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缝隙连接蛋白43在血糖波动致室性心律失常发生中的作用及机制研究认领

作者：

张志远

学位授予单位：

南京医科大学

摘要：

背景:糖尿病患者高血糖主要分为慢性持续性高血糖和慢性波动性高血糖两部分。连续的血糖监测逐渐让人们认识到,相较于持续性高血糖,血糖波动更有破坏性,更易导致糖尿病相关心血管并发症的发生发展。既往研究已经表明血糖波动可以致糖尿病患者室性心律失常的发生,而其中潜在的分子生物学机制仍不清楚。信号转导及转录激活蛋白3(Signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是一种转录因子,其磷酸化后可进入细胞核调节转录,参与心肌坏死、缺血再灌注、心肌肥厚及心肌纤维化等病理过程。已有研究证实糖尿病时,心肌组织STAT3的磷酸化水平增加,进而调节下游信号通路发挥病理生理效应。此外发现在软骨细胞和NRK细胞中,STAT3激活可以增加下游Cx43的表达,然而在心室肌中,血糖波动是否通过激活STAT3导致下游的Cx43侧化及内化增加使得电传导紊乱,进而增加糖尿病患者室性心律失常的发生目前仍不清楚。目的:探讨血糖波动对2型糖尿病大鼠室性心律失常发生的影响及其潜在的分子机制。方法:(1)建立2型糖尿病血糖波动大鼠模型:小剂量链脲霉素(Streptozotocin,STZ)(35mg/kg)合并高脂饮食诱导2型糖尿病动物模型,大鼠随机分为:正常对照组(Con)、2型糖尿病组(DM)和血糖波动组(GF);(2)记录大鼠超声心动图:造模完成后,使用1.5%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉大鼠麻醉三组大鼠,记录三组大鼠心超数据,评估心功能变化;(3)采集大鼠静息心电图:造模完成后,使用1.5%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉大鼠麻醉三组大鼠并记录各组大鼠静息心电图5分钟,评估各组QT间期及QTc间期;(4)诱发三组大鼠室性心律失常:采用尾静脉注射多巴酚丁胺(50mg/kg)和腹腔注射咖啡因(120mg/kg)诱发三组大鼠室性心律失常,并记录各组心电图20分钟,评估各组室性心律失常发生率及持续时间;(5)CCK-8实验:采用CCK-8实验检测棕榈酸对H9C2细胞活性的影响;(6)高糖高脂细胞模型建立:采用33mmol/L葡萄糖和100μmol/L棕榈酸干预H9C2细胞72小时建立高糖高脂细胞模型,每12小时予换液建立血糖波动细胞模型;(7)Realtime PCR实验:采用Realtime PCR定量分析相关基因表达情况;(8)Western blot实验:采用Western blot实验技术检测三组大鼠p-STAT3、总STAT3、p-Cx43和总Cx43蛋白表达水平;(9)免疫组织化学染色:采用免疫组织化学染色检测三组大鼠Cx43蛋白表达与分布;(10)Langendorff急性灌流分离三组大鼠心室肌细胞;(11)免疫荧光染色:采用免疫荧光染色方法检测三组大鼠Cx43蛋白表达与分布。结果:(1)成功构建2型糖尿病血糖波动大鼠模型,包括正常对照组(Con)、糖尿病组(DM)和血糖波动组(GF);(2)血糖波动造模12周后,糖尿病组大鼠左心室射血分数、左心室短轴缩短率较正常对照组明显下降(P<0.05,n=8),血糖波动组较糖尿病组进一步下降(P<0.05,n=8);(3)记录三组大鼠静息状态心电图,并对QT间期及QTc间期进行分析,三组大鼠QT间期分别为(60.3±1.4)ms、(78.1±1.9)和(88.5±2.8)ms;QTc间期分别为(58.0±1.0)ms、(71.9±2.2)ms和(80.0±2.1)ms。糖尿病组QT间期及QTc间期较正常对照组明显延长(P<0.05,n=10-15),血糖波动组较糖尿病组进一步延长(P<0.05,n=12-15);(4)成功诱发三组大鼠室性心律失常,并对发生率及持续时间进行分析,三组大鼠室性心律失常发生率分别为10%、53%和92%(P<0.05,n=10-15);持续时间分别为(0.05±0.05)min、(5.08±1.68)min和(10.82±1.84)min(P<0.05,n=10-15);三组室性心律失常评分分别为0.3±0.3分、1.8±0.37分和2.92±0.08分(P<0.05,n=10-15);(5)HE染色提示,糖尿病组和血糖波动组大鼠心室肌细胞较正常对照组,纹理模糊、排列紊乱、闰盘分布紊乱;(6)与正常对照组相比,糖尿病组Cx43 m RNA、蛋白表达表达明显增加(P<0.05,n=5),血糖波动组较糖尿病组进一步增加(P<0.05,n=5),而p-Cx43三组间无明显统计学差异;(7)免疫组化及免疫荧光结果提示,糖尿病组Cx43较正常对照组分布紊乱,侧化及内化明显增多;而血糖波动组较糖尿病组分布更加紊乱;(8)糖尿病组大鼠p-STAT3蛋白表达水平较正常组表达增加(P<0.05,n=5),血糖波动组进一步增加(P<0.05,n=5);(9)成功构建血糖波动H9C2细胞模型,包括正常对照组(Con)、高糖高脂组(HG+PA)、血糖波动组(GF+PA);(10)GF+PA组H9C2细胞p-STAT3、Cx43蛋白表达较Con组明显上升(P<0.05,n=6),p-Cx43蛋白表达三组间无明显差异。而给与p-STAT3抑制剂S3I-201干预后,Cx43蛋白表达水平明显下降(P<0.05,n=6)。结论:(1)血糖波动导致糖尿病大鼠心功能进一步下降,左心室射血分数及短轴缩短率明显降低;(2)血糖波动使糖尿病大鼠心电图QT间期及QTc间期明显延长,室性心律失常发生率增加;(3)血糖波动通过翻译后修饰中的磷酸化途径激活STAT3,增加Cx43的转录,从而使得Cx43蛋白表达增多;(4)血糖波动导致Cx43侧化及内化增加,可能引起电传导的紊乱,从而诱发室性心律失常的发生。

摘要译文

关键词：

室性心律失常; 糖尿病; 血糖波动; 缝隙连接蛋白43; 信号转导及转录激活蛋白3

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

内科学（心血管内科）（专业学位）

导师：

王如兴

中图分类号：

R541.7[心律失常⑨]

学科分类号：

100201[内科学]

D O I：

10.27249/d.cnki.gnjyu.2024.001328