关键词:
糖尿病心肌病
4-O-甲基和厚朴酚
NF-κB
免疫炎症反应
摘要:
研究背景:2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)是一种由于机体的胰岛素分泌缺陷和/或其功能受损所导致的代谢性疾病,以长期高糖血症和代谢紊乱为特征。糖尿病最严重的并发症为糖尿病性血管病,可分为两种亚型:微血管病变和大血管病变。其中大血管病变主要影响心脏(例如,缺血性心脏病和充血性心力衰竭)导致糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DCM)。免疫炎症反应在DCM的发病机制中起到的作用越来越引起人们的关注。目前,尚未发现可以阻止或逆转糖尿病引起的心脏损害的有效药物。4-O-甲基和厚朴酚(4-O-Methylhonokiol,MH)是从木兰茎皮中提取的生物活性成分之一。研究表明,MH可以显著降低海藻酸诱导的小鼠脑细胞丙二醛含量增加,并消除细胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS),具有显著的抗氧化和神经保护作用。另一方面,MH还通过抑制核转录因子κB(Nuclear factor-kappa B,NF-κB)来抑制肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白介素1β(IL-1β)的产生,具有抗炎作用。我们以前的研究已经证实,MH通过激活核因子2(Nrf2)和蛋白激酶B(protein kinase B,Akt/PKB,Akt)信号转导来预防高脂饮食(HFD)诱导的小鼠心脏病。目的:在这项研究中,我们旨在阐明用MH治疗是否可以改善T2D鼠模型中糖尿病心脏病的进展,如果是,MH的保护作用是否与抑制NF-κB介导的免疫炎症反应有关。研究方法:选用7周龄雄性C57BL/6J小鼠给予正常脂肪饮食(Normal fat diet,ND)或高脂饮食(High fat diet,HFD)喂养3个月以诱导胰岛素抵抗,然后腹膜内注射链脲霉素(STZ,100mg/kg)建立2型糖尿病小鼠模型,进而发展为DCM小鼠模型,通过检测血糖(Blood glucose,GLU)水平,评价2型糖尿病小鼠模型的成功与否;设置相同周龄的雄性C57BL/6J小鼠腹腔注射STZ溶剂—柠檬酸钠盐(p H4.5,0.1mol/L)溶液,作为STZ溶剂对照组。注射STZ 7天后,高血糖(空腹3小时血糖≥220 mg/d L)的HFD/STZ小鼠被视为T2D。将40只小鼠,分为如下4组,分别进行不同的给药处置:(1)Ctrl组:对照小鼠给予二甲基亚砜(DMSO)灌胃;(2)Ctrl+MH组:对照小鼠给予MH溶液(每周5天以1.0 mg/kg的剂量连续3个月给药)灌胃;(3)T2D组:2型糖尿病小鼠给予DMSO灌胃;(4)T2D+MH组:2型糖尿病小鼠给予MH溶液(每周5天以1.0 mg/kg的剂量连续3个月给药)灌胃。同时分别继续喂养小鼠ND或HFD。完成3个月的MH治疗后,将每组的5只小鼠处死作为3个月时间点。其余的小鼠继续分别给予ND或者HFD继续喂养3个月,处死每组中的剩余小鼠作为6个月时间点。在3个月和6个月时间点治疗结束后,麻醉并处死实验小鼠,取小鼠心脏组织,从心脏组织中提取蛋白、m RNA或进行组织切片。通过无创心脏超声评价活体小鼠心脏功能和结构。利用天狼星红染色的方法观察检测心脏的纤维化改变,利用油红染色观察检测肾脏脂质聚集改变,用Western blot方法在蛋白水平检测心脏组织纤维化水平(FN、Laminin)、促炎症因子(TNF-α、IL-1β、ICAM)、氧化应激水平(3-NT、4HNE、SOD2、HO-1)、脂质代谢(CPT1B、CD36)等多种信号转导通路上各相关因子的水平改变,进一步检测免疫炎症反应通路NF-κB/PAI1激活水平及GSK-3β激活水平。通过数据比较和分析,得出结论。研究结果:(1)MH治疗不影响糖尿病小鼠或对照组小鼠的血糖水平和体重。在6个月期间,T2D小鼠与Ctrl组相比,血糖水平始终高于Ctrl组小鼠。在给予MH治疗后,小鼠的血糖水平未发生明显改变。与Ctrl组小鼠相比,T2D小鼠体重高于Ctrl组,MH治疗对小鼠体重无明显影响。其次,在6个月期间,各组小鼠胫骨长度平均值没有显著性差异。MH治疗未导致小鼠心脏重量与胫骨长度之比值的改变。(2)MH治疗增加左室射血分数,缓解了2型糖尿病对心功能的损伤应用超声心动图测量显示,T2D小鼠在3个月及6个月时间点时左室EF和FS值都显著降低,收缩末期(LV vol;s)左室容积显著增大。左心室后壁舒张末期壁厚(LVPW;d)在6个月时间点显著增加,提示左心室肥厚。左心室后壁收缩末期壁厚(LVPW;s)在6个月时间点显著降低。MH治疗后,在3个月时间点,MH显著降低了T2D小鼠左心室收缩末期容积的升高,抑制了EF和FS的下降。在6个月时间点,MH治疗显著抑制了EF、FS的下降