大血管病變是2型糖尿病(DM)的常見并發(fā)癥,嚴(yán)重威脅著人類的健康,其突出的病理變化是動(dòng)脈粥樣硬化(AS)。近年研究表明,修飾型低密度脂蛋白主要包括氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)和糖化低密度脂蛋白(Gly-LDL)等,在AS的發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用。本研究通過高脂膳食喂養(yǎng)SD大鼠,再注射小劑量鏈脲佐菌素(STZ)誘發(fā)胰島素抵抗和高血糖,從而建立2型糖尿病大鼠模型。在此基礎(chǔ)上通過測(cè)定大鼠血中修飾型低密度脂蛋白水平探討其與糖尿病AS的關(guān)系。給予糖尿病大鼠三七總皂苷、黃芪干預(yù)治療,探討兩藥對(duì)糖尿病AS的防治作用及作用機(jī)制。
1 材料與方法
1.1 動(dòng)物 選用雌性SD大鼠,二級(jí)動(dòng)物(購(gòu)自河北醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心),共40只,體重180~200g,于清潔動(dòng)物室飼養(yǎng)。
1.2 主要藥品試劑 鏈脲佐菌素(STZ)為美國(guó)Sigma公司產(chǎn)品;膽固醇購(gòu)自河南省益康生化原料廠;膽酸購(gòu)自北京雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠;Ox-LDL酶聯(lián)免疫試劑盒購(gòu)自上海榮盛生物技術(shù)公司;三七總皂苷(血塞通),云南植物藥業(yè)有限公司,含三七總皂苷250mg/10ml,批號(hào)20020405,黃芪(黃芪注射液),成都地奧九泓制藥廠,相當(dāng)于原藥材20g/10ml,批號(hào)0301043。
1.3 主要儀器 全自動(dòng)生化分析儀:Olympus AU2700;酶標(biāo)儀:奧地利Anthos公司 HT-2;分光光度計(jì):722型光柵分光光度計(jì)(上海第三儀器廠);切片漂烘溫控儀:安徽電子科學(xué)研究所QP-B型;輪轉(zhuǎn)切片機(jī):德國(guó)萊卡RM-2135;數(shù)顯電熱恒溫干燥箱:上海陽(yáng)光實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;光學(xué)顯微鏡:日本Olympus CH20。
1.4 方法
1.4.1 動(dòng)物模型的建立 雌性SD大鼠40只,先隨機(jī)選10只為正常對(duì)照組(A組),其余30只用于制備2型糖尿病動(dòng)物模型。造模組動(dòng)物高脂飼料喂養(yǎng)1個(gè)月,然后腹腔注射30mg/kg STZ。2周后,選取血糖持續(xù)2天>11.1mmol/L為糖尿病動(dòng)物模型。將糖尿病大鼠隨機(jī)分為兩組即糖尿病模型組(B組)10只,糖尿病三七總皂苷、黃芪治療組(C組)12只。
1.4.2 藥物干預(yù)治療 共12周。A組:實(shí)驗(yàn)過程中喂常規(guī)飼料,每日自來水灌胃。B組:實(shí)驗(yàn)過程中喂高脂飼料,每日自來水灌胃。C組:實(shí)驗(yàn)過程中喂高脂飼料,每日三七總皂苷(血塞通)灌胃(100mg/kg)及黃芪注射液灌胃(8g/kg)。
1.4.3 標(biāo)本采集及觀察指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)18周末股動(dòng)脈放血處死動(dòng)物,留取血標(biāo)本,-20℃保存,待用于測(cè)定FBG、TG、TC、極低密度脂蛋白(VLDL)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL),應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附方法測(cè)定Ox-LDL,低濃度氯化硝基四氮唑藍(lán)還原法測(cè)定Gly-LDL。然后迅速打開胸腔,分離主動(dòng)脈,剔除表面脂肪組織,于主動(dòng)脈根部切取約2cm主動(dòng)脈置于10%多聚甲醛中固定,待光鏡檢測(cè)。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有統(tǒng)計(jì)過程均由SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件完成,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間比較采用方差分析,相關(guān)分析采用直線相關(guān)。
