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糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy, DCM)是糖尿病(Diabetes mellitus,DM)常见的慢性并发症,发病机制尚未彻底阐明。DCM的发病与心肌细胞缺氧及能量利用障碍有密切关系。缺氧诱导因子1(Hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是转录因子,在缺氧条件下,α亚基(HIF-1α)激活,通过上调靶基因的表达增强组织和细胞对缺氧的抵抗力。氯化钴(Cobalt chloride,CoCl2)是微量元素钴的常见化合物,能够上调HIF-1α的表达,因而可能会减轻心肌损伤、抑制DCM的发生、发展。但是,CoCl2可以增加心肌细胞氧化应激,引起细胞凋亡及损伤。因此,CoCl2对DCM发病的作用还不能明确。
基于以上考虑,我们从离体、在体两个层面探讨了CoCl2对DM大鼠心肌表达HIF-1α的影响,以及对DM大鼠心肌组织病理的影响。
第一部分CoCl2对DM大鼠心肌表达HIF-1α的影响
目的:探讨CoCl2对DM大鼠心肌细胞和组织表达HIF-1α的影响
方法:用含不同浓度葡萄糖的DMEM于常氧和低氧下培养H9c2不同时间,用含不同浓度CoCl2的DMEM于高糖、低氧下培养H9c2不同时间。使用链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)诱导DM大鼠模型,CoCl2处理组多次注射CoCl2溶液;麻醉后活体剪取心脏,放入液氮保存。提取心肌细胞、组织总蛋白,测浓度后Westernblot检测HIF-1α表达。
结果:DM大鼠血糖升高、体重下降,CoCl2对血糖、体重无影响。葡萄糖浓度依赖性抑制HIF-1α的表达,在30mM时抑制最强。CoCl2可于低氧下逆转高糖对HIF-1α的抑制;作用从200uM持续到500uM,在12h时最强。CoCl2可促进大鼠心肌组织中HIF-1α的表达。
结论:高糖可抑制低氧培养的H9c2中HIF-1α的表达,CoCl2可逆转该抑制作用;CoCl2可促进DM大鼠心肌组织中HIF-1α的表达。
第二部分CoCl2对DM大鼠心肌组织病理的影响
目的:探讨CoCl2对DM大鼠心肌细胞增殖、凋亡的影响,以及对心肌组织病理的影响
方法:H9c2低氧、高糖培养,不同浓度的CoCl2处理H9c2不同时间;MTS检测CoCl2对增殖的影响,Annexin V-FITC/PI流式细胞术检测对凋亡的影响,Westernblot检测H9c2中cleaved caspase-3的表达。STZ诱导DM大鼠模型,CoCl2腹腔注射,活体取心脏后常规石蜡包埋,HE染色观察心肌病理的改变,Masson染色观察心肌纤维化情况。
结果:CoCl2抑制H9c2增殖、但不增加凋亡,在300uM时抑制最强,400uM、500uM不增加抑制。DM引起心肌的空泡变性,CoCl2引起正常及DM大鼠空泡变性、炎症反应及心肌纤维化。
结论:CoCl2可抑制H9c2增殖、但不增加凋亡,也可引起正常及DM大鼠心肌组织空泡变性、炎性细胞浸润及心肌纤维化。