尼可地爾對糖尿病心肌病大鼠心臟結構及功能的影響

尹麗婷,習 玲,張軼偉,王榮榮,吳東林,楊 婧

(山西醫科大學第一醫院老年病科,太原 030001;*通訊作者,E-mail:xiling9002@163.com)

糖尿病心肌病(diabetic cardiomyopathy,DCM)是一種由于血糖異常升高而引起的室間隔厚度、左室后壁厚度等增加,射血分數、短軸縮短率下降的與冠心病、瓣膜病無關的、獨立的特異性心肌病變,它作為引起糖尿病患者死亡的獨立并發癥而存在,是死亡的多種原因之一[1]。糖尿病心肌病的發病機制包括多個非常復雜的方面,如心肌細胞代謝障礙、心肌微血管病變、胞內Ca2+調節異常、細胞因子異常、氧自由基異常等。有研究顯示尼可地爾分子式中含有硝酸基,且是ATP敏感的鉀離子通道(KATP)開放劑。它一方面通過直接激活cGMP,使得細胞膜和線粒體膜KATP的開放增加,具有舒血管的效應,從而增加冠脈血流,并改善血管痙攣和微循環[2,3];另一方面還可以促使鉀離子保留到線粒體內,在抑制鈣離子內流方面起作用,使細胞內鈣離子濃度明顯降低,進而達到舒張血管、改善冠狀動脈血流的功效,使心臟前后負荷明顯減輕[4-6]。同時在抗心肌細胞凋亡、增強缺血預適應方面,尼可地爾也有一定作用。本研究通過建立糖尿病心肌病大鼠模型,使用尼可地爾及K通道的拮抗劑格列本脲分別干預,觀察其對DCM大鼠心臟結構及功能的影響。

1 材料及方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 40只健康雄性SD大鼠[軍事醫學科學院實驗動物中心提供,許可證號:SCXK(軍)2012-0004],體質量150-170 g,適應性飼養1周后進行實驗。實驗前檢測每只大鼠血糖值在5.3-6.8 mmol/L范圍內。

1.1.2 飼料 由山西醫科大學實驗動物中心提供的普通飼料喂養正常對照組。配制高糖高脂飼料喂養實驗組,高糖高脂飼料配比如下:10%豬油、蔗糖20%、2%膽固醇、1%膽鹽、67%普通飼料。

1.1.3 主要藥品及試劑 尼可地爾(5 mg 30片)購自中外制藥株式會社、格列本脲(2.5 mg 100片)購自天津太平洋制藥有限公司、鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)購自北京索萊寶科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物模型建立及藥物干預 將40只健康SD雄性大鼠隨機分組,以健康的SD雄性大鼠8只作為正常對照組(C組),喂養普通飼料。另以其余32只SD大鼠作為實驗組,予喂養高糖高脂飼料,將實驗組大鼠隨機分為糖尿病心肌病模型組(DCM組)、尼可地爾干預組(N組)、格列本脲(K通道拮抗劑)干預組(G組)、尼可地爾+格列本脲干預組(N+G組),各組分別8只。6周后,腹腔注射40 mg/kg鏈脲佐菌素(STZ,溶于0.1 mol/L pH 4.2的枸櫞酸緩沖液中),3 d后,禁食12 h,觀察大鼠,若出現多尿、多飲、多食,且尾靜脈取血測血糖>16.7 mmol/L則造模成功[7]。喂養至第8周后分別予不同的干預,DCM組干預措施為連續28 d生理鹽水4 ml/(kg·d)灌胃,N組為連續28 d尼可地爾10 mg/(kg·d)灌胃,G組為連續28 d格列本脲5 mg/(kg·d)灌胃,N+G組為連續28 d尼可地爾10 mg/(kg·d)+格列本脲5 mg/(kg·d)灌胃。

1.2.2 超聲心動圖測定 繼續喂養,在第12周末,大鼠稱重,用10%的水合氯醛0.3 ml/100 g腹腔注射,麻醉,固定于手術臺上,使用超聲心動圖儀行二維超聲,測定舒張末室間隔厚度(IVSd)、收縮末室間隔厚度(IVSs)、左室舒張末內徑(LVIDd)、左室收縮末內徑(LVIDs)、左室舒張末后壁厚度(LVPWd)、左室收縮末后壁厚度(LVPWs)、射血分數(EF%)、短軸縮短率(FS%)。

