【医药学论文】芒果苷对糖尿病大鼠心肌损伤的保护作用

 糖尿病性心肌病(diabetic cardiomyopathy，DCM) 是由于糖尿病状态下糖、脂代谢紊乱导致心肌、血管内皮等组织的代谢紊乱，引起心肌肥大、变性、增厚、间质纤维化，也是导致糖尿病患者死亡的主要原因之一[1]。近年来越来越多的学者发现，心肌间质纤维化在DCM的发生和发展中起着不容忽视的作用。因此，如何预防和治疗糖尿病心肌纤维化已成为目前国际上研究的热点之一。

AP-1是一种致纤维化因子，在心脏疾病中的作用已逐渐受到人们的关注。它是由原癌基因jun和fos分别编码的JUN和FOS蛋白嵌合而成的二聚体复合物，能结合于DNA上诱导细胞增殖或细胞凋亡[2]。它参与了许多生长因子和细胞因子的基因转录调控，导致机体一系列的生理和病理变化[3]。AP-1也是MAPK信号通路的主要作用底物，MAPK家族中的ERKs、JNKs和p38MAPKs通过不同的底物磷酸化，在基因水平和蛋白水平对AP-1活性进行调控[4-5]。活化的AP-1能与DNA调节序列相结合，可被基因启动子或增强子序列识别并结合，从而启动相应的基因转录。与AP-1结合的DNA序列包括TGF-β1、纤维连接蛋白、层粘连蛋白B及纤溶酶原激活抑制物（PAI-1）等基因的启动子，这些基因的表达均受AP-1调控[6-8]。Aragno[9]等研究发现，高血糖可导致AGEs增加，AGEs和AGE受体结合后诱发氧化应激反应，产生大量氧自由基，激活AP-1,进而上调TGF-βl。
纤维连接蛋白（FN）又称纤连蛋白，分子量440KD。它主要由肝细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞、纤维母细胞合成、分泌，能趋化纤维母细胞、内皮细胞、上皮细胞参与组织增生、修复、纤维化。纤维连接蛋白（FN）基因启动子亦有AP-1结合位点[12],AP-1的活化可直接促进FN的表达。
糖尿病心肌病(DCM)是指糖尿病时心脏微血管病变和心肌代谢紊乱引起的心肌广泛灶性坏死，可诱发心力衰竭、心律失常、心源性休克和猝死。临床早期主要表现为舒张功能不全，晚期也合并收缩功能障碍。
链脲佐菌素（streptozocin, STZ）是一种从链霉菌属中提取的抗生素，能选择性地作用于胰岛的β细胞，诱导糖尿病的发生[16]。STZ腹腔或尾静脉注射是制备糖尿病大鼠模型的常用方法。本实验尾静脉注射1% STZ 45mg/Κg,72 h后，连续三次随机血糖≥16.7mmol/L为DM模型。饲养12W后，糖尿病模型组大鼠心脏质量指数及左心室质量指数均明显升高；LVEDP明显升高，LVSP、±dp/dtmax显著降低，提示模型组大鼠心功能已明显受损。从形态学上看，HE染色：DM模型组大鼠心肌细胞体积明显增大，大小不均，胞浆丰富，心肌纤维排列紊乱，出现炎性细胞浸润。Masson染色心肌间隙明显增宽，胶原纤维明显增多。
活化蛋白- 1（activator protein-1, AP-1）被誉为细胞内信号转导的第三信使，启动基因转录的分子开关，其在细胞增殖、分化、凋亡等病理过程中起着枢纽作用。它不仅参与了许多细胞因子的转录、诱导粘附分子的表达和自身免疫应答，还能够激活基因诱导的自身免疫介导的胰岛 β 细胞凋亡[17]。因而 AP-1 介导的转录异常有可能导致 1 型糖尿病的发生[18]。Jun 和 Fos 基因对一系列刺激极为敏感[19]，这些刺激包括[20]：TPA、血清、细胞因子及 T、B 淋巴细胞激活蛋白、神经递质和紫外线照射、电离辐射、DNA 损伤、氧化应激等，受刺激后迅速被活化，Jun 和 Fos蛋白的表达显著增加。糖尿病时糖代谢紊乱，大量的ROS产生。活化的ROS可激活PKC和MAPK，进而使转录因子AP-1发生磷酸化后而被激活[21]。
TGF-β1是一种强效致纤维化因子，其表达升高与多种原因引起的纤维化密切相关，是纤维化形成最重要的作用因子之一。研究[24]发现TGF-β1是 DC 发展过程中重要的致病因子，能够促使心肌细胞肥大，促进细胞外基质的合成增加，进而对心肌组织产生损害。另外，活化的 TGF-β1 可抑制蛋白水解酶和间质金属蛋白酶-2 的表达，抑制纤溶酶原、胶原酶、基质酶酶原激活物的产生，诱导蛋白水解酶抑制物的合成，从而使 ECM 降解，最终使 ECM 在细胞间沉积[25]。刘晓健等[26] 研究发现糖尿病大鼠心肌组织 TGF-β1 的表达明显增强、心肌纤维间微血管基底膜显著增厚且突向管腔，血管基底膜增厚导致血管功能紊乱，说明 TGF-β1 的强表达参与了糖尿病心肌病变的发生与发展。TGTokudome 等［27］将心肌成纤维细胞置于高糖溶液中培养，结果发现高糖能增TGF-β1 mRNA表达，加速胶原合成，并且胶原增加程度与TGF-β1 mRNA 水平增加一致。高糖[28]可通过 TGF-β1 介导使 FN mRNA 表达上调，FN 表达明显升高。
三、芒果苷对糖尿病心肌的保护作用
本研究显示，与糖尿病模型组相比，芒果苷各剂量组大鼠心脏质量指数及左心室质量指数、LVEDP均降低，LVSP、±dp/dtmax升高，心肌病理改变均减轻，且以芒果苷高剂量组改善最为显著，说明芒果苷对糖尿病心肌具有保护作用；与；糖尿病模型组相比，芒果苷各剂量组AP-1、TGF-β1、FN的表达均降低，且呈剂量依赖性，提示芒果苷可能通过抑制AP-1/TGF-β1/FN信号通路，进而改善糖尿病心肌病损。
糖尿病心肌病的研究新进展

