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目的:急性心肌梗死(AMI)患者合并高血糖在临床上是很常见的。诸多临床试验证实,AMI后高血糖扩大心肌梗死面积,增加病死率,影响患者预后。凋亡是AMI后细胞死亡的一种重要形式,其程度对心肌梗死面积、心功能和预后情况有明显影响。本研究通过复制AMI后急性高血糖动物模型,观察急性高血糖对AMI大鼠心肌细胞凋亡的影响,并初步探讨其可能机制。
方法:结扎47只雄性SD大鼠左冠状动脉前降支建立AMI模型后,随机分为4组:生理盐水组(control组):建立AMI模型后静脉持续静输入生理盐水;高糖1组(HG1组):建立AMI模型后静脉持续输入25%葡萄糖溶液;高糖2组(HG2组):建立AMI模型后静脉持续输入50%葡萄糖溶液;胰岛素组(Insulin组):建立AMI模型后静脉持续输入50%葡萄糖溶液,并立即腹壁皮下注射5u普通胰岛素。假手术组(Sham组):取10只健康雄性SD大鼠,冠脉下穿线不结扎,静脉持续输入生理盐水。各组静脉输液速度均为4ml/kg·h,持续30min,监测血糖水平。实验终点获取心肌组织标本,HE染色光镜分析组织病理改变;免疫组织化学法测定各组心肌caspase-9表达情况;TUNEL试剂盒测定各组心肌细胞凋亡指数(AI);免疫印迹法检测各组线粒体和胞浆内细胞色素C(Cyt-c)表达情况;活体组织线粒体内膜功能(膜电位)荧光测定试剂盒测定各组线粒体膜电位(MMP)的变化情况。
结果:
1.通过结扎左冠脉前降支和静脉输注高糖溶液成功建立了AMI合并急性高血糖的大鼠模型。与control组相比较,HG2组大鼠死亡率明显增高[10%vs59%,95%可信区间为(0.02,0.96)]。
2.HE染色光镜观察:sham组心肌细胞及心肌纤维大致正常;与control组和HG1组相比较,HG2组心肌细胞水肿、坏死、心肌纤维溶解等病理变化更为严重,Insulin组心肌细胞水肿、坏死以及心肌纤维溶解等病理变化较HG2组明显减轻。
3.Sham组较其余各组心肌细胞凋亡明显减少(P(0.05)。与control组相比较,HG2组细胞凋亡显著增加(P<0.05);HG1组细胞凋亡有增加的趋势,但差异无统计学意义。与HG2组相比较,Insulin组心肌细胞凋亡明显减少(P<0.05)。
4.Sham组胞浆caspase-9表达较其余各组明显减少(P<0.05)。与control组相比较,HG1组胞浆caspase-9表达有增加的趋势,但差异无统计学意义;HG2组胞浆caspase-9表达显著增加(P<0.05)。Insulin组胞浆caspase-9表达较HG2组明显减少。
5.Sham组较其余各组胞浆Cyt-c表达明显较少,线粒体Cyt-c表达明显增加(P<0.05)。与control组相比较,HG1组Cyt-c在胞浆和线粒体内的表达无显著差别;HG2组Cyt-c在胞浆表达显著增多,线粒体内表达显著减少(P<0.05)。Insulin干预显著减少了Cyt-c从线粒体释放入胞浆,Insulin组较HG2组胞浆Cyt-c表达明显减少,而线粒Cyt-c表达增加(P<0.05)。
6.Sham组线粒体膜电位较其余各组显著增高(P<0.05)。与control组相比较,HG1组线粒体膜电位有下降的趋势,但差异无统计学意义;HG2组线粒体膜电位显著降低(P<0.05)。Insulin组膜电位较HG2组显著升高(P<0.05)。
结论: AMI合并急性高血糖显著增加大鼠心肌细胞凋亡。其机制可能为高血糖加剧了线粒体损伤,导致线粒体膜电位下降,促进Cytc从线粒体释放入胞浆,激活caspase-9,引起caspase级联反映,最终导致细胞凋亡的增加。注射胰岛素降低血糖能有效地减轻线粒体损伤,减少细胞凋亡,保护心肌组织。