1.2.3 心臟質量及心質量指數測定 通過心臟二維超聲檢測大鼠心功能后,用生理鹽水反復清洗解剖出的大鼠心臟,殘留水分和血液用濾紙吸干,稱心臟質量,并計算心質量指數,即心臟質量/體質量(HW/BW)。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 心質量指數

與C組相比,DCM組、N組、G組、N+G組各組心質量指數差異無統計學意義(P>0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組各組心質量指數差異無統計學意義(P>0.05,見表1)。即尼可地爾、格列苯脲、尼可地爾+格列苯脲干預后,大鼠心臟質量無明顯減輕。

組別心質量指數(HW/BW)正常對照組0.0028±0.0002DCM組0.0030±0.0003N組0.0031±0.0003G組0.0032±0.0002N+G組0.0030±0.0002

2.2 大鼠心功能測定

與正常對照組相比,DCM組、N組、G組、N+G組各模型組射血分數(EF)下降、短軸縮短率均減小(P<0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組射血分數、短軸縮短率均增大(P<0.05,見表2)。

2.3 尼可地爾對糖尿病心肌病大鼠左室結構的影響

與正常對照組相比,DCM組、N組、G組、N+G組IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs均增大(P<0.05);與DCM組相比,N組、G組、N+G組IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs各項指標均減小,但以N組減小程度最大(P<0.05,見表2)。

組別IVSd(mm)IVSs(mm)LVIDd(mm)LVIDs(mm)LVPWd(mm)LVPWs(mm)EF(%)FS(%)正常對照組1.03±0.051.71±0.106.02±0.003.22±0.061.04±0.132.19±0.080.89±0.030.52±0.01DCM組1.64±0.01a3.48±0.06a10.44±0.02a5.41±0.10a1.81±0.05a2.84±0.12a0.40±0.05a0.27±0.01aN組1.18±0.10ab1.89±0.20ab7.08±0.31ab3.99±0.32ab1.14±0.02ab2.15±0.13ab0.65±0.08ab0.43±0.03abG組1.21±0.05ab2.63±0.17ab7.69±0.11ab4.50±0.10ab1.32±0.09ab2.41±0.05ab0.63±0.03ab0.41±0.03abN+G組1.04±0.13ab2.02±0.23ab7.02±0.00ab4.42±0.34ab1.11±0.13ab2.26±0.08ab0.64±0.10ab0.38±0.05ab

與正常對照組相比,aP<0.05;與DCM組相比,bP<0.05

3 討論

糖尿病心肌病(DCM)是一種獨立于心臟病、高血壓且由糖尿病引起的特異性心臟病[8],其早期表現為亞臨床的舒張功能異常,同時伴隨有心室壁增厚,心肌質量增加,心肌耗氧增加,心肌硬度也增加,心臟功能障礙,在超聲心動圖上發現,均存在等容舒張時間延長,左室舒張早期及晚期充盈峰值(E峰及A峰)下降,E/A比值減小,快速充盈期延長[9-12]。隨著病程進展,晚期的微血管病變加重,可見心肌局限性回聲增強,左室壁進一步增厚,表現為等容收縮期延長及左室射血時間縮短,從而左室射血分數進一步下降,心臟擴大,顯示為“大心腔小瓣口”,室壁搏動減弱,以收縮功能不全為主,容易導致充血性心力衰竭(CHF)、心源性休克及猝死。而尼可地爾具有改善微循環、增加冠脈血流的作用,可有效預防心室重構和心力衰竭[13-15]。內皮依賴性和獨立的血管舒張機制受損也是心室重構和心功能異常的重要原因[16-19]。尼可地爾作為一種ATP敏感鉀離子(KATP)通道開放劑,具有使細胞產生“記憶”的作用,即降低了開放閾值,保持了鉀通道的開放狀態[20],促進了內皮細胞生長[21],抑制了內皮細胞死亡[22],改善了內皮功能,從而延緩心室重構。還可通過其對KATP的活性程度影響神經-內分泌機制的激活程度,進而對心室重塑進展產生影響。尼可地爾作為一氧化氮供體和ATP敏感的K+通道開放劑,還能擴張冠脈、外周阻力小動脈和全身靜脈,發揮有益的血流動力學效應,減少心臟前后負荷[23]。

本研究發現,經尼可地爾干預,DCM大鼠IVSd、IVSs、LVPWd、LVPWs、LVIDd、LVIDs均有不同程度減小,而EF、FS均有不同程度增加。即尼可地爾在一定程度上可緩解糖尿病心肌病大鼠的心室重構及心功能減退。