏呈高表达，可调节心脏功能、参与心力衰竭的发生发展。已有研究显示[4，5]，糖尿病对心脏功能的影响主要有糖尿病自主神经病变（CAN）、进展性冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAD）以及糖尿病性心肌病（DCM）3 种形式，排除冠状动脉疾病和高血压，糖尿病患者是唯一一种心室肥大导致收缩功能障碍的心脏病[6]。有研究显示，血清瘦素参与DCM 的发生与发展，但具体的相关性尚不清楚。本研究建立糖尿病心肌病大鼠模型，旨在研究血清瘦素水平与糖尿病心肌病的关系，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验试剂和动物 由泰心动物实验中心购入SPF级Wistar 成年健康大鼠50 只，8 周龄，体重160～180 g。饲养在室温18 ℃～25 ℃，相对湿度40%～60%的环境下。链脲佐菌素（Sigma 公司，批号：B69776）、重组瘦素（德国Dade Behring 公司）、125I-胰岛素放射免疫分析药盒（均有北京生物科技有限公司提供）。本研究经过医院伦理委员会批准。

1.2 仪器和饲料 血糖仪（Roch 德国，批号：ECS000056）、高速离心机（德国Leica EG1160）、电子秤（北京科普顺科有限公司）、全自动生化分析仪（日本Olympus）、显微镜（日本Olympus，5424SZX7-1093）。

1.3 方法 将50 只健康大鼠采用随机数字表法选取16 只大鼠作为正常对照组，剩余34 只作为模型组。模型组给予高糖高脂饲料喂养建立糖尿病大鼠模型，正常组大鼠给予普通饲料喂养，喂养8 周后，不断水12 h 采血，腹腔注射STZ（25 mg/kg）形成糖尿病模型后，继续给予高糖高脂喂养12 周，依据是否合并心肌病分为糖尿病组（T2DM 组）16 只和糖尿病心肌病组（DCM 组）12 只。高糖高脂饲料配方：4%胆固醇、10%猪油、5%白糖、81%基础饲料，将上述配料充分混匀搅拌烤制成形后喂养，喂养前1 周临时配制。以随机血糖≥13.9 mmol/L 为成模标准。心肌形态学观察：心肌组织经固定、脱水、包埋后，切成4 μm/片，行HE 染色，光镜下观察心肌细胞形态。心功能指标检测：用3%戊巴比妥钠1 ml/kg 将大鼠麻醉成功后固定在手术台上，使用Philips 7500 数字化超声心动图仪应用M 型超声和二维超声测定左室射血分数（LVEF）及二尖瓣舒张早期最大速/心房收缩期之最大速度比值（E/A 比值）。血清瘦素、血浆脑钠肽（BNP）检测：实验禁食12 h 后，抽取颈静脉窦血1.5～2.0 ml，分离血清，用酶联免疫分析方法（ELISA）测定血清瘦素水平及血清BNP 水平。

1.4 观察指标 比较各组大鼠心脏功能指标（E/A 比值、LVEF）、血糖、体重、血脂（胆固醇、甘油三酯）、血清瘦素水平、BNP 水平。

1.5 统计学方法 采用SPSS 21.0 统计软件进行统计学处理，计量资料使用（）表示，组间比较采用t检验；计数资料使用[n（%）]表示，组间比较采用χ2检验，P＜0.05 说明差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验动物一般情况 共有44 只大鼠完成实验，实验过程中有2 只大鼠血糖升高未达到成模标准，4 只大鼠死亡，其中DCM 组3 只，T2DM 组1 只。横切面：心肌纤维呈圆形或不规则，大小相似。肌原纤维呈点状，着红色，分布在肌细胞的周边。细胞核位于肌纤维中央，呈圆形，有的未见核。纵切面：心肌纤维细而短，分枝吻合成网。细胞核，位于肌纤维的中央（箭头），较大，有时可见双核。有暗带和明带构成的横纹。横过肌纤维在心肌纤维首尾连接处，可见与横纹平行着深红色的直线或阶梯状线为闰盘，见图1。

图1 糖尿病心肌病病理学改变（HE，×400）

2.2 各组心功能指标比较 DCM 组E/A 比值大于正常对照组、T2DM 组，LVEF 小于正常对照组、T2DM组，差异有统计学意义（P＜0.05），T2DM 组与正常对照组E/A 比值及LVEF 比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 心功能指标比较（）

表1 心功能指标比较（）

注：与DCM 组比较，*P＜0.05；与正常对照组比较，△P＞0.05

2.3 各组体重、血糖、血脂比较 三组大鼠体重、胆固醇比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；T2DM 组和DCM 组血糖、甘油三酯水平大于正常对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），但T2DM 组、DCM 组血糖、甘油三酯比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 体重、血糖、血脂指标比较（）

