TGF-β1/Smad信号通路在糖尿病大鼠心肌组织中的表达变化及干预研究

目的：糖尿病(Diabetes Mellitus, DM)系一组由于胰岛素分泌缺陷及(或)其生物学作用障碍引起的以高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病性心肌病(Diabetic Cardiomyopathy, DCM)是指糖尿病患者中不能归因于高血压、冠心病和其他已知心脏病的心肌疾病,是由糖尿病引起的心脏微血管病变和心肌代谢紊乱所致的心肌广泛局灶性坏死。心肌纤维化是DCM的特征性病变之一。转化生长因子-β1(transforming growth factor betal, TGF-β1)是促纤维化的细胞因子,是诸多因素导致心肌纤维化的最后的共同的中介之一,Smads蛋白作为TGF-β1下游的主要信号转导分子,是TGF-β1由膜受体到核内目标基因这一信号转导途径的中心环节。艾塞那肽是近年来人工合成的胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide-1, GLP-1)受体激动剂,是新型降糖药物。近年研究发现,GLP-1受体广泛分布于胰腺外组织,对多个器官具有保护作用。然而,艾塞那肽是否能减轻或逆转DM大鼠心肌纤维化从而发挥对心脏的保护作用尚不清楚。本研究旨在观察DCM时心肌间质纤维化的情况及艾塞那肽干预后是否对DCM心肌纤维化有改善作用。 方法：清洁级近交系成年雄性Wistar大鼠36只,在无特定病原体级(specific pathogen-free, SPF级)条件下饲养,随机选取10只为正常对照组(N组),饲以常规啮齿类动物饲料；其余26只大鼠饲以高糖高脂饲料,8周后以尾静脉注射STZ诱导2型糖尿病模型。成模后大鼠存活22只,继续饲养,随机选取11只为艾塞那肽干预组(EX组),每日以艾塞那肽皮下注射,其余11只为糖尿病组(DM组),以等量生理盐水皮下注射。至实验结束时N组、DM组与EX组大鼠分别存活10只。实验结束时：①记录大鼠体重(BW),测血糖,留取血标本以检测糖化血红蛋白、胆固醇、甘油三酯及高密度脂蛋白胆固醇,记录心脏重量(HW)。②留取心肌组织标本,对心肌组织进行：HE染色：光镜下观察各组大鼠心肌组织形态结构及胶原沉积情况；Western Blotting:检测COL Ⅰ、 PPARa在各组大鼠心肌组织中的表达；RT-PCR:检测TGF-β1、Smad2、Smad3、 Smad7、COL Ⅰ及PPARa在各组大鼠心肌组织中的表达。 结果：①HE染色结果：N组大鼠心肌纤维排列整齐,走行正常,未见心肌纤维断裂、重排及心肌细胞坏死,心肌细胞间质及微血管结构正常。DM组出现心肌细胞肥大,有的可见局灶性坏死；心肌细胞周围可见局灶性炎症细胞浸润,间质可见散在及灶性分布的淡伊红染色的胶原纤维。EX组心肌结构较DM组改善,但尚未恢复正常。②Western Blotting:与N组相比,DM组大鼠心肌组织COLI表达增多,PPARα表达减少,差异具有统计学意义(P<0.01)；与DM组相比,艾塞那肽干预后COLI表达减少,PPARβ表达增多,差异具有统计学意义(P<0.05)。③DM组与N组比较,TGF-β1、Smad2、Smad3、COLⅠ表达均增多,Smad7、PPARα表达减少,差异具有统计学意义(P<0.01)； EX组与DM组比较,TGF-β1、Smad2、Smad3、COLⅠ表达减少,Smad7、PPARa表达增多,差异具有统计学意义(P<0.01)④Pearson相关性分析：TGF-β1与Smad2、Smad3、COL I表达呈正相关(r=0.639,0.736,0.638,P<0.01),与Smad7、PPARα呈负相关(r=-0.537,-0.501,P<0.01)。 结论：①DM组大鼠心肌组织TGF-β1、Smad2、Smad3、COLⅠ表达增多,Smad7表达减少,证实糖尿病性心肌间质纤维化与TGF-β1/Smad信号传导通路的异常表达有关。②EX组大鼠心肌组织病理改变减轻,胶原沉积减少,心肌组织TGF-β1、Smad2、Smad3、COL Ⅰ、COLⅢ表达被抑制,Smad7表达增多,表明艾塞那肽可能通过抑制过度激活的TGF-β1/Smad信号传导通路来发挥改善心肌间质纤维化的作用。③PPARα在DM组大鼠心肌组织表达下降,EX组表达增高,提示艾塞那肽抑制过度激活的TGF-β1/Smad信号传导通路可能与PPARα的激活有关。