高盐高糖饮食建立代谢综合征模型及其药物干预的实验研究

背景 代谢综合征(MS)是严重威胁人类健康的疾病，它是一组以胰岛素抵抗为核心的临床疾病的总称。MS使糖尿病、心脑血管疾病的发病危险及其死亡率显著增加。深入研究MS的发病机制，探讨新的治疗药物具有重要意义。研究的前提是建立与人类MS相似的动物模型。目前多以大鼠作为研究对象，造模方法有遗传、转基因和基因敲除、外科干预或药物诱导、环境因素诱导(饮食诱导)等。按造模方法一般将MS鼠类模型分为3类，即遗传型模型、喂养型模型和药物型模型。其中以前两者较为常用。 研究表明，高糖摄入与糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)有关，高盐摄入易导致高血压，因此我们拟通过长期高盐高糖饮食喂养Wistar大鼠，建立了MS大鼠模型；因高蔗糖饮食能够激活RAAS系统，高盐摄入引起高血压，此二者可导致心室重构，所以如若造模成功，这种大鼠MS模型可能较单纯的高糖饮食或高盐饮食造模更接近人类MS的特征。 近年来，大量的研究显示，炎症反应在MS的发生发展过程中发挥重要作用。2000年Festa等研究表明：慢性亚临床性炎症是引起胰岛素抵抗，导致MS的重要环节，而炎症反应的信号通路与胰岛素抵抗关系密切。 目前，MS的治疗主要为运动、饮食、调脂、降糖、降压等综合措施。由于炎症在MS过程中起着非常重要的作用，所以MS的抗炎治疗已引起人们的重视。Kon等认为他汀类药物等除了具有降脂作用外，还具有抑制MS的炎症反应的作用。Kim等研究发现非甾体类抗炎药阿司匹林可通过抑制肥胖诱导的胰岛素信号转导和作用缺陷而防止和改善骨骼肌胰岛素抵抗的发生。 以往结果均是西药领域的研究发现，而有关中药在抑制MS炎症反应方面的作用尚无研究报道。黄连解毒汤由黄连、黄柏、黄芩、栀子四味药组成，为清热解毒的代表方。研究发现该方能显著减少TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子的表达，改善大鼠胰岛素抵抗，为本课题的深入研究打下坚实的研究基础。在此基础上，我们将黄连解毒汤应用于MS的治疗，旨在探讨黄连解毒汤在抗炎基础上，是否可以进一步改善MS导致的病理性损害，为MS的治疗提供新的治疗途径和药物。目前尚无研究报道。 目的 1、建立MS大鼠模型。 2、探讨MS大鼠左室结构和功能改变。 3、探讨黄连解毒汤对MS的治疗作用。 方法 1、研究对象：6周龄雄性Wistar大鼠72只，随机分为2组，(1)MS造模组：62只；(2)普通膳食对照组(NC组)：10只。MS大鼠模型建立后，将造模成功的34只MS大鼠随机分为3组(1)黄连解毒汤组(3.0g／kg／d)：11只；(2)阿司匹林组(120mg／kg／d)：13只：(3)蒸馏水对照组(3ml／d)：10只。普通膳食对照组大鼠继续喂养。 2、研究内容：(1)MS各项诊断指标的测定。(2)左室结构及心功能的测定。(3)心脏超微结构和病理学检查。 结果 1、实验动物情况 6周龄雄性wistar大鼠72只，适应性喂养2周后，随机分为2组，(1)MS造模组：62只；(2)普通膳食对照组：10只。喂养14周后造模成功。MS大鼠模型建立后，将34只MS大鼠随机分为3组(1)黄连解毒汤组(3.0g／kg╱d)：11只；(2)阿司匹林组(120mg／kg／d)：13只；(3)蒸馏水对照组(3ml／d)：10只。普通膳食对照组10只大鼠继续喂养，其中药物干预12周。最终MS造模组有3只大鼠死亡，其中体重不合格12只，血糖不合格2只，普通膳食对照组无死亡。在造模阶段55只大鼠完成了实验。在药物干预阶段，阿司匹林组死亡1只。最后34只大鼠完成了实验。总共喂养时间为28周。 2、MS各项诊断指标的测定 2、1体重比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的体重显著升高(P＜0.05)，其中，黄连解毒汤组，阿司匹林组，蒸馏水对照组体重均显著高于普通膳食对照组(P均＜0.05)。MS造模组用药后各亚组间大鼠的体重比较均无统计学意义(P＞0.05)。 2、2血压比较 与10、12、14、16、18、20、22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的血压均显著升高(P＜0.05)。与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄阿司匹林组、黄连解毒汤组及蒸馏水对照组的血压均显著升高(P＜0.01)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的血压均显著降低(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的血压均显著升高(P＜0.01)。 2、3血糖比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的血糖显著升高(P＜0.01)，其中黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的血糖均显著高于普通膳食对照组(P＜0.01)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的血糖均显著降低(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的血糖均显著升高(P＜0.01)。 