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绝经期妇女最为显著的生理变化之一是性激素水平的骤然下降,尤其是雌激素水平的降低。这可能是导致绝经期妇女心血管疾病发病风险升高的重要原因。研究发现雌激素主要通过两种方式发挥对心血管系统的保护作用。一方面,雌激素可直接作用于血管壁发挥其心血管保护作用。对此,我室已进行了较为深入的研究。我们发现雌激素可促进血管内皮细胞增殖与修复、抑制中膜平滑肌细胞、外膜成纤维细胞的增殖;而另一方面,雌激素还可作用于代谢性心血管危险因素而发挥其间接的心血管保护作用。雌激素可作用于脂质代谢如降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、增高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的水平,还可作用于糖代谢如提高胰岛素敏感性等途径发挥对心血管的保护效应。我室已证明雌激素可以上调大鼠骨骼肌细胞葡萄糖转运体4,继而增强去势大鼠胰岛素敏感性,并且这一作用可能是通过微囊蛋白-3介导。尽管骨骼肌在调节血糖、胰岛素敏感性方面起到非常重要作用,但绝经以及雌激素对于骨骼肌细胞功能的变化并不能完全解释绝经后妇女众多代谢性心血管危险因素恶化的原因。绝经以及雌激素替代治疗对于绝经期妇女血糖、胰岛素敏感性、血脂等代谢性心血管危险因素的影响及其内在机制仍需进一步研究。
本研究在去势大鼠的模型中,利用western-blot、Real-time PCR、Elisa等技术,探讨绝经期妇女代谢性心血管危险因素恶化的内在机制,观察去势以及补充雌激素后对于大鼠血脂、腹腔内脂肪重量、胰岛素敏感性的影响,同时观察内脏性脂肪以形态以及功能上的变化;另一方面,我们还将观察去势以及补充雌激素对于大鼠管周脂肪含量的影响,并对管周脂肪的含量与其他心血管危险因素进行相关性分析,论证管周脂肪成为一新的心血管危险因素的可行性,为临床上绝经期妇女心血管疾病的认识和防治提供新的思路。本研究分为三个部分:
第1章:去势大鼠血脂、胰岛素敏感性的改变及雌激素干预效应。
本章研究重点探讨去势以及补充雌激素对于大鼠血脂、胰岛素敏感性的影响。将45只雌性Sprague-Dawley大鼠随机分为3组,每组15只。第一组为假手术组(sham);第二组为单纯去势组(ovx);第三组为去势补充雌激素组(ovxE)。补充雌激素12周后处死,检测去势大鼠血糖、血脂、血胰岛素、胰岛素敏感性、体重、腹腔内脂肪重量等代谢性心血管危险因素并观察补充雌激素后的干预效应。
⑴去势组大鼠12周体重增加值为101.17g、12周总进食量为1592g,与sham组相比分别约增加59%、12%。补充雌激素后去势大鼠的体重、进食量较ovx组显著下降,但与sham相比并无统计学差异。去势大鼠食物效能为6.35g/100g,较假手术组约增加41%;补充雌激素后,去势大鼠食物的效能显著降低。去势大鼠子宫重量约为0.042g较sham组显著下降,补充雌激素后去势大鼠子宫重量增加至0.128g。去势大鼠腹腔内脂肪重量约为6.67g较sham组大鼠增加52%,而补充雌激素后去势大鼠腹腔内脂肪重量下降至3.24g,且HE染色显示,去势后大鼠子宫平滑肌层较加手术组显著萎缩,补充雌激素后这一效应得到抑制(Figure1.6),提示去势模型建立的成功。
⑵去势大鼠在第4周、第8周空腹血糖分别为5.24mmol/L、5.3mmol/L与假手术组大鼠相比无显著差异。在血脂方面,去势大鼠血清总胆固醇水平在第4周较假手术略高,但无统计学差异;在第8周时,去势大鼠血清中总胆固醇水平为2.38mmol/L显著高于假手组,约增高23%,补充雌激素后血清总胆固醇水平降至1.99mmol/L。去势大鼠在第4周、第8周血清中甘油三酯水平与假手术组相比并无显著差异。
⑶去势大鼠空腹胰岛素水平较sham组略微升高,但不具统计学意义。假手术组大鼠胰岛素敏感性指数为-4.06,去势组大鼠胰岛素敏感指数下降至-4.23,而补充雌激素后去势大鼠胰岛素敏感性指数显著升高至假手术组大鼠水平。
小结:去势大鼠可出现一系列代谢性心血管危险因素的恶化,表现为:①去势组大鼠的体重显著高于假手术组,并出现腹腔内脂肪重量的显著增高;②出现胰岛素敏感性下降,表现为糖耐量受损,胰岛素敏感指数的下降;③出现血脂紊乱,表现为血浆中总胆固醇在去势后逐渐升高;④补充雌激素可抑制去势大鼠上述代谢性心血管危险因素的恶化。
第2章:补充雌激素对去势大鼠内脏脂肪内分泌功能及储脂功能的影响,