1972年，Ruber等人根据4个成年糖尿病患者在无明显的冠状动脉及瓣膜病变、先天性心脏病、高血压及酗酒的情况下患充血性心衰（CHF）首次提出糖尿病心肌的概念[1]。糖尿病心肌病变是由糖尿病状态所导致的一种心脏疾病，与血管及瓣膜病理改变无关，早期表现为无症状的舒张功能障碍，最终将发展为有症状的充血性心衰，心室顺应性下降，收缩功能受损[2]。糖尿病使发生充血性心衰的危险性增加2.5~5.0倍，除了糖尿病常伴有的CHF传统的危险因素如肥胖、高血压、冠脉病变外，糖尿病心肌病变发挥了重要作用[3]。
1.1 心肌细胞的代谢障碍 　
1.2 心肌离子通道异常和电生理改变
泵能力减低[6]。糖尿病心肌肌钙蛋白I磷酸化导致心肌Ca对心肌调节蛋白系统敏感性下降。Belke等研究发现糖尿病大鼠心脏中内质网Ca-三磷酸苷酶和钙泵蛋白减少是导致左室收缩功能不全的原因。
1.3 氧化应激的作用
1.4心肌细胞凋亡
有报道链脲佐菌素（STZ）诱导的 糖尿病大鼠合并心肌梗死1周后，心肌凋亡程度较非糖尿病组明显增加，6周的生存率明显低于非糖尿病组，心肌细胞凋亡增加，心梗后左室重塑和心衰恶化，而高血糖是影响心梗后STZ糖尿病大鼠存活率的重要因素[10]。使用不同血糖浓度培养心肌细胞发现，细胞凋亡程度与血糖浓度成正相关，高血糖通过活性氧簇线粒体途径导致心肌细胞凋亡[11]。有研究指出，糖尿病线粒体谷胱甘肽衰竭是启动细胞凋亡程序的重要因素，STZ糖尿病鼠中活性氧簇增加和谷胱甘肽耗竭与糖尿病心肌细胞凋亡存在显著相关性[12]。