表2 体重、血糖、血脂指标比较（）

注：与正常对照组比较，*P＜0.05；与DCM 组比较，△P＞0.05

2.4 血清瘦素、BNP 比较 T2DM 组、DCM 组血清瘦素、BNP 水平均大于正常对照组，DCM 组大于T2DM 组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 血清瘦素、BNP 比较（，μg/L）

表3 血清瘦素、BNP 比较（，μg/L）

注：与正常对照组比较，*P＜0.05；与T2DM 组比较，△P＞0.05

3 讨论

研究显示，糖尿病相关死亡病因中心血管并发症占大部分，其中又以缺血性心脏病为主[7]。由此可见，糖尿病心肌病严重威胁糖尿病患者的生命安全。糖尿病作为心血管疾病独立危险因素，可导致心脏结构与功能的改变，使得心肌对缺血耐受性降低[8]。瘦素作为脂肪细胞，是保持能量平衡分泌的一种激素，为Ob 基因（Obesitygenes）编码的蛋白质产物，其参与机体摄食、体温及能量平衡的调控，调节脂类代谢及胰岛素分泌[9]。因此，血清瘦素在许多疾病，如肥胖、糖尿病等病理生理过程中均发挥着重要生物学活性。有研究指出[10]，2 型糖尿病在慢性病理状态下可发生胰岛素抵抗，通过抑制胰岛素信号转导和葡萄糖转运，降低心肌对葡萄糖的利用，影响心肌代谢，进一步减少ATP 合成，损伤心肌组织。薛玉刚等[11]研究显示，瘦素可抑制胰岛素在脂肪细胞中的多种代谢作用，瘦素水平升高，可致炎症反应加剧，还可促使内皮细胞内皮素1 高表达而使血管痉挛，进一步加重心肌损伤，但是也有学者持不同观点。

本研究结果显示，DCM 组E/A 比值大于正常对照组、T2DM 组，LVEF 小于正常对照组、T2DM 组（P＜0.05），T2DM 组与正常对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05），提示DCM 组存在心功能受损。分析认为DCM 的发生会导致心肌功能和结构的显著改变，造成心室纤维化和肥大，进而出现舒张功能障碍，使E/A 增大，LVEF 减小。同时三组大鼠体重、胆固醇比较，差异无统计学意义（P＞0.05），T2DM 组、DCM 组血糖、甘油三酯水平均大于正常对照组（P＜0.05），但T2DM 组、DCM 组血糖、甘油三酯比较，差异无统计学意义（P＞0.05），表明2 型糖尿病大鼠存在不同程度的脂质代谢紊乱。分析认为DCM 早期，高血糖均可诱导细胞内大量氧自由基的生成，使机体处于氧化应激状态，氧自由基介导的氧化损伤会影响胰岛传导系统，进而加剧血糖水平升高。同时氧自由基的过分表达会影响脂质过氧化代谢，从而造成脂质代谢紊乱[12]。同时T2DM 组大鼠在喂养至12 周时，通过超声发现E/A 比值以及射血分数的变化（P＜0.05），提示在糖尿病大鼠会有一定比例出现心肌病变。瘦素水平升高，会加剧炎性反应、氧化应激状态及胰岛素抵抗，进一步加重糖尿病心肌在缺血再灌注的损伤程度[13]。本研究中DCM 组大鼠清瘦素水平高于正常对照组及T2DM 组，表明瘦素可能影响糖尿病心肌病的发生、发展。分析原因可能为DCM 组最初随着心房充盈量的增加和舒张早期充盈量的减少，舒张松弛和心脏僵硬的损害增加，瘦素水平升高，促进脂肪合成和贮存，随着严症反应加剧，炎症因子水平增高，促进心肌纤维化，从而导致心脏收缩和舒张功能发生实质性改变。瘦素水平的升高可能使代谢产物增多，心肌细胞脂质过氧化程度增大，进一步导致冠状动脉微循环和收缩舒张功能恶化。DCM 需排除冠心病和高血压后诊断[14]。但当这些疾病与DCM 共存时，可能会迅速发展为晚期心力衰竭。既往很难从临床角度验证这些疾病在DCM 进程和发展中的作用[15]。本研究通过建立T2DM 组及DCM 组大鼠模型，观察到E/A 比值、LVEF、血清瘦素水平及BNP 水平的变化，推测瘦素水平对DCM 发生发展的可能影响，为糖尿病性心肌病发生发展提供了理论参考。

综上所述，血清瘦素水平与糖尿病大鼠心肌病的的预后密切相关，加强对T2DM 血清瘦素的监测，可一定程度预防DCM 的发生。而血清瘦素下降可能一定程度改善DCM 患者预后，减轻2 型糖尿病心肌病损伤程度，但仍有待进一步研究。