在第1章的研究中我们发现去势大鼠出现了血脂升高、胰岛素敏感性下降等代谢综合征的表现,而内脏性脂肪功能改变是代谢综合征发生的主要原因。那么内脏性脂肪功能及形态是否在大鼠去势的过程中发生了改变,并促使这些代谢性心血管危险因素的恶化,补充雌激素对于脂肪功能的影响又是如何,这些内容都将在第2章中探讨。
⑴为观察去势以及补充雌激素后对于大鼠腹腔内脂肪细胞大小,以及细胞表面积的影响,我们利用HE染色技术以及IPP软件,对腹腔内脂肪细胞大小,表面积进行测量。我们发现去势后大鼠腹腔内脂肪组织中脂肪细胞直径、细胞表面积较假手术组大鼠显著增加,分别约增加63%、137%,而对去势大鼠补充雌激素后腹腔内脂肪细胞直径、细胞表面积显著降低,但与假手术组大鼠无统计学差异。
⑵为观察去势以及补充雌激素后对于内脏脂肪内分泌功能的影响,我们利用荧光定量PCR技术对大鼠腹腔内脂肪组织中Leptin、Adiponectin、MCP-1 mRNA水平的相对值进行检测。我们发现去势大鼠腹腔内脂肪组织表达Leptin、MCP-1的mRNA水平较假手术组大鼠显著增加,约分别增高130%、112%,而AdiponectinmRNA水平较假手术组大鼠显著下降,下降约33%。去势大鼠补充雌激素后,Leptin、Adiponectin、MCP-1 mRNA水平恢复至假手术组大鼠水平,提示雌激素具有改善脂肪组织内分泌功能的效应。
⑶为观察去势以及补充雌激素后对于大鼠异位脂肪沉积的影响,我们对肝脏、肌肉中甘油三酯水平进行检测。我们发现去势大鼠肝脏中甘油三酯水平为1.949mmol/L较假手术组大鼠显著升高,约升高57%,而补充雌激素后去势大鼠肝脏中甘油三酯水平下降至1.212mmol/L,恢复假手术组大鼠水平。另一方面,各组大鼠骨骼肌中甘油三酯水平并无显著差别。
小结:去势组大鼠腹腔内脂肪组织功能紊乱,表现为腹腔内脂肪组织Leptin与MCP-1 mRNA表达增高,而Adiponectin mRNA、PPARγ与SREBP-1c蛋白表达下降。这可能与脂肪组织中HIF-1α、VEGF蛋白的表达增高有关。此外,去势组大鼠出现肝脏甘油三酯的沉积。补充雌激素后,可抑制去势大鼠腹腔内脂肪组织的缺氧,并改善腹腔内脂肪组织的功能,降低肝脏甘油三酯的沉积。
第3章:去势对大鼠胸主动脉血管周脂肪含量的影响以及雌激素的干预效应
在上一章节中我们探讨了内脏脂肪形态及功能在去势大鼠中发生的变化,本章将重点讨论去势以及补充雌激素对于大鼠胸主动脉管周脂肪含量的影响,并观管周脂肪中HIF-1α、VEGF蛋白表达情况。我们还对大鼠胸主动脉管周脂肪的含量与其他心血管危险因素进行相关性分析,论证管周脂肪含量成为一新的代谢性心血管危险因素的可行性。
⑴去势后大鼠胸主动脉管周脂肪的面积为313Kpixel较假手术组大鼠约增加40%,而中膜层面积未出现明显改变,同时管周脂肪面积比中膜面积显著增加,而在补充雌激素后去势大鼠胸主动脉管周脂肪的面积显著下降至219Kpixel,同时管周脂肪面积比中膜面积显著下降。
⑵为观察去势以及补充雌激素对大鼠胸主动脉管周脂肪缺氧状况的影响,利用免疫组织化学技术以及免疫印迹技术,我们对管周脂肪中HIF-1α、VEGF蛋白的表达进行了检测。在免疫组织化学的检测中,我们发现,去势大鼠胸主动脉管周脂肪表达的HIF-1α、VEGF蛋白较假手术组大鼠显著增高,而在补充雌激素后去势大鼠胸主动脉管周脂肪表达HIF-1α、VEGF显著降低。蛋白印迹实验同样证实了这一结果,在去势大鼠中胸主动脉管周脂肪表达HIF-1α、VEGF的量显著升高,分别约增加35%、200%,而补充雌激素后两者的表达量显著下降。
小结:去势组大鼠胸主动脉管周脂肪组织面积、管周脂肪中膜面积比较假手术组大鼠显著增加,HIF-1α、VEGF蛋白表达显著增高,提示去势组大鼠胸主动脉管周脂肪处于相对缺氧状态。补充雌激素后可抑制上述效应。大鼠胸主动脉管周脂肪含量与体重、腹腔内脂肪重量、血中总胆固醇量、胰岛素敏感指数具有相关性,相关系数分别为0.84、0.81、0.74、-0.75。
结论:
⑴去势大鼠腹腔内脂肪重量增加、血中总胆固醇水平升高、糖耐量受损、胰岛素敏感指数下降,补充雌激素后可抑制这些效应,并使去势大鼠胰岛素敏感指数升高至假手术组大鼠水平。
⑵去势大鼠内脏脂肪功能紊乱,表现为腹腔内脂肪组织Leptin与MCP-1mRNA表达增加,而Adiponectin mRNA、PPARγ与SREBP-1c蛋白表达下降。这可能与脂肪组织中HIF-1α、VEGF蛋白表达增加有关。补充雌激素可抑制上述内脏脂肪功能紊乱。
⑶去势大鼠胸主动脉管周脂肪面积显著增加,且管周脂肪中HIF-1α、VEGF蛋白表达增高,补充雌激素可抑制去势大鼠管周脂肪的缺氧。大鼠胸主动脉管周脂肪含量与体重、腹腔内脂肪重量、血中总胆固醇水平呈正相关;而与胰岛素敏感指数呈负相关。