2 結(jié)果
2.1 各組大鼠血脂變化 見表1。B組大鼠血清TG、TC、VLDL、LDL均較A組明顯升高(均P<0.01),C組較B組明顯下降(分別為P<0.01、P<0.01、P<0.01、P<0.05),B組大鼠血清HDL較A組顯著降低(P<0.01),C組高于B組(P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B
2.2 各組大鼠血糖及修飾型低密度脂蛋白水平變化 見表2。B組大鼠血糖較A組明顯升高(P<0.01),C組較B組明顯降低(P<0.01)。B組大鼠Ox-LDL、Gly-LDL水平顯著高于A組(P<0.01),C組較B組明顯下降(P<0.01)。相關(guān)分析表明糖尿病大鼠Ox-LDL水平與血糖、LDL水平呈正相關(guān)(分別r=0.548,P<0.05;r=0.697,P<0.01),與HDL水平呈負(fù)相關(guān)(r=-0.685,P<0.01)。Gly-LDL水平與Ox-LDL、血糖呈正相關(guān)(分別r=0.744,P<0.01;r=0.715,P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B
2.3 組織形態(tài)學(xué)改變 見表3,圖1、圖2、圖3。正常對(duì)照組大鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞扁平,內(nèi)膜平坦,中膜平滑肌細(xì)胞(SMC)與彈力板近似平行相間排列。糖尿病模型組大鼠主動(dòng)脈橫斷面上可見較多的內(nèi)膜增厚病灶,其內(nèi)主要由排列紊亂的增生SMC組成,病灶表面內(nèi)皮細(xì)胞腫脹,內(nèi)彈力板厚薄不均,有斷裂分離現(xiàn)象,中膜淺層SMC輕度增生、排列紊亂。治療組的動(dòng)脈粥樣硬化病變明顯輕于模型組,僅見較少的病灶。各組主動(dòng)脈橫斷面病灶總面積與管壁總面積比值分別為:A組(0.57±0.20)%;B組(1.90±0.34)%;C組(0.75±0.25)%。B組較A組病變程度明顯加重(P<0.01),C組較B組病變程度明顯減輕(P<0.01)。相關(guān)分析表明主動(dòng)脈病變程度與Ox-LDL、Gly-LDL水平呈正相關(guān)(分別r=0.650,P<0.01;r=0.632,P<0.01)。注:1)P<0.05,2)P<0.01 vs group A;3)P<0.05,4)P<0.01 vs group B
3 討論
動(dòng)脈粥樣硬化是糖尿病大血管病變的主要病理表現(xiàn),與非糖尿病患者相比糖尿病患者AS具有發(fā)病早、進(jìn)展快、病情重、預(yù)后差的特點(diǎn)。低密度脂蛋白(LDL)與AS有著非常密切的關(guān)系,但由于反饋調(diào)節(jié)作用,巨噬細(xì)胞與天然LDL共同孵育不能轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞。修飾型LDL的發(fā)現(xiàn)為闡明LDL的致AS作用提供了有力依據(jù)。