2、4胰岛素比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的胰岛素显著升高(P＜0.01)。与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄阿司匹林组的胰岛素显著升高(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的胰岛素显著升高(P＜0.05)。 2、5胰岛素抵抗指数比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的胰岛素抵抗指数显著增加(P＜0.01)。其中阿司匹林组及蒸馏水对照组的胰岛素抵抗指数均显著高于普通膳食对照组(P＜0.01)，黄连解毒汤组的胰岛素抵抗指数显著高于普通膳食对照组(P＜0.05)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组的胰岛素抵抗指数显著降低(P＜0.05)，同周龄阿司匹林组的胰岛素抵抗指数显著降低(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的胰岛素抵抗指数均显著升高(P＜0.01)。 2、6低密度脂蛋白胆固醇比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的低密度脂蛋白胆固醇无统计学意义(P＞0.05)。用药前、后黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组、普通膳食对照组各组间LDL比较无统计学意义(P＞0.05)。 2、7高密度脂蛋白胆固醇比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的高密度脂蛋白胆固醇无统计学意义(P＞0.05)。用药前22周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组、普通膳食对照组各组间HDL比较无统计学意义(P＞0.05)；与34周龄阿司匹林组比较，同周龄黄连解毒汤组的HDL显著升高(P＜0.01)。 2、8总胆固醇比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的总胆固醇显著升高(P＜0.05)。用药前22周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组及普通膳食对照组各组间Cho比较均无统计学意义(P＞0.05)。用药后各组间Cho比较无统计学意义(P＞0.05)。 2、9甘油三酯比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的甘油三酯无统计学意义(P＞0.05)。用药前22周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组、普通膳食对照组各组间TG比较均无统计学意义(P＞0.05)；用药后各组间TG比较无统计学意义(P＞0.05)。 3、左心室结构及左心功能测定 3、1左心室舒张末腔径比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的左心室舒张末腔径无统计学意义(P＞0.05)。用药前、后同周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组及普通膳食对照组各组间左心室舒张末腔径比较均无统计学意义(P＞0.05)。 3、2左心室收缩末腔径比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的左心室收缩末腔径无统计学意义(P＞0.05)。用药前、后同周龄黄连解毒汤组、阿司匹林组、蒸馏水对照组及普通膳食对照组各组间左心室收缩末腔径比较无统计学意义(P＞0.05)。 3、3室间隔比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组组的室间隔显著增厚(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组及阿司匹林组的室间隔均显著高于普通膳食对照组(P＜0.05)，蒸馏水对照组的室间隔显著增厚(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的室间隔均显著增厚(P＜0.01)。 3、4左室后壁比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的左室后壁显著增厚(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的室间隔均显著高于普通膳食对照组(P＜0.05)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的LVPW显著增厚(P＜0.01)。 3、5左室重量比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的左室重量显著增加(P＜0.01)。其中阿司匹林组及蒸馏水对照组的左室重量均显著高于普通膳食对照组(P＜0.01)，黄连解毒汤组的左室重量显著增加(P＜0.05)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的左室重量均显著增加(P＜0.01)。 3、6E峰比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的E峰显著降低(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组及阿司匹林组的E峰均显著低于普通膳食对照组(P＜0.05)，同周龄蒸馏水对照组的E峰显著降低(P＜0.01)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的E峰均显著升高(P＜0.05)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的E峰均显著降低(P＜0.01)。 3、7A峰比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的A峰显著升高(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的A峰均显著高于普通膳食对照组(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的A峰均显著升高(P＜0.01)，34周龄黄连解毒汤组的A峰显著升高(P＜0.05)，同周龄阿司匹林组的A峰显著升高(P=0.01＜0.05)。 3、8 E／A比值比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的E／A比值显著降低(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的E／A比值均显著高于普通膳食对照组(P＜0.01)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的E／A比值均显著升高(P＜0.05)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组、阿司匹林组及黄连解毒汤组的E／A比值均显著降低(P＜0.01)。 3、9 Tei指数比较 与22周龄普通膳食对照组比较，同周龄MS造模组的Tei指数显著增加(P＜0.01)。其中黄连解毒汤组、阿司匹林组及蒸馏水对照组的E／A比值均显著高于普通膳食对照组(P＜0.05)；与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组的Tei指数显著降低(P＜0.05)，同周龄阿司匹林组的Tei指数显著降低(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄阿司匹林组、黄连解毒汤组及蒸馏水对照组的Tei指数均显著升高(P＜0.01)。 4、心脏超微结构和病理学检查 4、1 Masson染色胶原含量的检测 Masson染色显示胶原纤维呈蓝绿色，心肌纤维呈红色或黄色。普通膳食对照组胶原含量少，相邻细胞的胶原纤维网完好；蒸馏水对照组心肌内胶原组织明显增多，围绕心肌细胞的胶原纤维网断裂，排列紊乱；黄连解毒汤组和阿司匹林组组胶原纤维较蒸馏水对照组明显减少，排列较规整。定量分析显示：与34周龄蒸馏水对照组比较，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的心肌胶原容积分数均显著降低(P＜0.01)；与34周龄普通膳食对照组比较，同周龄蒸馏水对照组的心肌胶原容积分数均显著升高(P＜0.01)，同周龄黄连解毒汤组及阿司匹林组的心肌胶原容积分数均显著升高(P＜0.05)。 4、2心脏光镜观察(HE染色) 34周龄普通膳食对照组大鼠心肌细胞排列整齐，细胞核大小均一，胞浆染色均匀，肌纤维排列整齐。34周龄蒸馏水对照组心肌细胞减少，心肌细胞肥大，细胞核大小不一，胞浆染色不均匀，心肌纤维排列稀疏紊乱，中间有断裂。34周龄黄连解毒汤及阿司匹林组的病理改变程度居于二者之间。 4、3透射电镜观察心肌组织的超微结构的改变 34周龄蒸馏水对照组大鼠心肌细胞表面凹凸不平，核膜消失，常染色质苍白减少；心肌间质胶原含量增加，成纤维细胞内质网肿胀；肌纤维排列紊乱、稀疏、中间有断裂，增生的线粒体积压自溶，呈多形性，Z线模糊。正常心肌细胞核椭圆形，核仁清晰，核膜完整，心肌间质较干净，心肌纤维排列整齐、规则、肌节结构清晰，线粒体完整，Z线清晰。34周龄黄连解毒汤及阿司匹林组的病理改变较MS及蒸馏水对照组病变程度轻，而较普通膳食对照组病变重。 结论 1、给予高盐高糖饮食喂养14周大鼠出现了肥胖，高血压，高血糖，高胰岛素血症，符合目前国际糖尿病联盟(DF)颁布的国际学术界第一个MS的全球统一定义的诊断标准，证实我们成功建立了MS大鼠模型。 2、这种MS大鼠模型出现心肌肥厚，舒张功能受限等心脏异常表现。 3、阿司匹林干预后，MS模型大鼠的血压、血糖、体重降低，改善了胰岛素抵抗。药物干预后心肌肥厚，心功能好转且心肌的超微结构及病理改变明显得到了改善。 4、黄连解毒汤干预后，MS模型大鼠的血压、血糖、体重降低，改善了胰岛素抵抗。药物干预后心肌肥厚，心功能好转且心肌的超微结构及病理改变明显得到了改善。 5、黄连解毒汤组与阿司匹林组比较，黄连解毒汤可升高HDL。但二者在改善血压、血糖、体重、左室心功能及病理改变方面无明显差异。