Ox-LDL是一種重要的致AS因子,它首先于20世紀(jì)80年代末被發(fā)現(xiàn)。Paul等證實(shí)Ox-LDL是AS病變的早期標(biāo)志物,血漿Ox-LDL水平升高的受試者約94%存在心血管疾病[1]。有研究表明,糖尿病患者的LDL更容易被氧化成Ox-LDL[2]。近期研究證實(shí)2型糖尿病患者體內(nèi)Ox-LDL與LDL比值的升高與糖尿病大血管病的發(fā)病密切相關(guān)[3]。本研究中,糖尿病大鼠血漿中Ox-LDL水平明顯高于正常對(duì)照組,并且同時(shí)存在血糖升高和血脂紊亂。相關(guān)分析表明Ox-LDL水平與血糖及LDL水平呈正相關(guān),與HDL呈負(fù)相關(guān),提示血糖升高及血脂紊亂均是造成Ox-LDL升高的原因,機(jī)制可能為DM病人血糖升高導(dǎo)致自由基產(chǎn)生增多,抗氧化物質(zhì)活性及作用降低;同時(shí)從DM病人體內(nèi)分離出的LDL分子體積明顯小于正常對(duì)照組的體積,且含有的還原性VitE也減少,小而密的LDL更易于被氧化[7]。本研究還發(fā)現(xiàn)Ox-LDL水平與大鼠主動(dòng)脈AS病變面積呈正相關(guān),也說明在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化病變的發(fā)生中,Ox-LDL是一個(gè)重要致病因素,并且Ox-LDL水平可反映病變的嚴(yán)重程度。Gly-LDL是LDL經(jīng)過糖化修飾的產(chǎn)物。早在20世紀(jì)80年代初就有學(xué)者推測(cè)DM病人體內(nèi)的LDL可能會(huì)受到非酶糖化的影響,從而在體內(nèi)產(chǎn)生Gly-LDL,對(duì)DM病人AS的形成起作用。研究表明[4]Gly-LDL與血管基質(zhì)蛋白結(jié)合,使基底膜增厚,血管壁彈性降低。另外,Gly-LDL具有的細(xì)胞毒作用和對(duì)細(xì)胞因子的影響如使巨噬細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素-1β、腫瘤壞死因子等釋放增加都加速動(dòng)脈硬化的形成。本研究結(jié)果顯示糖尿病大鼠血清中Gly-LDL水平明顯升高,其水平與血糖、Ox-LDL水平及AS損傷面積呈正相關(guān)。結(jié)果提示LDL糖基化可能是糖脂代謝障礙相互影響的中間環(huán)節(jié),在糖尿病AS的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用;血糖升高是糖尿病并發(fā)AS的重要原因,揭示了控制高血糖的重要性;兩種修飾型LDL既可以獨(dú)立發(fā)揮作用又可相互促進(jìn),進(jìn)一步加速AS進(jìn)展。氧化作用參與了蛋白質(zhì)的非酶糖化,后者開始于還原糖的自身氧化,糖化氧化和自身氧化兩種途徑在非酶糖化中均可發(fā)生,只是在某種條件下以某一途徑為主。
中醫(yī)認(rèn)為糖尿病患者無(wú)論是并發(fā)大血管病變還是微血管病變,都與血瘀證密切相關(guān)。中藥防治糖尿病已有數(shù)千年歷史,三七總皂苷和黃芪均為常用藥物。中醫(yī)認(rèn)為三七總皂苷具有活血化瘀的功效而黃芪具有益氣的作用。黃芪多糖可以降低2型糖尿病胰島素抵抗大鼠血糖和改善體內(nèi)脂代謝紊亂[5]。同時(shí)黃芪能抑制非酶糖基化產(chǎn)物生成和氧化應(yīng)激反應(yīng)[6]。三七皂苷(PNS)為三七的主要有效活性成分,對(duì)多種心血管疾病具有良好的療效,通常認(rèn)為其機(jī)制與降血脂、 調(diào)血栓、擴(kuò)張血管、抗氧化等藥理作用有關(guān)[7]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示三七總皂苷和黃芪聯(lián)合治療組動(dòng)物各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)及形態(tài)學(xué)改變均較糖尿病模型組有明顯改善,三七總皂苷和黃芪資源豐富,價(jià)格低廉,毒副作用小。進(jìn)一步觀察兩者的臨床療效,應(yīng)用現(xiàn)代分子生化技術(shù)探討其作用機(jī)制,對(duì)開展中西醫(yī)結(jié)合治療糖尿病及糖尿病AS有重要意義。(參考文獻(xiàn):三七總皂苷、黃芪對(duì)2型糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化大鼠修飾型低密度脂蛋白的影響,李靜波,中華醫(yī)學(xué)研究雜志2008年第8卷第7期 )